第36卷第8期东北林业大学学报Vol.36No.82008年8月JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITYAug.2008智能温室温湿度控制系统设计及其仿真谭伟徐玲(东北林业大学,哈尔滨,150040摘要在模糊神经网络基本理论的基础上,针对温湿度变化规律和控制要求,设计了温室中温湿度控制系统的硬件组成及其软件实现。实用证明:系统结构简单、性能稳定、可靠性高,可解决实际应用中的问题。关键词智能温室;温湿度;模糊控制;仿真分类号TP273DesignandSimulationofTemperatureandHumidityforIntelligentGreenhouseControlSystem/TanWei,XuLing(NortheastForestryUniversity,Harbin150040,P.R.China//JournalofNortheastForestryUniversity.-2008,36(8.-88~89Hardwarecompositionandsoftwarerealizationofakindofcontrolsystemoftemperatureandhumidityfortheintelli2gentgreenhouseweredesignedbaseonthetheoryoffuzzyneuralnetworksaccordingtothechangeruleoftemperatureandhumidityaswellasthecontroldemand.Ittestifiedthatthesystemwithsimplestructurehasgoodstabilityandhighrelia2bility,whichcansolvethepracticalapplicationproblem.KeywordsIntelligentgreenhouse;Temperatureandhumidity;Fuzzycontrol;Simulation温室作物环境的控制受到多变的外部环境的影响,受到控制对象的不确定性与作物形态、尺寸不断变化的影响,还受到生产者管理经验及恶劣工作环境的影响。用常规的控制方法来处理温室这一多输入、多输出、非线性强的控制过程,有时很难获得比较理想的效果,这就要求我们在系统的控制结构、控制原理上改进。因此,研究者们将神经网络、遗传算法及模糊推理等智能控制方法运用到温室环境的控制中,来提高温室环境的自动化、智能化水平[1]。本文将模糊理论的知识表达与神经网络的自学习能力有机地结合起来,设计了模糊神经网络控制器,它综合了模糊逻辑和神经网络各自的优点,能提高整个系统的学习能力和控制性能。1模糊控制器的设计通常将模糊控制器输入变量的个数称为模糊控制器的维数(见图1,这种控制器以误差和误差的变化为输入变量,以控制量的变化为输出变量。模糊控制器模仿人在操作过程中的思维和逻辑推理,不建立确定的数学模型,从而达到控制的目的,适合工作于非线形、时变性、时滞的系统控制。它分为单变量模糊控制器和多变量模糊控制器。从理论上讲,模糊控制器的维数越高,控制效果越好,但是维数越高的模糊控制器实现起来相当复杂和困难。目前被广泛采用的均为二维模糊控制器(见图1。图1二维模糊控制器结构本系统也采用二维模糊控制器:e(温室内温度误差、ec(温室内温度误差变化率;单输出u(供油阀门的开度。设定温度为R,现时刻为K,前一时刻为K-1,温室现时刻温度为y(K,前一时刻温度为y(K-1,现时刻温度误差为e(K=y(K-R,前一时刻温度误差e(K-1=y(K-1R,现时刻温度误差变化率为ec(K=e(K-e(K-1。选择e(K和ec(K为模糊控制器的输入变量[2-3]。第一作者简介:谭伟,女,1974年7月生,东北林业大学信息与计算机工程学院,讲师。收稿日期:2008年3月20日。责任编辑:张玉。2模糊控制和神经网络的关系模糊控制利用专家经验建立模糊集、隶属函数和模糊推理规则等实现非线性、不确定复杂系统的控制。神经网络控制利用其学习和自适应能力实现非线性的控制和优化。这两种控制方式和手段在许多难以用精确数学模型表示的系统控制方式中发挥了巨大的作用。从知识的运用方式来看,模糊系统和神经网络都具有并行处理的特点,模糊系统同时激活的规则不多,计算量小,而神经网络涉及的神经元多,计算量大;从知识的存储方式来看,模糊系统将知识存在规则中,神经网络将知识存在权系数中,都具有分布存储的特点。综上所述,模糊系统和神经网络具有明显的互补性。因此,利用神经网络的学习功能来优化模糊控制规则和相应的隶属函数,将一些知识预先分布到神经网络中去,是提出模糊神经网络理论的两个基本出发点。模糊控制思想与神经网络学习能力的结合,使得模糊控制规则和隶属函数可以通过对样本数据的学习自动地生成,克服了人为选择模糊控制规则主观性较大的缺陷[4-5]。3智能采集器的硬件设计智能采集器通过各种高性能传感器对外界气候环境进行...
