数字PID在温室环境自动控制中的应用

20 0 9年 1月

农机化研究

第 1期

数字 P在温室环境自动控制中的应用 I D 李纪文，骆德渊，刘荣 (电子科技大学机械电子工程学院，成都 摘

6 05 1 0 4)

要：简述了一种温室环境自动控制系统的结构、能和原理，重研究了系统温度控制模块的硬件实现以功着

及控制算法。同时，论了 PD控制算法在数字控制系统中的实现，出了将 PD控制算法应用于温室环境控制讨 I提 I系统中的方法，之可以根据不同植物生长要求设定变化曲线，制温室温度平稳准确的变化。使控 关键词：温室；自动控制；PD I中图分类号：T 2 P 1 1文献标识码：A 文章编号：10 0 3—1 8 2 0 O 0 0 D 8 X(0 9) 1— 2 5一 3

0引言 温室生产以达到调节产期，进生长发育，高促提 质量和产量为目的。而温室设施的关键技术是环境 ?蠓信弓 ——

电流放大

外 设

器

AI/)

控制，调节温室内的湿度、度、照等环境因子，温光创 造出植物生长的最佳环境。尤其是对需要人工培育

且对生长环境要求苛刻的植物，珍贵药材、卉等，如花 对于这类植物，温室中准确的模拟出植物生长在不在同阶段所需的温度条件，有重要作用。本文介绍的具温室环境自动控制系统，实现温室环境因子调节的是自动控制和管理系统。该系统通过实时检测温室内

图 1温室自动控制系统原理框图

在本系统中，微处理器采用先进精简指令集的 A— T m g3 L单片机， C ea2 L D选用 C 4 8 O MJX C,可显示 8X4

行 1 6×1 6点阵的汉字，单片机和 L D之间采用串行 C方式通讯，传输速度快。实时时钟、盘译码芯片、E键 E— P O分别选用 IC接口的 P F 5 3 Z G 2 0和 R M 2 C 86, L 79

土壤和空气湿度、度、强等环境参数结合控制算温光

法来优化控制过程，实现温室种植技术的精确化、信 息化、数字化、能化。PD控制是自动控制中一种有智 I 效的控制方法，实际控制工程中的应用广泛。本系在统中的温度控制采用数

字 PD的控制方法，践表明 I实

A 2C 2实现人机交互和数据存储。 T4 0, 为了方便用户集中远程控制和对不同的植物下载不同的控制要求，系统采用 45总线，本 8由多个控制终端和 1台监控服务器组成一主多从监控系统，参照并成熟的 MO B S协议， DU保证系统的可靠性和方便性。

其可以有效实现温室生产中要求苛刻的温度条件。

1温室环境自动控制系统的原理 系统原理如图 1所示。单片机采集各种传感器的温度、强、度信号，过控制算法计算，过继光湿经通 电器的通断，行通风、灌、进喷开灯的操作，节湿度、调 光照条件，温度调节通过控制可控硅的导通角大小来实现。电源部分是设计专门的电源板将 2 0 2 V市电变压、整流，换为+5+1 V直流及 5交流电源，对变， 2 V系统供电。

2温度控制的硬件设计 温度控制电路采用可控硅调功率方式。双向可

控硅串在 5 Hz流电源和加热丝电路中，要在给 0交只 定周期内改变可控硅开关的接通时间，能达到改变就加热功率的目的，实现温度调节。 因此，片机只要输出能控制可控硅通断时间的单

脉冲信号就可以了。为此，可用一条 IO线与可控硅/ 的控制端相连接，通过程序实现输出导通脉冲的宽并 度和导通时间。

为了达到过零触发的目的，要交流电过零检测需 收稿日期：20 0 0 8— 3—1 8基金项目：四川省科技厅资助项目( 1 G 0 0 S O 3—1 ) 1

电路。此电路输出对应于 5 H交流电压过零时刻的 0 z脉冲，为触发双向可控硅的同步脉冲，可控硅在作使 交流电压过零时触发导通，电路如图 2所示。

作者简介：李纪文( 9 1一)男， 18,山东日照人，硕士研究生，E—m i l ( al i )— j e l 8@ 1 3 t m。 i n 9 1 6 .o w

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