基于模糊控制的苜蓿太陽能干燥控制系統(tǒng)的研究

【摘要】：大力發(fā)展牧草產(chǎn)業(yè),能夠解決我國蛋白質(zhì)飼料短缺問題。紫花苜蓿作為“牧草之王”高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì),由于其含有較多的膠體物質(zhì)以及少量的碳水化合物,從而不易青貯,所以必須將其含水率在較短時間內(nèi)降至安全水分,才能有利于苜蓿的品質(zhì)。 太陽能干燥是一個非線性、時變性的過程,所以很難建立一個精確數(shù)學(xué)模型。從經(jīng)典控制理論到現(xiàn)代控制理論,它們都是建立在系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上的。相比而言,在太陽能干燥控制系統(tǒng)中,引入智能控制理論中的模糊控制算法,成為最佳選擇。本論文在分析太陽能干燥過程中,各影響因素的變化規(guī)律及執(zhí)行元件的相關(guān)性基礎(chǔ)上,選擇干燥箱內(nèi)實際溫度與設(shè)定溫度的偏差、偏差變化率作為輸入變量,電機轉(zhuǎn)速變量作為輸出變量。將溫度的偏差、偏差變化率的精確量轉(zhuǎn)化為模糊輸入量,轉(zhuǎn)速的精確量轉(zhuǎn)化為模糊輸出量,由手動控制策略上升為模糊控制規(guī)則,求出輸出控制模糊集合,經(jīng)解模糊得出輸出控制精確量,作用于被控對象。 硬件部分預(yù)先設(shè)定干燥箱的溫度上限值為60℃、濕度下限值為14%RH。干燥箱內(nèi)的溫、濕度由數(shù)字溫濕度傳感器SHT10測得。LCD1602用于實時顯示干燥箱內(nèi)的溫、濕度。溫、濕度傳感器在采集到溫、濕度信號后,將此溫、濕度信號發(fā)送到單片機。單片機將干燥箱內(nèi)實際值與設(shè)定值進行比較,將此比較結(jié)果送入模糊控制器,進行算法處理,單片機通過驅(qū)動電路分別控制鼓風(fēng)機、抽風(fēng)機、蜂鳴器的起停,從而實現(xiàn)對干燥過程的自動控制。 軟件部分設(shè)計包括1個主程序,5個子程序,其中主要子程序有模糊控制子程序、溫濕度測量與計算子程序、顯示子程序、按鍵子程序、報警子程序等。 最后,選擇MATLAB和其仿真工具箱Simulink對本設(shè)計系統(tǒng)進行計算機仿真并模擬出系統(tǒng)實際輸出情況。結(jié)果顯示,設(shè)計的模糊控制器具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定時間長、超調(diào)量小等優(yōu)點,能夠?qū)崿F(xiàn)干燥過程的自動控制。 【關(guān)鍵詞】：干燥 模糊控制 單片機 MATLAB仿真
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP273.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 1 引言10-12
• 1.1 太陽能干燥裝置及其控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.1.1 國外太陽能干燥裝置及其控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10
• 1.1.2 國內(nèi)太陽能干燥裝置及其控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 太陽能干燥控制研究目前存在的主要問題11
• 1.3 選題的目的和意義11
• 1.4 研究的內(nèi)容及方案11-12
• 2 太陽能干燥概述及其控制方式12-18
• 2.1 太陽能干燥概述12-13
• 2.1.1 太陽能干燥裝置的組成12
• 2.1.2 太陽能干燥系統(tǒng)的工作原理12-13
• 2.2 模糊控制器的設(shè)計13-18
• 2.2.1 輸入變量的模糊化13-15
• 2.2.1.1 溫度偏差、偏差變化率的基本論域、量化因子、量化表13-14
• 2.2.1.2 溫度偏差、偏差變化率的隸屬函數(shù)及其語言變量的賦值表14-15
• 2.2.2 輸出變量的模糊化15-16
• 2.2.2.1 轉(zhuǎn)速變量的基本論域、比例因子、量化表15-16
• 2.2.2.2 轉(zhuǎn)速變量的隸屬函數(shù)及其語言變量的賦值表16
• 2.2.3 模糊規(guī)則的設(shè)計16-17
• 2.2.4 模糊推理方法17
• 2.2.5 輸出信息的解模糊17-18
• 3 太陽能干燥過程控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計18-27
• 3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計18-19
• 3.2 控制核心模塊19-20
• 3.3 數(shù)據(jù)采集處理模塊20-22
• 3.3.1 溫濕度傳感器20-22
• 3.3.2 數(shù)據(jù)選擇器22
• 3.4 顯示、按鍵和報警模塊22-24
• 3.5 執(zhí)行驅(qū)動機構(gòu)模塊24-26
• 3.5.1 光電隔離24-25
• 3.5.2 繼電器25-26
• 3.5.3 變頻器26
• 3.6 系統(tǒng)硬件圖26-27
• 4 太陽能干燥過程控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計27-30
• 4.1 軟件系統(tǒng)設(shè)計27
• 4.2 主程序27-28
• 4.3 子程序28-30
• 4.3.1 模糊控制子程序28-30
• 4.3.1.1 直接查表法型模糊控制28-29
• 4.3.1.2 模糊控制表的存儲29-30
• 4.3.2 溫濕度檢測子程序30
• 4.3.3 按鍵子程序30
• 4.3.4 顯示子程序30
• 4.3.5 報警子程序30
• 5 模糊控制器的計算機MATLAB仿真30-36
• 5.1 計算機仿真30-31
• 5.2 MATLAB模糊邏輯工具箱仿真31-35
• 5.3 模糊邏輯工具箱與Simul ink的混合仿真35-36
• 6 結(jié)論與展望36-38
• 6.1 結(jié)論36-37
• 6.2 展望37-38
• 致謝38-39
• 參考文獻39-41
• 附錄41-43
• 作者簡介43

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