溫室技術是我國實現農業信息化的重要環節,溫度是溫室中的重要環境參數。實時控制是指在規定的時間內,系統必須做出相應的響應,是現代溫室控制發展的更高要求。隨著精細農業的發展,傳統的大棚已經不能滿足現代高精度、快速采集及響應的要求,由于溫度的滯后性和難調控性,溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優點,提出運用CPID硬件來實現數據采集,移植實時操作系統到ARM來實現復雜算法控制,采用高精度數字傳感器DS18820,并設計出混合PID模糊控制器來實現溫室的變溫管理,這對于現代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統溫室,優點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現傳感器周期性采集,改用CPID硬件產生數字傳感器所需的讀寫時序,這種“以硬代軟”的方案實時性好,且大大避免了軟件運行時的不穩定性、系統冗余等先天缺陷。(2)操作系統能實現多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型,選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板,以PC機為宿主機,設計了實時溫度控制平臺。 主要工作: (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統的發展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網口模塊、uClinux操作系統模塊等系統完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真,得出混合PID模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后,通過試驗數據驗證了整套系統實時采集的穩定性及可靠性,指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
標簽:
ARMCPLD
農業
溫度
實時控制系統
上傳時間:
2013-04-24
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