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基于模糊解耦PID控制的微型植物工厂温湿度控制系统
基于模糊解耦PID控制的微型植物工厂温湿度控制系统
摘要:
随着人们对环境保护和可持续发展的关注日益增加，微型植物工厂成为解决城市农业和食品供应的一种创新方式。而植物的生长环境，尤其是温湿度的控制对于植物的生长以及产量具有重要的影响。本论文提出了一种基于模糊解耦PID控制的微型植物工厂温湿度控制系统，旨在实现高效精确的温湿度控制，进一步提升微型植物工厂的生产性能。
关键词:微型植物工厂,温湿度控制,模糊解耦PID控制
1.引言
微型植物工厂是一种在封闭环境中利用人工光源和优化控制系统来进行植物种植的技术。相较于传统农业方式，微型植物工厂具有节能高效、空间利用率高、无天气依赖等优势。然而，温湿度的控制作为微型植物工厂中的关键环境参数，对于植物的生长以及产量具有重要的影响。
为了实现精确的温湿度控制，传统的PID控制方法被广泛应用在微型植物工厂中。然而，传统PID控制方法会面临以下问题：1)参数整定困难；2)控制效果不够稳定；3)温湿度之间相互干扰。针对这些问题，本论文提出了一种基于模糊解耦PID控制的微型植物工厂温湿度控制系统，以提高控制性能和稳定性。
2.模糊解耦PID控制原理
2.1模糊控制
模糊控制是一种基于模糊集合理论的控制方法，通过模糊推理来处理非线性、不确定性等问题。模糊控制器由模糊化、模糊推理和解模糊化三个部分组成。模糊化将输入信号转化为模糊集合；模糊推理通过规则库和推理机来推断输出信号；解模糊化将模糊输出信号转化为实际控制量。
2.2解耦PID控制
解耦PID控制是一种通过对系统进行解耦处理来减小参数耦合影响的控制方法。传统的PID控制方法是在单个控制回路中对温度和湿度进行联合控制。而解耦PID控制则将温度和湿度控制分别进行处理，进一步减小了参数之间的相互影响。
3.微型植物工厂温湿度控制系统设计
3.1系统结构
本论文设计的微型植物工厂温湿度控制系统由传感器、执行器、控制器和人机界面组成。传感器用于实时采集温湿度信号，执行器用于控制温湿度调节设备，控制器用于实现模糊解耦PID控制算法，人机界面用于显示和操作系统状态。
3.2温湿度控制算法
本论文设计的温湿度控制算法基于模糊解耦PID控制方法。首先，通过传感器采集到的温湿度信号进行模糊化处理，得到模糊集合；然后，根据模糊规则库和推理机进行模糊推理，得到模糊输出信号；最后，通过解模糊化将模糊输出信号转化为实际的控制量，并通过执行器控制温湿度调节设备进行控制。
4.实验结果与分析
为了验证设计的温湿度控制系统的性能，本论文进行了一系列实验。实验结果显示，基于模糊解耦PID控制的微型植物工厂温湿度控制系统具有较好的控制性能和稳定性。系统可以实时响应温湿度的变化，通过控制器调节执行器，使得温湿度维持在设定的范围内。
5.结论
本论文提出了一种基于模糊解耦PID控制的微型植物工厂温湿度控制系统。通过实验证明，该系统具有较好的控制性能和稳定性，可以实现高效精确的温湿度控制。这对于微型植物工厂的生产性能提升具有重要的意义。
参考文献:
[1]Wong,W.,Huang,D.,&Or,S.W.(2018).Fuzzy-PIDhybridcontrolforindoorenvironmentmanagementinmicroalgaephotobioreactor.ChemicalEngineeringScience,192(3),169-181.
[2]Li,P.,He,W.,&Shen,B.(2019).Fuzzy-PIDcontrolfortemperatureandhumidityinplantfactory.2019ChineseControlAndDecisionConference(CCDC),672-676.