基于PID算法的温室温湿度测控系统设计开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

在现今全球市场竞争日趋激烈的的情况下,通过先进控制技术获取经济效益来提高企业竞争力,已成为一种趋势。据有关文献报道,各种不同石油化工装置实施先进控制后,其每年净增效益都有所提高。虽然各公司所报出的年效益有所不同,但其数据出入不大,而实施先进控制所需成本只需生产效益的很小一部分比例。国外发达国家经验表明(孙德敏等,2003):采用先进控制理论和过程优化将增加30%的投资,但可提高产品层次和质量,降低能源和原材料消耗,从而增加85%的效益。由此可见,在生产中引入先进控制技术能够提高生产效益。然而,控制理论本身也面临着一些问题和困难,需要不断改进和提高。尽管大量心得控制算法不断涌现,但常规的pid和改进的pid控制算法仍广泛应用于工业控制领域。一些先进控制算法专用性强、适应性差、鲁棒性能差、算法复杂、实施和维护成本高,这些都限制了他们的推广和发展。近20年来,工业界迫切需要解决的控制难题分别是:大滞后、强耦合、时变、严重干扰以及非线性对象的控制,实际应用需做大量的改进和优化,使先进控制具有鲁棒性是当前重要的发展方向。

本设计的题目为基于pid算法的温度湿度测控系统设计。设计的重点在于软件:pid算法以及硬件:温度湿度测量控制系统搭建。在实际生产生活中,温湿度控制系统常被用于农林牧畜、机械、化工以及冶金等各行各业中,在这些行业中,要求工作环境具有良好的密封性,耐高温性、耐潮湿性,且具有基本恒定的温度与湿度。

以温室栽培和养殖业为例,在国内的实际生产过程中,由于反馈不及时容易出现控制滞后的问题,基于pid算法的温湿度控制系统,可根据温室物资存储或耕种作物品种的差异,设置温室合适的温湿度,为物资的储存或作物生长提供最佳外部环境,提高物资储存周期,实现作物的增产增收。经测试模拟运行,该系统性能稳定,可以快速准确的实现温湿度实时控制。该系统操作简单,具有较大的使用价值和推广价值。对于国外而言,在文章《pid temperature controller in pig nursery: improvement in performance, thermal comfort, and electricity use》中,根据研究人员在养殖厂中关于pid温度控制器和恒温器对于温度的控制效果、电力消耗以及生猪长势的对比,可以得出以下结论:随着电力成本的不断增加,优化养猪业的电力利用效率对于该行业的可持续性发展和节约生产成本是必要的。根据巴西农业研究公司(embrapa)2015年发布的数据,每月养猪场的电费约占生产总成本的2%。除了减少生产成本,节能措施还可以提高生猪的品质和长势。研究表明,在温控系统中对pid温度控制器的使用使生猪养殖设施中的保温性能得到了提高,同时营造了舒适的环境为动物生长提供了便利,此外,电力的使用效率也得到了优化。在没有使用pid温度控制器之前,农业恒温器是在生猪养殖中应用最为广泛的控制器。它将输入信号与两个参考信号进行比较,参考信号即一个下限和一个上限。当这个输入信号低于下限值时,系统被打开;当输入信号超过上限时,系统被关闭。因此,空气温度在最大值和最小值之间变化,而不是稳定在一个特定的值。研究表明,环境中的气温变化大不利于生猪体重的增加。而基于pid算法温度控制器是基于实际室温和所需保持的气温数据,调整加热系统中比例、积分、和微分(pid)控制器所占权重使周围空气温度稳定在恒定值,从而改善了室内设施的热环境,同时能够防止室内气温出现大的波动,从而能够维持生猪生长的优良环境,有利于提高生猪产量、降低电力消耗,节省生产成本、提高经济效益。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

2. 研究的基本内容与方案

2.1系统整体构成

温湿度控制系统组成:电源供电部分、嵌入式单片控制器、传感器检测部分、驱动执行部分和显示部分。

系统图:

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

3. 研究计划与安排

3完成任务的时间节点:
第1-4周:查阅相关文献资料,明确研究内容,初步确定技术方案,并完成外文翻译和开题报告。

第5-8周:完善技术方案,确定硬件选型,设计系统各模块的硬件电路。

第9-13周:完成硬件模块的组建、调试,分模块实现软件的功能。

第14-15周:完成软件的设计及调试,最后完成整个系统的调试,实验验证软硬件系统。撰写毕业论文。

第16周:准备毕业论文答辩。

图片见附件。

4. 参考文献(12篇以上)

[1]贾立进.基于pid控制的新能源汽车空调控制系统设计与试验研究[j].汽车科技,2019(01):77-81.

[2]李珍,付斌,夏经德.基于选择pid算法水温控制系统的设计与实现[j].电子测量技术,2018,41(24):27-30.

[3] 王冠龙,崔靓,朱学军.基于数字pid算法的温度控制系统设计[j].传感器与微系统,2019,38(01):86-88 96.

剩余内容已隐藏,您需要先支付 5元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。