發(fā)布時(shí)間：2021-11-09 16:29

　　為解決北方冬季仔豬床溫度低的弊端,采用低溫?zé)崴椛涫讲膳癁楣岱绞?通過控制仔豬床內(nèi)部循環(huán)水的流速,達(dá)到控制仔豬床溫度的目的。針對(duì)系統(tǒng)遲滯性大、響應(yīng)慢等特點(diǎn),設(shè)計(jì)基于自適應(yīng)模糊PID算法的控制器,實(shí)現(xiàn)對(duì)PID控制規(guī)則中的k_p、k_i和k_d參數(shù)實(shí)時(shí)修正,以達(dá)到改善控制系統(tǒng)性能的目的。通過在MATLAB中進(jìn)行建模仿真和對(duì)比試驗(yàn)研究,表明該方法比傳統(tǒng)的PID算法具有更好的穩(wěn)態(tài)精度和自適應(yīng)能力,實(shí)際溫度與目標(biāo)設(shè)定溫度最大偏差為0.5℃,超調(diào)量為1.2%,能夠滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)的要求。 

【文章來源】：中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2020,41(10)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

豬床實(shí)物圖

本系統(tǒng)熱源為50 ℃恒溫的熱水箱,采用電加熱,加熱功率為4 kW,尺寸為300 mm×500 mm×390 mm;動(dòng)力源采用EV1000-4T0022G變頻器拖動(dòng)的,功率為2.2 kW、型號(hào)為TP65-60/4的循環(huán)泵;系統(tǒng)中測(cè)量水溫度的傳感器均為熱電阻Pt100。系統(tǒng)中仔豬床的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示,圖2中A～L為溫度監(jiān)測(cè)的位置點(diǎn),利用熱電阻Pt100進(jìn)行測(cè)量,最終溫度以這些點(diǎn)的平均值作為測(cè)量值并由控制器采集記錄[18]。由于仔豬繁育場(chǎng)所所處環(huán)境苛刻,導(dǎo)致仔豬床溫度不易精確控制,而且為了實(shí)現(xiàn)溫度控制的系統(tǒng)組成本身也復(fù)雜,因此為了從理論角度進(jìn)行分析需要對(duì)溫床控制系統(tǒng)進(jìn)行化簡(jiǎn)。簡(jiǎn)化后的仔豬床溫度控制系統(tǒng)如圖3所示。在圖3中,T是仔豬床目標(biāo)溫度值,是系統(tǒng)的給定值;Tout為仔豬床實(shí)際溫度值,是系統(tǒng)的輸出值,該溫度經(jīng)溫度傳感器測(cè)量變送后反饋回輸入端,輸入控制器;控制器對(duì)T和Tout進(jìn)行比較,求得偏差e和偏差變化率ec,控制器對(duì)e和ec進(jìn)行模糊推理,得到PID控制器的三個(gè)參數(shù),對(duì)這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行PID運(yùn)算得到控制輸出U,將U再輸出給變頻器,變頻器根據(jù)U值的大小調(diào)節(jié)控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速V,從而達(dá)到對(duì)敷設(shè)在仔豬床內(nèi)部循環(huán)管內(nèi)熱水流量Q的控制,通過熱水的熱量輻射,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)仔豬床溫度控制的目的[18]。

由于仔豬繁育場(chǎng)所所處環(huán)境苛刻,導(dǎo)致仔豬床溫度不易精確控制,而且為了實(shí)現(xiàn)溫度控制的系統(tǒng)組成本身也復(fù)雜,因此為了從理論角度進(jìn)行分析需要對(duì)溫床控制系統(tǒng)進(jìn)行化簡(jiǎn)。簡(jiǎn)化后的仔豬床溫度控制系統(tǒng)如圖3所示。在圖3中,T是仔豬床目標(biāo)溫度值,是系統(tǒng)的給定值;Tout為仔豬床實(shí)際溫度值,是系統(tǒng)的輸出值,該溫度經(jīng)溫度傳感器測(cè)量變送后反饋回輸入端,輸入控制器;控制器對(duì)T和Tout進(jìn)行比較,求得偏差e和偏差變化率ec,控制器對(duì)e和ec進(jìn)行模糊推理,得到PID控制器的三個(gè)參數(shù),對(duì)這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行PID運(yùn)算得到控制輸出U,將U再輸出給變頻器,變頻器根據(jù)U值的大小調(diào)節(jié)控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速V,從而達(dá)到對(duì)敷設(shè)在仔豬床內(nèi)部循環(huán)管內(nèi)熱水流量Q的控制,通過熱水的熱量輻射,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)仔豬床溫度控制的目的[18]。2 自適應(yīng)模糊PID控制規(guī)則

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]仔豬智能保育箱的設(shè)計(jì)與研制[J]. 吳建寨,楊入一,秦朗,張建華,劉繼芳,孔繁濤,韓書慶,張晶,孫偉.  中國(guó)豬業(yè). 2020(01)
[2]模糊自適應(yīng)整定PID控制在紙漿濃度中的應(yīng)用[J]. 曾德斌,許江淳,張礦偉,楊杰超,陸萬榮,李玉惠.  自動(dòng)化儀表. 2019(11)
[3]基于PID模糊控制器的閉式泵控系統(tǒng)特性研究與分析[J]. 張雨新,孫達(dá)明.  中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2019(11)
[4]基于改進(jìn)模糊自適應(yīng)方法的機(jī)械手控制[J]. 馬天兵,劉健,杜菲,羅智.  安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(05)
[5]基于增量式PID算法的溫室溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 陸萬榮,許江淳,曾德斌,楊杰超.  中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2018(04)
[6]基于模糊PID參數(shù)自整定的細(xì)胞培養(yǎng)箱溫度控制算法[J]. 劉大軍,胡舜迪,史振志,趙鵬,聞路紅.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2017(06)
[7]哺乳仔豬不同保溫方式保溫效果研究[J]. 郭宗義,祡捷,謝佳嫦,李海林.  豬業(yè)科學(xué). 2017(04)
[8]沼氣能源對(duì)仔豬舍的增溫效果分析[J]. 袁奎,張富貴,熊小龍,田洪明,梁恩東.  中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2016(07)
[9]相變材料在北方豬舍低溫?zé)崴匕逯械膽?yīng)用[J]. 劉海枝,王春野,袁月明,邱偉航,徐博.  中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào). 2016(01)
[10]基于參數(shù)自整定模糊PID的擠壓式供水系統(tǒng)[J]. 杜京義,田偉,寇水潮.  計(jì)算機(jī)仿真. 2014(12)

碩士論文
[1]基于ZigBee和GPRS技術(shù)的仔豬溫床監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D]. 徐博.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]不同季節(jié)不同類型豬舍環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)及對(duì)仔豬生產(chǎn)性能影響的研究[D]. 彭紅芳.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[3]基于DFLC的光伏發(fā)電MPPT控制策略的研究[D]. 解俊娣.天津理工大學(xué) 2012
[4]豬舍加溫地板研究[D]. 李陸欽.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3485693