基于嵌入式平臺的微型植物工廠控制系統(tǒng)研究.pdf

1、微型植物工廠是技術(shù)密集型的小型化植物工廠，它通過智能控制系統(tǒng)控制作物生長的環(huán)境，為所種植的作物提供適宜其生育的環(huán)境和合理比例的營養(yǎng)液。目前，微型植物工廠在荷蘭、日本、美國等植物工廠技術(shù)比較發(fā)達的國家已經(jīng)有較為廣泛的應(yīng)用，然而在國內(nèi)微型植物工廠還是設(shè)施行業(yè)的新生事物?，F(xiàn)階段研發(fā)的植物工廠控制系統(tǒng)，普遍采用可編程控制器作為主控制器，并結(jié)合PID控制算法進行控制，這使得系統(tǒng)成本相對較高，并且傳統(tǒng)的PID控制應(yīng)用在微型植物工廠這類耦合性較強、非

2、線性、大滯后系統(tǒng)時無法很好的滿足控制要求，控制效果往往不太理想。
　　設(shè)計高效合理的控制系統(tǒng)一直是微型植物工廠研制中的關(guān)鍵性難題，本文通過對當(dāng)前眾多微型植物工廠控制系統(tǒng)的分析，針對微型植物工廠控制的要求，提出一種新的基于嵌入式平臺的控制系統(tǒng)，采用ST公司的STM32F103處理器作為控制系統(tǒng)的主控芯片，通過引進嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ設(shè)計完成控制系統(tǒng)主控制器。在硬件方面，本文完成了控制器硬件電路的設(shè)計，包括STM32核心電

3、路、傳感器數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)存儲電路、液晶顯示和觸摸控制電路以及執(zhí)行控制電路等電路模塊的設(shè)計;在軟件方面，移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，并在此基礎(chǔ)上編寫了控制器應(yīng)用軟件，通過移植μCGUI軟件包進行人機交互界面開發(fā)，利用SD卡存儲采集到的環(huán)境因子信息，通過觸摸屏可以隨時修改環(huán)境因子參數(shù)和查詢歷史數(shù)據(jù)。在綜合分析微型植物工廠內(nèi)部環(huán)境因子特點的基礎(chǔ)上，選取對作物生長起決定作用的溫度和濕度作為主要研究對象，針對溫度和濕度控制過程中存