[实用新型]基于分层结构的孵化过程模糊免疫PID控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电子传感与控制技术领域，涉及基于分层结构的孵化过程模糊免疫PID控制系统。

背景技术

家禽孵化是一个复杂的生物学过程，孵化的任务是将受精种蛋尽可能多地变成优质的雏鸡，一个理想的、稳定的温度、湿度、通风换气等外界条件，不仅能提高出雏率，而且还能提高雏禽质量，而加强孵化条件控制，才能取得较好的孵化效果。

孵化控制系统是一个多变量、强耦合、大滞后的复杂的动态非线性系统，无法求得机内的温度、湿度和通风的精确数学模型。国外对于孵化控制比较经典的控制方法在于Thom thong 等人开发了模糊控制系统对温度、湿度进行控制。国内部分大学在孵化控制方面进行了研究：浙江大学的王万良教授等提出一种多变量模糊专家控制器及其解耦设计方法，实现了孵化机计算机控制系统。而贵州大学的苏涛等人针对孵化装置中温度与湿度的控制，则采用了基于Fuzzy-PID双模控制方法。上述方法虽然在一定程度上实现了孵化过程的智能控制，但采用该方法控制精度不高，而在现实操作中则需要结合上孵化的工艺现场设计一套基于分层结构的模糊免疫PID控制系统。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于分层结构的孵化过程模糊免疫PID控制系统，本实用新型可以较好地保证温度以及相对湿度稳定在孵化工艺要求波动范围内，用以消除系统的振荡问题，提高系统的抗干扰能力。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

基于分层结构的孵化过程模糊免疫PID控制系统，根据孵化工艺，可以将整个系统分解成两层结构，其中前层结构由前馈解耦器组成，实现了孵化过程的主要参数解耦，后层结构主要包括风门控制器、加温控制器和加湿控制器，实现了孵化过程含氧量、温度和湿度的精确控制，其中，风门控制器、加温控制器和加湿控制器平行排布，并在平行排布的前端直接连接前馈解耦器，同时在平行排布的后端则连接控制对象对其进行控制，另外，在控制对象后还应设置一检测装置，用以对前馈解耦器进行参数信息反馈。

在本实用新型中，优选在控制对象后设置一显示装置对控制对象内的参数进行显示，使整个系统可以进行人机互动。

在本实用新型中，温度、含氧量和湿度设定值以及检测值输入到前层结构，该结构中根据专家经验处理参数检测量，并对温度、湿度、风门开度之间的耦合关系进行解耦控制，后层结构中的三个子控制器分别对三个主要无耦合参数进行实时控制。

有益效果：本实用新型相比于以前的技术，具有以下特点：

1）、控制精度高：其中孵化温度波动范围在供温标准±0.01℃占全部采样的90.54%，温度波动范围在供温标准±0.02℃占全部采样的99.99%；相对湿度波动范围在给定标准±0.02RH占全部采样的91.38%，相对湿度波动范围在给定标准±0.04RH占全部采样的99.34%。

2）、鲁棒性强：当外界因素引起温度和相对湿度波动时，该系统能迅速调节对应的执行机构该参数在30s内能达到稳定，比采用FPID控制算法相应时间快，保证了温度和相对湿度稳定在孵化工艺要求波动范围内，消除了系统的振荡问题，提高了系统的抗干扰能力。

3）、易于实施，投入不高，有利于推广实施。

附图说明

图1 为本实用新型较佳实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1的一种基于分层结构的孵化过程模糊免疫PID控制系统的较佳实施例中，前层结构由前馈解耦器4组成，主要用于接收前端温度控制器1、含氧量控制器2和湿度控制器3上设定的相关信号并进行解耦操作。

同时，在前馈解耦器4后部，有一信号处理装置5，信号处理装置5后部连接加热开关6、风门开关7和加湿开关8，并利用这三个的控制器分别对控制对象（在本实施例中为孵化器9）的三个主要无耦合参数进行实时控制，并在显示端11上进行实时显示。

同时，在本实施例中，孵化器9末端还连接有一参数检测仪10作为检测装置，并同时对前馈解耦器4进行信息反馈。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。