大作业参考机器猫小分队

Chapter1

系统功能描述及设计要求功能描述本系统旨在实现在植物干旱时及时对植物进行浇水的功能，利用传感器和控制器对这一过程实现自动化控制号传给2.设计要求1.当盆栽内土壤湿度低于设置下限时，温湿度传感器将信阀门控制器。开始向盆栽内注水。当注入规定量后，水位压力传感器将信号传给阀门控制器。停止向盆栽内注水。Chapter

2

总体方案设计原理框图Chapter3

传感器工作原理、测量电路1温湿度传感器该产品名为电阻式高分子湿度传感器（GY—HR101），是一种新型的湿度敏感元件，具有感湿范围宽，响应速度快，灵敏度高，性能稳定可靠，一致性好等特点，不抗结露。2水位压力传感器压阻式传感器压阻式传感器主要采用单晶硅基片。由于单晶硅材料是各向异性的，外加力的方向不同，其压阻系数变化很大，晶体不同的取向决定了该方向的压阻效应的大小与单晶硅的晶向、晶面有关系。恒流源全桥输出电路3二维模糊控制器，二维模糊控制器的两个输入变量基本上都选用受控变量和输入给定的偏差E和偏差变化EC，由于它们能够较严格地反映受控过程中输出变量的动态特性，因此，在控制效果上要比一维控制器好得多，也是目前采用较广泛的一类模糊控制器Chapter4

控制系统设计该系统使用智能模糊控制，工作原理为：设有一个

，通过调节阀可向内注水和向外抽水。设计一个模糊控制器，通过调节阀门将水位稳定在固定点附近。按照日常的操作经验，可以得到基本的控制规则：“若水位高于O点，则向外排水，差值越大，排水越快”；“若水位低于O点，则向内注水，差值越大，注水越快”。—

控制系统设计过程确定观测量和控制量定义理想液位O点的水位为h0，实际测得的水位高度为h，选择液位差，将当前水位对于O点的偏差e作为观测量，e

h

h0

h输入量和输出量的模糊化将偏差e分为五级：负大（NB），负小（NS），零（O），正小（PS），正大（PB）。控制量u为调节阀门开度的变化。将其分为五级：负大（NB），负小（NS），零（O），正小（PS），正大（PB）。模糊规则的描述根据日常的经验，设计以下模糊规则：“若e负大，则u负大”“若e负小，则u负小”“若e为0，则u为0”“若e正小，则u正小”“若e正大，则u正大”如果按照“隶属度最大原则”进行反模糊化，则选择控制量为，即阀门的开度应关大一些，减少进水量。求模糊关系模糊控制规则是一个多条语句，它可以表示为U×V上的模糊子集，即模糊关系R：R

(NBe

NBu)

U(NSe

NSu)

U(Oe

Ou)

U(PSe

PSu)

U(PBe

PBu)其中规则内的模糊集运算取交集，规则间的模糊集运算取并集。模糊决策模糊控制器的输出为误差向量和模糊关系的

：u

e

o

u控制量的反模糊化由模糊决策可知，当误差为负大时，实际液位远高于理想液位，e=NB，控制器的输出为一模糊向量，例如可表示为：

1

0.5

0.5

0.5

0

0

0

0

0

4

3

2

1

0

1

2

3

4u

二

硬件框图及安装方式将温湿度传感器接触式测量端固定在花盆内侧，和压力传感器固定连接。可固定于墙上，也可放置在支架上。将

出水管道引入花盆内侧，将

进水管道和水源相接，

中间均由阀门控制。将温湿度传感器和水位传感器均和控制器相连接，控制器负责接收信号，采用模糊控制，控制两阀门的开关。Ch

r5

设计总结控制部分，实现了1.

该系统使用了模糊控制系统该过程的自动控制。

运用了温湿度传感器、水位压力传感器两种传感器，

能够进行精确的、实时的测量。

该系统可以在植物需要时注入要求的水量，并且和水源相接，可以实现持续长时间供水。

该系统参数可以设定，根据不同种类的植物对水分的需求不同设定适宜的参数，使得该系统具有更加广泛的适用性和实用性，更加人性化。

这个系统极大的方便了需要经常外出的人群，使得盆栽在较长时间无人照顾的情况下，仍能健康的生长，美化和