基于以太網(wǎng)的溫室智能節(jié)點開發(fā)與控制策略研究.pdf

1、本文將以太網(wǎng)引入溫室控制領(lǐng)域，設(shè)計開發(fā)了基于以太網(wǎng)的溫室控制系統(tǒng)。其中智能節(jié)點是溫室以太網(wǎng)的核心，其性能的好壞直接影響到溫室控制的實時性、可靠性。目前，溫室智能節(jié)點的設(shè)計主要是采用8/16位單片機(jī)和非實時操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)代溫室對實現(xiàn)其控制的智能節(jié)點提出了更高要求。本文結(jié)合溫室控制的特點，分析了以太網(wǎng)溫室控制系統(tǒng)對作為其核心部件的智能節(jié)點在軟、硬件上的要求。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了采用32位高性能微處理器和實時操作系統(tǒng)的智能節(jié)點方案，并

2、分硬件和軟件兩個方面分別進(jìn)行了實現(xiàn)。在硬件體系上，智能節(jié)點使用的是飛利浦公司的ARM7微處理器LPC2292，以太網(wǎng)芯片采用了RTL8019AS，分別控制各自的硬件模塊。在軟件體系上，使用μC/OS-Ⅱ作為實時操作系統(tǒng)，嵌入式TCP/IP協(xié)議棧作為以太網(wǎng)傳輸協(xié)議，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的驅(qū)動程序和應(yīng)用軟件的開發(fā)。 另一方面，溫度控制是溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵。本文從溫室控制的基本原理入手，在介紹本課題溫室結(jié)構(gòu)組成的基礎(chǔ)上，針對溫室

3、中最復(fù)雜的一個子系統(tǒng)：加熱子系統(tǒng)，分別用機(jī)理法和測試法對其進(jìn)行了建模，得出溫室對象具有純滯后、大時間常數(shù)、增益非線性和強(qiáng)擾動的特性；又運(yùn)用現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間方程對溫室溫度模型進(jìn)行可控、可觀性分析，得出溫室溫度是可觀、可控的結(jié)論；并以此為基礎(chǔ)，提出了串級控制和Smith預(yù)估補(bǔ)償相結(jié)合的3階段控制方案。試驗結(jié)果表明，該方案有效地消除了常規(guī)控制的穩(wěn)態(tài)波動性，得到了最優(yōu)的控制和節(jié)能效果。 最后，作者對自己的工作進(jìn)行了總結(jié)，并對硬件