自动控制论文-温室自动控制系统设计构想.doc

温室自动控制系统设计构想温室自动控制系统设计构想摘要：本设计为一个闭环控制系统，由89C51单片机，A/D转换电路，温度检测电路，湿度检测电路，控制系统组成。温度检测电路将检测到的温度转换成电压，该模拟电压经ADC0809转换后，进入89C51单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出命令。实现了对大棚内植物生长温度以及土壤和空气湿度的检测，监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。关键词：传感器、89C51单片机、A/D转换器1、引言当今社会是信息化的时代，信息化的气息无处不在。信息化发展的同时，传统农业面临严重的挑战，尤其是我国的传统农业。农业生产效率的提高对整个国民经济的发展祈祷了举足轻重的作用，农业生产的科技化有待进一步提高。温室又称暖房，能透光、保温，是用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。随着农业现代化的发展，设施园艺工程因涉及学科广、科技含量高、与人民生活水平密切相关，以越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化温室发展提供了极好的机遇，并产生了巨大的推动作用。温室是栽培其他时节植物的重要技术之一，植物生长的好坏受温室各种环境因素的影响很大。温室里影响作物生长发育的主要因素包括：温度、光照、水分、土壤、空气和生物条件等。利用自动控制技术实时调整温室最适宜农作物生长的环境因素，是现代农业现代化亟待解决的问题，是当前温室栽培成功与否的关键所在。有了自动控制系统，既可以节省劳动力，又可以提高各种作物产量，同时也避免的资源的浪费，符合当前建设资源节约型，环境友好型社会的要求。2、系统总体设计构想利用温度控制器检测电路将检测到的温度转换成电压，该模拟电压经温度检测电路将检测到的温度转换成电压，该模拟电压经ADC0809转换后，由INT0中断口进入89C51单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，并将室温送显。当棚内温度在设定范围内时，单片机仅实时显示温度。湿度控制类似。由于该电路为软硬件综合电路，故单片机能实时监控温度、湿度，并能对相应的变化作出适当的控制调整，还能对温度湿度进行显示。基本电路框图如下：3、详细设计3、1 建立数学模型3、1、1 对象的数学模型设温室内温度为：Qs室外温度：Qw风扇或电炉的控制阀开度为：X温室内热量：W=KwX则室内温度为：Qs=1/C（KwX-W0）dt向外散热：W0=1/R（Qs- Qw）由微分方程得温度控制的传递函数为：H(S)=1/TS+1被控系统的结构图为：y(t)1/TS+1Kw*Rx(t)Qw3、2 控制器设置自动控制系统的各个环节的特性一般是给定的，在设计自动控制系统时，加入专门用来校正(补偿)系统特性的环节(校正环节)，来改变系统特性，使其符合给定的特性要求。由于开环系统一般达不到控制的要求，因而自动控制系统均采用闭环(反馈)控制方法。3、2、1 比例积分调节器(PD)比例调节器具有误差，为解决此问题，可引入积分(Inte6raI)环节，比例微分调节器对误差的任何变化，都产生一个控制作用比，阻止误差的变化。c变化越快，pd越大，输出校正量也越大。它有助于减少超调，克服振荡，使系统趋于稳定；同时加快系统的响应速度，减小调整时间，从而改善了系统的动态特性。它的缺点是抗干扰能力变差。3、2、2 PID调节器积分器能消除镕差，提高精度，但使系统的响应速度变慢、稳定性变环。微分器能增加稳定性，加快响应速度。比例器为基本环节。三者合用，选择适当的参数，可实现稳定的控制。PID调节器的方块图如下：3、2、3 单片机和A/D通道温度传感器检测到的数据送单片机89C51，单片机把采集到的数据与ROM中所设的数据相比较，发出控制指令。当检测到的温度在允许温度范围内时，加温装置，降温装置均不动作。当温度上升或降低到允许范围外时，单片机相应控制端口输出高电平，驱动控制装置。单片机ROM中设置有报警极限温度，当温度到达极限温度值时，单片机输出使三极管TT1导通，蜂鸣器报警。3、2、4 温度检测由PN节构成的温度传感器，随温度的变化阻值发生改变。把它接入桥电路，通过桥电路输出压差经741的放大输入AD0809。3、2、5 风扇、电炉控制电路单片机P1.7口输出，使三极管导通，光耦4N35工作将直流地与市网交流地隔离，可控硅被触发导通电炉回路。加热装置开始工作。风扇降温装置与电炉加温装置原理类似，不同之处在于可控硅被继电器代替。4、结束语此设计构想主要是对室内温度及湿度的控制，通过自动控制系统的应用，方便了更好的对温室内各项指标的控制，既准确又便捷！此次设计过程中，虽然遇到了些许困难，但通过查阅资料，咨询同学，最终都得以解决！通过此次设计，我对于自动控制原理有了更深刻的认识，熟悉了自动控制系统的设计步骤和方法！对于所学知识有了更加深刻的理解的