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基于预测解耦算法的温湿度控制系统研究
资料介绍
近年来,无线传感器网络(WSN)以其部署灵活、成本低廉和组网方便等优势,在温室中正得到越来越广泛的应用。但是温室的高温高湿环境会影响WSN节点的寿命和信号传输性能,尤其是在温湿度的某个临界点,节点性能会发生关键性的变化。国内外尚无相关的测试平台,因此,开发一种具有较高控制精度的温室温湿度环境模拟系统具有重要的现实意义。温湿度控制系统具有非线性、强耦合、多干扰和时变性等特点。出于无法获得系统的精确数学模型,传统控制方法很难实现较好的控制效果。由于动态矩阵控制(DMC)只需要对象的阶跃响应模型,对模型结构要求不高,所以在复杂的工业控制中得到了广泛应用。
本文在单变量DMC算法的基础上,通过前馈补偿措施设计了解耦算法。并为提高算法的使用范围,设计了基于加权方式的自适应解耦算法,实现对不同工况下耦合参数的自动调整,从而克服了模型严重失配对控制精度的影响。为验证所提出算法的有效性,进行了与PID控制的仿真对比实验。利用阶跃响应法获得加热和加湿时的各个模型,以这些模型为基础,分别进行了PID和预测解耦仿真。通过对仿真实验曲线的对比分析,可知预测解耦算法能够有效地减弱温度和湿度之间的动态耦合,且有很高的控制精度。WSN节点恶劣环境测试平台主要由密闭保温箱、执行机构、单片机控制器和工控机构成。在平台上,分别进行了PID控制试验和自适应DMC解耦试验。下位机以C8051F410单片机为核心,上位机中的算法程序是在VB6.0环境中开发的。在上位机上分别编写了增量式PID控制程序和自适应DMC解耦程序。对比两种控制方法的实际运行试验,结果表明：所提出算法在稳定性和准确性上都存在很大的优势,并很好地实现了温湿度之间的动态和静态解耦。
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资料：bitboy
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