基于LabVIEW的溫室大棚溫、濕度解耦模糊控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

盧 佩，劉效勇

(1.石河子大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆石河子832000;2.中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所，四川成都610209;3.石河子大學(xué) 數(shù)理學(xué)院，新疆石河子832000)

1 模糊控制系統(tǒng)方案

模糊控制系統(tǒng)的一般原理為:將被控制量的理想值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較，得到偏差，并計(jì)算出偏差變化率，然后把偏差和偏差變化率分別量化成模糊量，再由模糊控制規(guī)則根據(jù)推理合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策，得到模糊控制量，最后將該模糊控制量進(jìn)行反模糊化得到精確量，作用于被控對(duì)象，如此循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的模糊控制。由于該方案不需建立精確數(shù)學(xué)模型，穩(wěn)定性良好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)優(yōu)于常規(guī)PI和PID控制［5，6］，因此適合溫室環(huán)境系統(tǒng)的控制。

考慮到溫度和濕度這兩個(gè)參數(shù)存在較強(qiáng)的耦合性，本文采用的模糊控制方案如圖1所示:

其中，T0、H0分別為專家系統(tǒng)給出作物生長(zhǎng)的最佳溫、濕度，eT、eH分別為給定值T0、H0與實(shí)際測(cè)量溫濕度值T、H的偏差，ecT、ecH為偏差隨時(shí)間的變化率。由于溫濕度因子具有耦合關(guān)系，在此，引入解耦參數(shù)αT、αH來(lái)消減其耦合性，即:eT(h)=(1－αT)eT+αHeH和 eH(t)=(1－αH)eH+αTeT

經(jīng)模糊控制器后，得到施加于相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制量ut和uh以實(shí)現(xiàn)對(duì)加溫/降溫、加濕/除濕等執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的目的。

模糊邏輯控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，如圖2所示。其設(shè)計(jì)和推理過(guò)程為:將輸入、輸出量轉(zhuǎn)化為模糊子集，定義其論域，根據(jù)各輸入輸出量的實(shí)際變化范圍建立模糊化表。根據(jù)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)建立知識(shí)庫(kù)并形成模糊控制規(guī)則表。由模糊化表和模糊控制規(guī)則表，采用離線間接推理建立控制表格，計(jì)算出相應(yīng)的模糊控制量。……