现代温室分层递阶控制系统的研究与开发

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1、上海大学硕士学位论文摘要本论文的工作是基于上海市科委专利技术二次开发项目(编号：05dz52034)而展开的。作者在调研和消化了国外专利US4916642“多温区中央控制方式温室环境控制系统”的基础上，研究开发了基于分层递阶控制方式的温室计算机控制系统，探讨了分层递阶控制策略在现代温室环境调控中的应用。论文首先介绍了温室系统的组成结构和各种调控设备，分析了温室控制系统的特性，并由此提出了温室分层递阶控制方式；设计了具有组织层、协调层和执行层的三层温室计算机控制系统。控制软件采用模块化结构，实现了

2、温室系统管理与组态，各子系统调度与控制，现场信息采集与设备驱动等功能。经过实际试验，整个系统运行稳定、可靠，实现了温室控制各项功能，满足温室控制精度和实时性的要求。根据系统不同层次间的数据通讯特点提出了不同的通讯机制，组织层和协调层之间采用以太网通讯，协调层与执行层之间采用CAN现场总线连接，通过自定义的通讯协议实现了温室数据安全、可靠的传输。温度控制是温室环境控制系统中的关键。本文分别用机理法和测试法对温室进行了建模，得出温室对象具有纯滞后、大时间常数、增益非线性和强扰动的特性，又运用现代控制

3、理论中的状态空间方程对温室温度模型进行可控、可观性分析；并从温度控制原则入手，针对外界环境扰动提出了前馈补偿控制；根据温室温度模型特点，提出了串级控制和Smith预估补偿相结合的基本控制方案，详细阐述了协调层控制器的结构以及对加热系统采取的三阶段控制流程。试验结果表明，分层递阶控制方式可显著改善系统的静、动态特性，取得了很好的控制效果。最后，作者对自己的工作进行了总结，并对温室计算机控制系统的进一步研究应用提出了一些建议和设想。关键词：温室控制，分层递阶控制，以太网，CAN总线V上海大学硕士学位

4、论文ABSTRACTThedissertationcoverstheworkdonebasedontheprojectofpatentredevelopmentsupportedbytheShanghaiScientificCommittee(projectnumber：05dz52034)．Gainingallin-depthunderstandingoftheUSpatent(U$4916642)“Environmentalcontrolwithmultiplezonecentralproc

5、essormeans”，theauthordevelopsthecomputerizedcontrolsystemforlarge—scalegreenhousebasedonhierarchicalcontrolstrategy．Thedissertationpresentsthestructureandthecontroldevicesofthegreenhouse．Bytakingthefeaturesofthetraditionalgreenhouseautomationsystemin

6、toconsideration，atri—levelhierarchicalcontrolsystemispresented．Thecontrolsoftwareisbasedonmodularizedstructure．whichCanfulfillallkindsoffunctiOUSatdifferentlevels，includingsystemmanagementandconfigurationatorganization—level，real—timecontrolatharmony

7、-levelanddevicedriveatControl—level，etc．Byanalyzingthepracticalcontroleffect，itisfoundthatthegreenhousecontrolsystemprovidedexcellentperformanceonstability,realizedallthefunctionsandfulfilledtherequirementsofprecisionandreal—timecapability．Thesystemh

8、asaspecialcharacteristicofcommunicationmechanismatdifferentlevel：TheClient／SeverstructureofEthemetisappliedtothecommunicationbetweenorganization—levelandharmony-level，harmony-levelisconnectedwithcontrol—levelbyCANfieldbus．Basedonthefeaturesofgreenhou