一种果蔬保鲜陈列柜温湿控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种果蔬保鲜陈列柜温湿控制系统及控制方法，该系统包括主控模块以及与主控模块连接的信号采集模块和执行机构，所述信号采集模块包括温度传感器和湿度传感器，所述执行机构包括制冷机组和加湿设备；所述信号采集模块中包括的各部分通过数字控制模拟电子开关CD4051中的各通道与主控模块连接。本发明系统能够实现对果蔬保鲜陈列柜温度和湿度两个参数的控制，能够将果蔬保鲜陈列柜环境温度和相对湿度保持在设定的范围内，有效延长果蔬货架销售时间并保持其商品价值，本发明系统通过模糊PID控制计算方法获取湿度控制量，具有控制精确度高、稳定性强和可靠性高的优点。

主权项

一种果蔬保鲜陈列柜温湿控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、系统初始化：开启系统；S2、判断系统中当前的目标温度参数范围和目标湿度参数范围是否符合所要保鲜的果蔬；若是，则进入步骤S4；若否，则进入步骤S3；S3、根据所要保鲜的果蔬对温度参数和湿度参数的需求对系统中的目标温度参数范围和目标湿度参数范围进行重新设定；然后进入步骤S4；S4、信号采集模块采集果蔬保鲜陈列柜当前的温度参数和湿度参数，并将其采集到的温度参数和湿度参数数据传送到主控模块中，主控模块对接收到的温度参数和湿度参数数据采用平均滤波法进行滤波处理；S5、主控模块将信号采集模块采集到的温度参数和湿度参数分别与目标温度参数范围和目标湿度参数范围进行对比，判断当前采集的温度和湿度参数是否分别在目标温度参数范围和目标湿度参数范围内；若是，则回到步骤S2；若否，则主控模块启动制冷机组和/或加湿设备对当前的温度和/或湿度进行调整，其中主控模块采用模糊PID控制算法计算湿度控制量，并且输出到加湿设备中，加湿设备根据其所接收到的湿度控制量信号对当前果蔬保鲜陈列柜环境进行湿度控制；所述步骤S5中模糊PID控制算法计算当前果蔬保鲜陈列柜环境的湿度控制量的具体步骤如下：S5.1、精确量的模糊化：S5.1.1、确定湿度误差、湿度误差变化率和湿度PID控制量修正值的基本集合论域；S5.1.2、将湿度误差、湿度误差变化率和湿度PID控制量修正值的基本集合论域转换成模糊集合论域；S5.1.3、确定湿度误差、湿度误差变化率和PID控制量修正值模糊论域上模糊子集的个数和每个模糊子集的语言变量；S5.1.4、根据模糊子集的个数和每个模糊子集的语言变量，分别建立湿度误差、湿度误差变化率和PID控制量修正值的语言变量模糊集合隶属度函数；S5.2、制定模糊控制规则和实现模糊推理：S5.2.1、建立PID控制量修正值的控制规则表；S5.2.2、实现模糊推理：根据输入的模糊量和知识库进行模糊推理，从而获取模糊控制量，具体步骤如下：S5.2.2.1、获取当前湿度误差e和误差变化率ec；S5.2.2.2、比较当前湿度误差e与模糊控制临界值E；当e<E时，PID控制器的控制参数选取初始值K_p0、K_i0和K_d0，则K_p＝K_p0，K_i＝K_i0，K_d＝K_d0；进入步骤S5.4.2；当e≥E时，启用模糊控制，进入步骤S5.2.2.3；S5.2.2.3、根据湿度误差的语言变量模糊集合隶属度函数将当前湿度误差e量化为模糊论域中的语言变量，即得到输入的湿度误差模糊量；并且判断当前湿度误差e是否大于系统设定的湿度误差上限值或小于湿度误差下限值：若是，则当前湿度误差e设置为系统的湿度误差上限值或下限值；根据湿度误差变化率的语言变量模糊集合隶属度函数将当前湿度误差变化率ec量化为模糊论域中的语言变量，即得到输入的湿度误差变化率模糊量；并且判断湿度误差变化率ec是否大于系统设定的湿度误差变化率上限值或小于湿度误差下限值：若是，则将当前湿度误差变化率ec设置为系统的湿度误差变化率上限值或下限值；S5.2.2.4、求模糊控制量：通过查找PID控制量修正值的控制规则表，根据步骤S5.2.2.3获取的当前湿度误差e和当前湿度误差变化率ec在模糊论域中的语言变量确定PID控制量修正值的模糊输出量，进入步骤S5.3；S5.3、将PID控制量修正值的模糊输出量进行清晰化计算，得到PID控制量修正值的清晰输出量ΔK′_p、ΔK′_i和ΔK′_d，进入步骤S5.4；S5.4、PID控制量计算与输出：S5.4.1、获取PID控制器的控制参数值K_p、K_i和K_d：K_p＝K_p0+ΔK′_p，K_i＝K_i0+ΔK′_i，K_d＝K_d0+ΔK′_d；K_p0、K_i0和K_d0分别是PID控制器的控制参数值初始参数，ΔK′_p、ΔK′_i和ΔK′_d是步骤S5.3获取的PID控制器修正值的清晰输出量；S5.4.2、PID控制量计算：PID控制器根据e、ec、K_p、K_i和K_d进行运算，得出湿度控制量。