基于模糊控制的灌溉施肥系统设计与应用

设计了一种基于模糊控制的灌溉施肥系统。运用物联网技术构建无线传感器网络,采集作物生长区的温度、湿度和光照强度数据,通过在线可溶性盐浓度(EC)/p H传感器实时监测灌溉施肥系统的主要参数,经模糊决策后,上位机发送控制指令给下位机,由下位机控制灌溉施肥系统工作,实现不同营养液浓度、不同灌溉模式的灌溉施肥所需营养液的精准调配。     

基于单片机和LABVIEW的鸡蛋孵化环境控制系统开发

为实现鸡蛋孵化环境智能精准控制,针对直接影响鸡蛋孵化率和孵化质量的温度、湿度和光照强度因素,以单片机为控制核心,集成温度、湿度和光照强度传感器、蓝牙无线传输、LCD显示屏和蜂鸣器等硬件模块,结合LABVIEW设计开发鸡蛋孵化环境控制系统。系统可定时采集温度、湿度和光照参数数据,并根据其与所设阈值的比较,自动控制温度、湿度和光照强度调节设备运行,并在环境参数值超出警戒值时自动进行现场和远程报警。     

温室花卉智能管理系统的设计

设计了一种以AT89C52单片机为控制核心的温室环境控制系统,通过各种传感器来测量温室内光照度、温度、湿度和CO2浓度等数据、利用系统总线把数据传输到上位机进行分析,从而能控制棚内湿度、温度、光照强度在最佳范围。该系统具有通风时间、卷帘时间、灯光光照时间的自动控制和系统报警等功能。     

阳台农场环境控制系统设计

针对阳台农业种植植物在无人照料时,由于光照、湿度不足引起的植株生长问题,以STC89C52单片机为控制核心,选取DHT11、BH1750、YL-69传感器,分别检测空气温湿度、土壤湿度、光照强度,设计了阳台农场的环境监测控制系统。系统可自动检测、显示并调控空气温度、湿度、土壤湿度和光照强度,当环境参数不满足预设阈值时,可自动调控,实现阳台农场的自动管理。     

低轨无拖曳卫星的自适应神经网络控制器设计

低轨无拖曳(Drag-free)卫星为相对论的验证、引力波探测以及地球重力场的测量提供了低干扰的试验环境。目前已有的工作主要对无拖曳卫星模型进行线性化,然后进行控制器设计,此种方法忽略了无拖曳卫星控制系统的非线性环节,因此降低了控制器的精度。本文将基于Lyapunov稳定性理论和自适应反步控制,直接针对无拖曳卫星控制系统的非线性模型进行分析,设计一种自适应神经网络控制器。针对系统建模过程中的线性化和未建模动态,利用RBF神经网络对非线性项进行拟合和补偿,建立自适应神经网络权值自适应律,保证闭环系统具有较好的鲁棒稳定性能和抗干扰性能,实现无拖曳卫星控制系统的设计要求。仿真结果表明控制器的有效性,满足了无拖曳卫星的控制精度要求。     

花卉无土栽培营养液主要成分检测系统研究

本研究设计了一种花卉无土栽培营养液主要成分在线检测系统。该系统能够实时检测营养液NO3^-、PO4^3-和K^＋浓度以及温度、pH、EC的瞬时值,并且提供上述测量值的历史数据以供查询和分析。试用结果表明,该系统能够满足在设施内花卉无土栽培中实现自动化控制营养液氮、磷、钾等主要离子浓度,并具有可靠性和准确性。     

气雾栽培式家庭植物工厂营养液循环与管理系统设计

针对气雾栽培式家庭植物工厂生产对营养液循环及管理的要求,开发了以自吸泵、恒温机、紫外线消毒灯为执行设备的营养液循环与管理系统,实现了对营养液EC值、pH、温度的监测以及营养液温度控制.结果表明:系统正常运行状态下,营养液温度调控平均响应速度大于1.43℃/h,控制偏差小于0.4℃,营养液的EC值和pH均处于控制范围内.系统动作准确、性能稳定可靠,能够满足家庭植物工厂生长所需环境要求.     

主要环境因子对杏鲍菇工厂化生产影响的研究

采用正交试验设计,研究了工厂化生产杏鲍菇期间主要环境因子(温度、湿度、CO2浓度和光照强度)对杏鲍菇发菌速度、催蕾时间和菇体产量等的影响。结果表明:在杏鲍菇发菌期,可以将温度设置在24～26℃,空气相对湿度设置在60%～75%,CO2浓度设置在3000～4000 mg/L;在催蕾期,温度应保持在14～16℃,湿度应控制在80%～95%,CO2浓度可以设置在1000～1500 mg/L,光照强度可以设置在100 lx;在育菇阶段,温度应保持在14～16℃,湿度应控制在80%～90%,CO2浓度应控制在2000～2500 mg/L,光照强度应设置在100 lx。     

植物工厂系列谈(七) --植物工厂光照和温度调控

植物工厂是在高精度环境控制的封闭或半封闭生长空间内进行植物周年生产的系统。在系统内需要为对象作物提供适宜的生长环境。这些环境因子包括:光照(光强、光质和光照时数)、温度、湿度、CO2浓度、风速以及营养液的pH、EC、肥料成分、溶氧量、液温、流速等。对植物工厂进行环境优化控制,最根本的是要明确作物光合作用、产物积累、转流分配、发育和呼吸等生理过程与环境因子之间的关系,综合考虑各环境因子的复合作用效果,选择运行成本低、效果好的调控手段进行优化控制,以达到理想的控制效果。这里,主要对植物工厂的光照、温度调节作重点…     

模糊自适应PID控制在木材干燥窑中的应用

针对木材干燥过程难于建立数学模型的特点，提出了利用模糊自适应PID对木材干燥窑的温度湿度进行控制的方法设计控制器。研究结果表明，模糊自适应PID控制可提高木材干燥控制系统性能，其控制效果明显优于常规PID控制。     

温湿度和光照强度对青斑蝶卵·幼虫及蛹存活率和发育历期的影响

[目的]探讨温度、湿度及光照强度对青斑蝶卵、幼虫和蛹存活率及历期的影响.[方法]采用"人工气候箱+温湿度、光照自动记录仪+视频监控实时测定"的方法,探究不同培养条件下卵、幼虫和蛹的历期变化,设置不同梯度的温度(20～30℃)、相对湿度(50％～60％)、光照强度(500～1000 lx)条件对不同虫态历期进行观测与记录.[结果]卵和幼虫最适宜的发育条件为温度25℃,相对湿度60％,光照强度1000 lx,平均发育历期分别为4.08和13.03 d.温度30℃、相对湿度50％、光照强度1000 lx的培养条件最适宜蛹的发育和羽化.在所控制的3种环境因子中温度对蛹历期的影响极显著(P<0.01),光照强度和湿度对蛹历期的影响不显著(P>0.05),但湿度和光照强度对蛹的羽化率有重要影响.[结论]温度是影响青斑蝶卵和蛹历期的重要环境因子.控制合适的温湿度和光照强度,有利于青斑蝶各虫态历期的缩减和提高成活率.该研究结果可为青斑蝶的人工养殖提供有价值的参考.     

基于嵌入式技术的温室小气候智能化控制系统

介绍以嵌入式技术为基础的全天候温室智能化控制系统,监测、控制对象为温室的温度、湿度、CO2浓度、光照强度以及其他预留扩展功能,达到节约生产成本、发展绿色农业的目的。     

ZigBee农业塑料大棚监测系统设计

针对农业塑料大棚的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度等参数的实时在线监测和传输的需要,提出采用无线传感网络和ZigBee技术的系统设计方案。系统包含了硬件和软件两部分内容。硬件部分主要由数据采集、智慧塑料大棚控制和数据传输系统三个模块组成。软件部分由温度、湿度、光照强度采集模块,数据传输模块和LCD显示模块三部分组成。系统设计旨在实现智慧农业塑料大棚监控系统性能的稳定性、实时监控性以及操作简单方便。     

基于SSA-RBF网络的日光温室温湿度预测模型研究

温室预测模型是农业信息化领域的研究热点之一,而日光温室以其不加温、经济适用等特点,近年来受到越来越多的关注。现有温室温湿度预测模型是通过微分方程或传统神经网络算法进行处理并进行预测的,但是这些系统仍面临控制或者精度上的挑战。采用1种基于麻雀搜索算法SSA(Sparrow Search Algorithm)和径向基网络RBF(Radial Basis Function)的预测方法,以日光温室室外温度、室外湿度、光照强度、土壤湿度、保温被状态、塑料膜状态、窗户状态、滴灌设备状态为输入,日光温室室内温度和湿度为输出,建立了基于SSA-RBF的日光温室温湿度预测模型。以河北省沧州市青县某日光温室测量取得的数据为参考,经验证,模型温湿度预测值与实测值曲线都吻合良好,其中温度相关系数达到0.929 3,湿度相关系数达到0.9282 9。本研究的预测精度较高,实用性强,可用于日光温室温湿度预测,同时也对指导日光温室温湿度控制有一定的参考价值。     

基于WSN的坝上温室光照度控制系统设计

结合坝上气候特点及温室光照自动控制需求,设计了作物光照强度控制系统。首先构建温室环境模型,以自然光与人工补光进行温室光照建模,设计温室光照自动控制流程。在此基础上通过无线互联网和ZigBee设计并实现了温室光照度自动控制系统,阐述了系统构架设计、温度感知单元、数据传输单元、控制执行单元、监控后台单元、可调光源单元的设计,引入CodeWarriorIDE开发环境进行控制软件设计,最后通过测试证明其促进作物生长的效果。     

农用履带机器人轨迹跟踪控制系统设计与试验

为提高农用履带机器人智能化程度,设计并搭建由双侧电机驱动的机器人轨迹跟踪控制系统。在履带机器人运动学模型基础上,设计一种融合Lyapunov方法和反演滑模技术的轨迹跟踪控制律,并基于运动学约束,给出对应修正控制律。利用Simulink搭建轨迹跟踪仿真系统,结果表明,3种控制律均达到控制效果,而新提出的融合控制律收敛效果优于其他两种控制律。由电机控制器、南方S82RTK-GPS移动站、北微倾角传感器、上位机等组成轨迹跟踪控制系统,并运用融合控制律开展试验。实际试验结果表明,机器人在3种不同参考轨迹下,均可实现轨迹跟踪控制目标,验证控制系统有效性和可靠性。     

中密度纤维板连续热压位置伺服系统自适应全局快速终端滑模控制

为实现中密度纤维板(MDF)连续平压热压机液压位置伺服系统在参数摄动和外负载力干扰存在条件下快速、精确地位置跟踪,提出一种自适应全局快速终端滑模控制方法。首先,设计了自适应律以估计系统中的不确定参数,增强了控制系统的鲁棒性;然后,采用全局快速终端滑模控制方法,设计了一种新型的全局快速终端滑动模态,保证系统误差能够在有限时间内收敛为零;最后,利用Lyapunov稳定性理论给出了系统渐近稳定、跟踪误差在有限时间收敛的证明。仿真结果表明:该方法在保证系统稳定性的同时,可以实现系统误差在有限时间内收敛,提高了系统的鲁棒性和快速性。     

基于模糊控制的水培植物自动控制系统设计

水培的核心是将植物根系直接浸润于营养液中,营养液能替代土壤向植物提供水分、养分、氧气等生长因子,使植物能够正常生长。针对这些特点,利用模糊控制理论构建水培植物自动控制系统,该系统在线检测营养液浓度、温度、光照和水位等信息,可以精准稳定控制水泵添加清水或未稀释的营养液,满足水培植物生长所适宜的浓度范围,符合设计要求。     

基于ARM技术微型封闭式植物种植智能控制系统设计与实现研究

为了适应城市居民个性化、自动化和快节奏生活方式的需要,综合运用嵌入式软硬件开发技术和基于ARM的自动控制技术,系统研究了基于ARM技术微型封闭式植物种植控制系统的总体方案、软硬件设计与关键技术,实现了对光照、温度、湿度等环境参数因子的自动采集与智能控制,设计开发了集自动补光、温湿度自动调节和营养液自动循环等多种功能于一体的"基于ARM技术微型封闭式植物种植控制系统",对于提高城市居民的生活质量和解决城市"菜篮子"问题具有重要的现实意义。     

基于模糊技术的温度控制系统研究

以模糊控制理论为基础,TDN-ACS+计算机控制技术试验系统为平台,设计了一个基于模糊技术的计算机温度控制系统。该系统的核心模糊控制器,是一个在试验基础上设计出的控制规则表,其具有良好的控制效果,使整个温度控制系统结构简单、性能优良、易于实现。通过与传统P ID控制系统的试验比较,采用模糊控制器的温度控制系统,无论是在响应速度方面,还是在鲁棒性方面,均优于传统的控制系统。但由于模糊控制系统尚不具备自适应能力,因此不宜用于被控对象和系统参数易发生变化的系统。