基于MATLAB的小型花卉溫室溫度模糊控制仿真的研究

摘要 分析了模糊控制應(yīng)用在小型花卉溫室中的優(yōu)越性。利用Matlab對(duì)整個(gè)模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。研究表明，模糊控制不僅能將溫度恒定在一個(gè)確定范圍，而且能體現(xiàn)溫度控制平穩(wěn)，控制超調(diào)量小的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 模糊控制；Matlab；溫度控制

中圖分類號(hào) S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）25-08486-02

Abstract The superiority of fuzzy control applied in small greenhouse for flowers was analyzed in this research. Matlab was used to conduct the simulation experiment on the entire fuzzy control system.The result reveals that the fuzzy control not only is able to hold the temperature constant in certain range， but also shows the characteristic of small overshoot and stable control of the temperature.

Key words Fuzzy control； Matlab； Temperature control

從清末民初開始，花卉就作為賀喜、拜壽、探親訪友必備之物。這使得花卉的需求量日益增加。如今，花卉不僅可以作為一種禮物，而且是人們?nèi)粘Ｉ畹谋仨毱?。這使得小型花卉溫室慢慢出現(xiàn)。最初小型花卉溫室是作為大型花場(chǎng)中的一個(gè)展覽區(qū)供人參觀，或是作為花卉實(shí)驗(yàn)溫室用來研究花卉生長(zhǎng)狀況。慢慢地，一些特殊的小型花卉溫室出現(xiàn)在城市的花卉市場(chǎng)，供購花人在城市內(nèi)買到最新鮮的花朵。雖然自20個(gè)世紀(jì)90年代以來，通過對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的不斷學(xué)習(xí)，我國農(nóng)業(yè)技術(shù)水平規(guī)?；?、集約化、科學(xué)化，設(shè)施面積和設(shè)施水平方面有了大幅度的提高[1-2]。近代溫室從改良型日光溫室、大型玻璃溫室和現(xiàn)代化溫室3個(gè)階段得到逐步發(fā)展[3-4]。但是，在溫室的控制上，仍具有時(shí)變、非線性、大滯后、很難建立精確的數(shù)學(xué)模型等特性。這使得采用以往的控制方式，很難得到預(yù)期的效果[5]。面對(duì)解決這種復(fù)雜系統(tǒng)中的非線性和模型不確定性問題，模糊控制得到了廣泛的應(yīng)用[6]。因此，筆者采用模糊控制對(duì)小型花卉溫室的溫度進(jìn)行控制，運(yùn)用Matlab對(duì)其仿真，得到模糊控制的優(yōu)越性[7]。

1 控制系統(tǒng)介紹

該控制系統(tǒng)是通過對(duì)一個(gè)40 m×50 m的花卉溫室實(shí)際采樣獲得實(shí)際人工控制數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)所建立的模糊控制系統(tǒng)模型。模糊控制系統(tǒng)就是模擬人對(duì)被控系統(tǒng)的控制方式。在實(shí)際人工控制中，工作人員需要隨時(shí)監(jiān)控溫室溫度，調(diào)節(jié)溫度控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前溫度的控制，以達(dá)到溫室最優(yōu)溫度。針對(duì)小型花卉溫室需要的控制反應(yīng)快、穩(wěn)定性高等特性，該模糊控制系統(tǒng)必須時(shí)時(shí)監(jiān)控溫室內(nèi)當(dāng)時(shí)溫度，得到一個(gè)參考輸入t，并與目標(biāo)溫度求差，得到另一參考輸入e。通過模糊控制器中各部分功能輸入模糊化、模糊規(guī)則、輸出逆模糊化，得到一控制輸出u，作用到被控對(duì)象上，使其能時(shí)時(shí)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)溫度，由此得到該系統(tǒng)的模糊控制結(jié)構(gòu)圖（圖1）。

4 結(jié)論

在小型花卉溫度模糊控制中，由模糊溫度控制的特性無法確定其數(shù)學(xué)模型，但是通過仿真模擬可以看見其控制手法、控制結(jié)果。研究表明，該模糊控制系統(tǒng)的控制速度快（反應(yīng)時(shí)間在1 s左右），控制精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)幾乎沒有超調(diào)量。由于模糊控制的控制規(guī)則適應(yīng)性強(qiáng)，只需要通過修改輸入與輸出的模糊化規(guī)則，就可以達(dá)到對(duì)其他對(duì)象的控制。這可以滿足溫室內(nèi)花卉更改時(shí)只需修改程序，就能實(shí)現(xiàn)溫室中對(duì)不同花卉的控制，體現(xiàn)出模糊控制系統(tǒng)的適用范圍廣的特性。

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