日光溫室物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探究范文

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1智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和算法設(shè)計(jì)

對(duì)于智能網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)控制模型，本文采用PID算法。PID算法是常用的閉環(huán)系統(tǒng)算法，可以根據(jù)傳感器采集的信息對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行控制。為了提高控制系統(tǒng)的靈敏度，本文對(duì)PID算法進(jìn)行了改進(jìn)。圖2表示改進(jìn)前的PID算法控制收斂模式圖。由圖2可以看出:在控制系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定之前存在一定的波動(dòng)，這使得控制系統(tǒng)具有一定的延時(shí)性，降低了控制系統(tǒng)的靈敏度。 

圖3表示改進(jìn)后的PID算法控制時(shí)間頻率響應(yīng)圖。由圖3可以看出，在控制系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定之前的波動(dòng)時(shí)間縮短，系統(tǒng)的延時(shí)性降低，靈敏性增大。智能網(wǎng)絡(luò)操控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是以信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，信息采集過程分為前傳遞信息和后傳遞信息。F－INF表示信息驅(qū)動(dòng)的前向驅(qū)動(dòng)，B－INF表示信息驅(qū)動(dòng)的后向驅(qū)動(dòng)。F－INF可以進(jìn)行組網(wǎng)管理以及信息采集和傳遞，最終報(bào)告節(jié)點(diǎn)屬性。B－INF可以報(bào)告自己節(jié)點(diǎn)的能量屬性以及網(wǎng)絡(luò)資源信息等。對(duì)于信息的采集如下:

2智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在日光溫室物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

為了驗(yàn)證第2節(jié)中智能控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和算法的有效性，本文以日光溫室的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)為例，對(duì)模型和算法進(jìn)行了驗(yàn)證。圖4為本文設(shè)計(jì)的日光溫室物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。由圖4可以看出:日光溫室的智能控制主要是通過PLC來完成的，傳感器將數(shù)據(jù)傳遞給PLC之后利用PLC數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將結(jié)果進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，最后又通過PLC發(fā)出命令指令，控制電機(jī)的動(dòng)作。電機(jī)實(shí)現(xiàn)開關(guān)動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)日光溫室內(nèi)的溫度、氣體流通情況以及濕度的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果又會(huì)通過傳感器傳遞給PLC系統(tǒng)，最終達(dá)到閉環(huán)控制的目的。

表1為實(shí)際輸出結(jié)果與擬合結(jié)果的對(duì)比。其中，擬合值表示閉環(huán)系統(tǒng)最終的數(shù)學(xué)輸出值，輸出值表示電機(jī)的最終動(dòng)作值。由表1可以看出:在相同樣本輸入的情況下，輸出值和擬合值的結(jié)果相差不大，最大僅為0．2%，到達(dá)了控制要求。圖5為日光溫室網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在運(yùn)算過程中計(jì)算機(jī)的丟包率。由圖5可以看出:隨著測(cè)試次數(shù)的增加，丟包率有所降低，其中最低僅為0．4%，丟包率比較低，符合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_性要求。圖6為日光溫室網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在運(yùn)算過程中計(jì)算機(jī)的延時(shí)特性。由圖6可以看出:隨著測(cè)試次數(shù)的增加，延時(shí)時(shí)間有所縮短，其中最低僅為7s，延時(shí)時(shí)間比較短，系統(tǒng)的靈敏性比較高。

3結(jié)語

本文依據(jù)PID閉環(huán)控制算法原理，結(jié)合PLC硬件系統(tǒng)對(duì)傳感器智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，并建立了智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和控制算法，最后以日光溫室的智能控制調(diào)節(jié)為例對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PID算法改進(jìn)后的系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間大大降低，由原來的24s縮短為8s，提高了系統(tǒng)的靈敏度。在溫室智能控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電機(jī)輸出值和閉環(huán)PLC系統(tǒng)擬合值的結(jié)果相差最大僅為0．2%，達(dá)到了控制要求。丟包率最低僅為0．4%，符合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_性要求。系統(tǒng)的延時(shí)性最低僅為7s，延時(shí)時(shí)間比較短，系統(tǒng)的靈敏性比較高。

作者：王向軍劉志剛李榮汪小志林衛(wèi)國(guó)孫欣杰單位：北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系南昌大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院