基于人工氣候室的溫濕度控制

由前面可知，設(shè)ET、ETc、△Kp、△Ki和△Kd的模糊論域均為{-3，-2，-1，0，1，2，3}，并劃分成7檔的語言變量模糊集合：ET=ETc= △Kp=△Ki=△Kd={NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，對應(yīng)為{負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}，隸屬函數(shù)仍選擇如圖4所示三角形分布。根據(jù)控制原則及PID參數(shù)整定原則，可以總結(jié)出△KP、△KI和△KD的控制規(guī)則的語言描述如下：


3 系統(tǒng)運行狀況
為了對設(shè)計好的溫濕度控制器進行測試，在內(nèi)蒙古大學(xué)生物學(xué)院人工氣候室的現(xiàn)場，設(shè)定2個運行時段，時段1設(shè)置參數(shù)為：溫度25℃、濕度60％、二氧化碳500p pm、光照3級；時段2設(shè)置參數(shù)為：溫度15℃、濕度70％、二氧化碳500 ppm、光照3級。為了便宜測試，各時段運行時間均設(shè)置為30分鐘，且循環(huán)運行。每分鐘記錄一次數(shù)據(jù)繪制出如圖6所示的實時溫濕度曲線。
系統(tǒng)運行前溫度為30℃，濕度為50％。由圖6可知：

時段1：先對溫度進行模糊PID控制，溫度5分鐘內(nèi)基本到達控制精度范圍(25℃±1)。然后對濕度進行模糊控制，圖中顯示，濕度快速(大約7分鐘)到達控制精度范圍內(nèi)(60％±5)。
時段2：當(dāng)系統(tǒng)運行到30分鐘時，到達時段切換點進入時段2。當(dāng)前溫濕度為時段1的控制溫濕度25℃和60％，而時段2的設(shè)定溫濕度為15℃和70％，系統(tǒng)瞬時誤差很大。系統(tǒng)任然先對溫度進行模糊控制，使其快速到達控制點15℃左右，然后用模糊PID對其進行精確控制，使其控制在要求精度范圍(15℃±1)內(nèi)。當(dāng)溫度達到控制要求后，對濕度進行模糊控制，同樣很快到達控制要求范圍(70％±5)內(nèi)。

4 結(jié)論
不難看出，溫度的變化對濕度影響明顯大于濕度的變化對溫度的影響(由圖可知濕度變化時溫度基本沒有波動)，因此選擇先溫控后濕控的解耦方法是行之有效的。系統(tǒng)的響應(yīng)速度較快(溫度5分鐘左右達到控制要求，濕度7分鐘左右達到控制要求)、超調(diào)量小(溫度小于2 ℃，濕度小于10％)、控制精度高(溫度±1℃，濕度±5％)，同時在時段切換點能做到快速平滑的控制要求。結(jié)合了模糊控制和PID控制的優(yōu)點又避免了二者的不足，兩者相結(jié)合，使人工氣候室的溫濕度控制效果達到最佳。