基于預(yù)測(cè)解耦算法的溫濕度控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)以其部署靈活、成本低廉和組網(wǎng)方便等優(yōu)勢(shì),在溫室中正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是溫室的高溫高濕環(huán)境會(huì)影響WSN節(jié)點(diǎn)的壽命和信號(hào)傳輸性能,尤其是在溫濕度的某個(gè)臨界點(diǎn),節(jié)點(diǎn)性能會(huì)發(fā)生關(guān)鍵性的變化。國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)的測(cè)試平臺(tái),因此,開(kāi)發(fā)一種具有較高控制精度的溫室溫濕度環(huán)境模擬系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。溫濕度控制系統(tǒng)具有非線性、強(qiáng)耦合、多干擾和時(shí)變性等特點(diǎn)。出于無(wú)法獲得系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型,傳統(tǒng)控制方法很難實(shí)現(xiàn)較好的控制效

2、果。由于動(dòng)態(tài)矩陣控制(DMC)只需要對(duì)象的階躍響應(yīng)模型,對(duì)模型結(jié)構(gòu)要求不高,所以在復(fù)雜的工業(yè)控制中得到了廣泛應(yīng)用。
　　 本文在單變量DMC算法的基礎(chǔ)上,通過(guò)前饋補(bǔ)償措施設(shè)計(jì)了解耦算法。并為提高算法的使用范圍,設(shè)計(jì)了基于加權(quán)方式的自適應(yīng)解耦算法,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工況下耦合參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整,從而克服了模型嚴(yán)重失配對(duì)控制精度的影響。為驗(yàn)證所提出算法的有效性,進(jìn)行了與PID控制的仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)。利用階躍響應(yīng)法獲得加熱和加濕時(shí)的各個(gè)模型,以這些模

3、型為基礎(chǔ),分別進(jìn)行了PID和預(yù)測(cè)解耦仿真。通過(guò)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)曲線的對(duì)比分析,可知預(yù)測(cè)解耦算法能夠有效地減弱溫度和濕度之間的動(dòng)態(tài)耦合,且有很高的控制精度。WSN節(jié)點(diǎn)惡劣環(huán)境測(cè)試平臺(tái)主要由密閉保溫箱、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、單片機(jī)控制器和工控機(jī)構(gòu)成。在平臺(tái)上,分別進(jìn)行了PID控制試驗(yàn)和自適應(yīng)DMC解耦試驗(yàn)。下位機(jī)以C8051F410單片機(jī)為核心,上位機(jī)中的算法程序是在VB6.0環(huán)境中開(kāi)發(fā)的。在上位機(jī)上分別編寫了增量式PID控制程序和自適應(yīng)DMC解耦程序。對(duì)比