本文選題：豬舍 + 小氣候環(huán)境�。� 參考：《陜西科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：大型豬舍隨著我國養(yǎng)豬業(yè)的快速發(fā)展而被廣泛采用,大型豬舍內(nèi)的小氣候環(huán)境有所差異,影響部分豬只健康。豬舍內(nèi)小氣候環(huán)境具有非線性的特點(diǎn),傳統(tǒng)豬舍的風(fēng)機(jī)-濕簾通風(fēng)控制系統(tǒng)對于豬舍內(nèi)小氣候環(huán)境的調(diào)節(jié)速度慢,控制精度低,不能有效解決豬舍內(nèi)小氣候環(huán)境差異問題。針對大型豬舍存在小氣候環(huán)境不均一、環(huán)境模型非線性、環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)有限等問題,本文提出一種基于CFD(Computational Fluid Dynamics,計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))的豬舍小氣候環(huán)境模糊控制系統(tǒng),該系統(tǒng)將豬舍微控制器與監(jiān)控室計(jì)算機(jī)相結(jié)合,利用模糊控制技術(shù)和CFD技術(shù),控制風(fēng)機(jī)和濕簾的運(yùn)行,將豬舍內(nèi)的小氣候環(huán)境(溫度、濕度)穩(wěn)定在豬只適宜的范圍之內(nèi),同時(shí)豬場工作人員可以在監(jiān)控室計(jì)算機(jī)上以三維圖形的形式監(jiān)測豬舍中每個(gè)位置的溫度信息,實(shí)時(shí)了解豬舍內(nèi)的環(huán)境情況。本文的主要工作將從以下5個(gè)方面進(jìn)行:(1)豬舍小氣候環(huán)境模糊控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。豬舍小氣候環(huán)境控制具有較大的時(shí)滯、時(shí)變的特點(diǎn),所以選取模糊控制策略;因?yàn)闇囟扰c濕度控制存在耦合關(guān)系,設(shè)計(jì)解耦控制器;根據(jù)豬舍溫度場CFD仿真的要求與豬舍的位置結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)傳感器布置方案;根據(jù)監(jiān)控室與豬舍之間的距離短與數(shù)據(jù)大的特點(diǎn),選擇以太網(wǎng)通信;監(jiān)控室計(jì)算機(jī)可以接收豬舍內(nèi)采集的環(huán)境信息,并利用CFD技術(shù)仿真豬舍的溫度場,以三維圖形的形式顯示。(2)豬舍小氣候環(huán)境模糊控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。由于豬舍內(nèi)溫度場CFD仿真需要獲得豬舍內(nèi)的邊界條件,所以在豬舍中間和濕簾處各設(shè)計(jì)1個(gè)溫濕度采集節(jié)點(diǎn),在豬舍風(fēng)機(jī)處設(shè)計(jì)2個(gè)風(fēng)速采集節(jié)點(diǎn);微控制器通過接觸器對6臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行開關(guān)控制,通過變頻器對其他2臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制,通過電磁閥對6個(gè)濕簾進(jìn)行開關(guān)控制。根據(jù)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和被控對象的數(shù)量,該系統(tǒng)選用STM32作為微控制器,將采集到的各種環(huán)境信息發(fā)送至監(jiān)控室計(jì)算機(jī),監(jiān)控室計(jì)算機(jī)利用這些信息對豬舍溫度場進(jìn)行仿真。(3)豬舍小氣候環(huán)境模糊控制系統(tǒng)仿真。本文系統(tǒng)仿真分為豬舍溫度場仿真和豬舍小氣候環(huán)境模糊控制系統(tǒng)仿真。為了驗(yàn)證溫度場仿真的準(zhǔn)確性,在仿真出的溫度場中選取30個(gè)點(diǎn),在相同條件下實(shí)際測量豬舍內(nèi)溫度值,對兩者進(jìn)行比較分析;設(shè)計(jì)溫度與濕度的模糊控制器,利用階躍響應(yīng)法進(jìn)行控制模型簡化和辨識(shí),根據(jù)前饋補(bǔ)償解耦法設(shè)計(jì)解耦器,在Simulink上搭建控制系統(tǒng)并仿真,驗(yàn)證本文控制方法的可行性。(4)豬舍小氣候環(huán)境模糊控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。在豬舍微控制器上設(shè)計(jì)溫濕度、風(fēng)速采集和模糊控制程序;為了在監(jiān)控室計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示豬舍內(nèi)環(huán)境信息,進(jìn)行監(jiān)控室計(jì)算機(jī)監(jiān)測平臺(tái)設(shè)計(jì),對CFD仿真軟件進(jìn)行二次開發(fā),開發(fā)CFD仿真軟件與圖形用戶界面的接口,并將CFD仿真結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均后發(fā)送至微控制器,作為模糊控制器的一個(gè)輸入。(5)豬舍現(xiàn)場試驗(yàn)及結(jié)果分析。在豬舍實(shí)際環(huán)境下,進(jìn)行豬舍內(nèi)溫度、濕度和風(fēng)速的采集測試,豬舍與監(jiān)控室之間以太網(wǎng)傳輸功能測試,豬舍溫度場仿真功能測試,豬舍小氣候環(huán)境控制系統(tǒng)測試。實(shí)際應(yīng)用表明:該系統(tǒng)能將豬舍內(nèi)的溫度穩(wěn)定在21.00℃左右,絕對誤差0.50℃,能將濕度穩(wěn)定在65.00%RH左右,絕對誤差3.00%RH,符合養(yǎng)殖要求。該系統(tǒng)對大型豬舍內(nèi)小氣候環(huán)境的調(diào)節(jié)水平具有較大提升,能夠降低豬只的發(fā)病率,減少人工作業(yè)量,對豬只養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
[Abstract]:This paper presents a fuzzy control system based on CFD ( Computational Fluid Dynamics ) . In order to verify the accuracy of temperature field simulation , the simulation of temperature , humidity and wind speed in pig house is carried out in order to verify the accuracy of temperature field simulation .

【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1844490