[发明专利]一种密集烤房控制器的温湿度控制算法

说明书

技术领域

本发明涉及设施农业中的环境控制技术领域,特别是一种密集烤房控制器的温湿度控制算法。

背景技术

烟叶烘烤是决定烟叶产质量的最后一个重要环节，烟叶的烘烤质量主要受鲜烟素质、烘烤设备和烘烤技术的制约，根据烟叶烘烤工艺的要求提供适宜的温度、湿度等环境条件是确保烟叶烘烤质量的关键。在密集烤房推广应用前，基本上是使用干湿差温度计测量烤房内温湿度，人为进行控制，这种方式很难准确落实烘烤工艺，烟叶烘烤质量难以得到保证；近年来，随着密集烤房的推广应用,采用密集烤房温湿度自动控制设备，提高了烤房内温湿度控制的自动化程度和烘烤工艺的到位率，但一般采用单一的比例控制算法对烟叶烘烤中温湿度进行控制，比较粗放，控制精度较低，仍需人工凭经验调整火力来协助控制温湿度。

中国专利(专利申请号为200710036583.3)公开的“温室环境多因子协调控制算法”，其基本思想是:针对温室这样一个非线性、分布参数、时变、大时延、多变量耦合的复杂对象,并且各控制手段之间也存在着很强的耦合性,该发明结合设施园艺的一些经验方法,对温室系统进行变换和等效处理,将问题简化；简化措施降低了系统建模的难度和控制算法的复杂程度,但能够满足温室环境控制的要求；该算法既能够实现温室环境多因子、多目标的控制,也能够解决温室环境多因子严重耦合的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能计算出烤房内各环境条件参数及其变化量、进而实现精准控制烤房温湿度的控制算法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是发明一种密集烤房控制器的温湿度控制算法：采用优化的PID算法，并由控制器实现温湿度的精准控制；所述控制器包括PID控制器、继电器环节和校正PID参数的模糊控制器，PID控制器完成控制算法，计算出输出控制量；继电器环节实现PID控制器的初始参数；模糊控制器根据偏差e和偏差变化率e_c，在线实时调整PID的参数K_P、K_i和K_D，使PID控制器具有自适应能力，从而使系统时刻处于最优的控制状态；其具体算法为：

首先，由继电器环节的继电整定方法获取系统初始PID参数k_p1、k_i1、k_D1，继电整定是通过将控火门固定在一定的开度，加热烤烟房，经过一定时间后，系统温度处于一个相对稳定的状态，再根据系统的运行曲线求得振荡幅值A和振荡频率w_c，进而建立PID初始控制参数的算法，其计算式如下：

kc=4dπA,TC=2πwc,]]>

K_p1＝0.6K_c，K_i1＝0.5T_c，K_D1＝0.125T_c。

k_C为系统增益，A为正弦幅值，d为回路环幅值，w_C为系统振荡频率,T_C为系统振荡幅度,π取值为3.14；

接着，模糊控制器将偏差e(即：温湿度采样值与温湿度设定值的差值)和偏差变化率e_c模糊化与量化，通过模糊化与量化之后的e和e_c解模糊、并结合采用扩充临界比例度法获得的参数整定表，由模糊控制器得出相应的测定参数变化量ΔK_p、ΔK_i、ΔK_D，然后，在线实时调整PID的参数K_P、K_i和K_D，并且将模糊化后的e和e_c存放到模糊规则库中，供下次参考，使PID控制器具有自适应能力；