本發(fā)明涉及智能控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘值控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

PH 值是反映水產(chǎn)養(yǎng)殖水體水質(zhì)狀況的一個(gè)綜合指標(biāo), 是影響魚類活動的一個(gè)重要的綜合因素。漁業(yè)生產(chǎn)中水環(huán)境條件之一的值的調(diào)控就顯得非常重要，值的過度降低或升高均會直接危害魚類, 對魚類都有直接的損害, 甚至引起魚類的死亡, 即使有時(shí)不致死但由于其值超過魚類的忍耐程度, 導(dǎo)致生理功能紊亂, 而影響其生長或引起其他疾病的發(fā)生。魚類值低于5.5條件下,削弱其血液載氧能力, 造成魚自身患生理性缺氧癥,活動能力減弱, 新陳代謝強(qiáng)度降低,對餌料的消化率低下, 生長緩慢 值在5 - 6.5 之間,飼養(yǎng)的魚種就容易感染嗜酸卵甲藻而患“打粉病”; 值高于9.5條件下會直接影響到魚類血液的值, 發(fā)生堿中毒, 影響血液緩沖系統(tǒng)平衡, 且對鰓、皮膚及粘液有腐蝕作用, 致使魚體分泌大量粘液,影響呼吸。若水體值高于10.4 ,會引起魚類死亡, 死亡率可達(dá)20 %- 89 %, 高于10.6 時(shí),則全部死亡。在短時(shí)間內(nèi)值變化過大會使魚興奮、快游、喘息、跳躍, 甚至造成災(zāi)難性的傷害,維持穩(wěn)定的值比適當(dāng)?shù)闹蹈匾Ｖ低瑯佑绊懹H魚繁殖和魚苗孵化,若值過低, 可使魚卵卵膜軟化, 卵球扁塌, 失去彈性, 在孵化時(shí)極易提前破膜而死亡；若值在6.4 以下或9.4 以上, 則不能孵出魚苗。由此可知, 為了減輕值對魚類生長的直接影響, 在養(yǎng)殖生產(chǎn)中應(yīng)注意調(diào)節(jié)控制水體值, 保持適合魚類生長的微堿性水質(zhì),水產(chǎn)養(yǎng)殖生物能夠安全生活的值范圍是6.5-9.0，而最適宜的范圍為弱堿性，即值在7.0-8.5。值超出一定范圍高限為9.5-10.0，低限為4-5，會直接造成養(yǎng)殖水生物的死亡。值雖在安全范圍內(nèi)，但當(dāng)超出最適范圍時(shí)也會影響魚類的生命活動，從而影響到水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)量和效益。如魚在值低于5.5條件下，水體中魚類對傳染性魚病特別敏感，即使水中并不缺氧，也會因呼吸困難造成消化率低、生長緩慢。還通過影響其他的環(huán)境因子而間接影響到魚類的生長。例如在低值下，亞鐵離子和硫化氫的濃度都會增高，而這些成分的毒性又和低值有協(xié)力作用，值越低毒性越大。但值過高又會加大氨的毒性，會抑制植物的光合作用的分解作用。因此，在養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中要經(jīng)常測量水體的值，以便隨時(shí)了解水質(zhì)狀況，采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施改善水體環(huán)境，保證養(yǎng)殖魚類正常生長。胡月明等研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)值無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，朱明瑞等研究工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的值在線自動控制系統(tǒng)，黃建等基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)與試驗(yàn)，但是這些系統(tǒng)沒有根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘值的工況面積大、值變化的非線性與大滯后和池塘值的分布不均衡等特點(diǎn)，從根本上解決水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)不穩(wěn)定、控制精度低和系統(tǒng)響應(yīng)速度慢以及池塘環(huán)境值分布均衡等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘值控制系統(tǒng)，本發(fā)明根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)的工況面積大、值變化的非線性與大滯后和池塘值分布不均衡等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘值控制系統(tǒng)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

由水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)采集與控制平臺和基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘PH值串級控制系統(tǒng)組成。

1）水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)采集與控制平臺：包括水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境參數(shù)的檢測節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)場監(jiān)控端組成，它們通過子組織方式構(gòu)建成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測控網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)它們之間的信息交互，檢測節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)檢測水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境的值、溶解氧和溫度的實(shí)際值并通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上傳給現(xiàn)場監(jiān)控端，控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘值，現(xiàn)場監(jiān)控端負(fù)責(zé)監(jiān)控水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘參數(shù)監(jiān)控過程，實(shí)現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值、溶解氧和溫度參數(shù)的檢測和對值的控制。（見圖1）

2）根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)的工況面積大、變化的非線性與大滯后和池塘值的分布不均衡等特點(diǎn)，在現(xiàn)場監(jiān)控端和控制節(jié)點(diǎn)中設(shè)計(jì)基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)來提高水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)穩(wěn)定性、控制精度和系統(tǒng)響應(yīng)速度以及池塘環(huán)境值的分布均衡度。（見圖2）

基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)：每個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘由多個(gè)基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘多個(gè)子區(qū)域值的分別控制，提高整個(gè)池塘控制的穩(wěn)定性、精度和均衡度?；趶?fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)組成由作為主調(diào)節(jié)器的復(fù)合控制器和作為副調(diào)節(jié)器的構(gòu)成，形成對池塘值的串級控制，在現(xiàn)場監(jiān)控端設(shè)計(jì)復(fù)合控制器，在控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)控制器，它的輸入為被控制池塘值的理想值和每個(gè)子區(qū)域值的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識值，其中：復(fù)合控制器由被控制PH值參數(shù)的調(diào)節(jié)器、前饋模糊控制器、參數(shù)調(diào)整模糊控制器、補(bǔ)償模糊控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和校正控制單元組成；調(diào)節(jié)器和前饋模糊控制器相并聯(lián)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)養(yǎng)殖池塘PH值，參數(shù)調(diào)整模糊控制器負(fù)責(zé)調(diào)整調(diào)節(jié)器和和前饋模糊控制器的、和參數(shù)，提高調(diào)節(jié)器和前饋模糊控制器的調(diào)節(jié)性能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對池塘每個(gè)子區(qū)域的值參數(shù)進(jìn)行辨識并作為復(fù)合控制器的反饋值實(shí)現(xiàn)池塘值的串級預(yù)測控制，補(bǔ)償模糊控制器的輸入為整個(gè)池塘值的均值和每個(gè)子區(qū)域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的辨識值，它作為池塘每個(gè)子區(qū)域值的補(bǔ)償調(diào)節(jié)器來使整個(gè)池塘PH值分布均衡，校正控制作為控制系統(tǒng)的內(nèi)?？刂苼硖岣叱靥林悼刂葡到y(tǒng)的魯棒性、控制精度和提高池塘值的響應(yīng)速度，該控制系統(tǒng)使提高水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)穩(wěn)定性、控制精度和系統(tǒng)響應(yīng)速度以及池塘環(huán)境值的分布均衡度等問題。

水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值的復(fù)合控制器與池塘每個(gè)子區(qū)域值的網(wǎng)絡(luò)辨識模型實(shí)現(xiàn)對值的預(yù)測控制，參數(shù)調(diào)整模糊控制器負(fù)責(zé)調(diào)整調(diào)節(jié)器和和前饋模糊控制器的、和參數(shù)，提高調(diào)節(jié)器和前饋模糊控制器的調(diào)節(jié)性能，解決被控制池塘值的非線性、大滯后和響應(yīng)速度慢的問題，通過對被控制池塘值的理想給定值與池塘值的辨識值的誤差和誤差變化來及時(shí)調(diào)整調(diào)節(jié)器和前饋模糊控制器的輸出來實(shí)現(xiàn)池塘值的預(yù)測控制；校正控制作為預(yù)測控制的補(bǔ)充進(jìn)一步提高被池塘值參數(shù)的精度、響應(yīng)速度和控制系統(tǒng)魯棒性，提高該控制系統(tǒng)的適應(yīng)性。

本發(fā)明在串級控制的基礎(chǔ)上，采用基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)來對池塘環(huán)境值參數(shù)進(jìn)行控制，該控制方法確保水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值穩(wěn)定在理想給定值附近，該控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮、模糊控制、內(nèi)?？刂?、串級控制和預(yù)測控制的優(yōu)點(diǎn)，該控制方法無論是抗干擾能力還是在魯棒性方面與傳統(tǒng)的串級 控制及常規(guī)的模糊控制相比較都有了很大的提高?；趶?fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)，提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)的控制品質(zhì)，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度、穩(wěn)定了水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)和提高了池塘值的分布均衡性，抑制了多種干擾對水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)的影響。

本發(fā)明專利與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明專利根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)工況面積大、變化的非線性與大滯后和池塘值的分布不均衡的特點(diǎn)，把一個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘分成多個(gè)子區(qū)域，設(shè)計(jì)基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)對它們進(jìn)行分別控制，提高被控制池塘值參數(shù)穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和控制精度，在復(fù)合控制器中設(shè)計(jì)了補(bǔ)償模糊控制器提高養(yǎng)殖池塘各個(gè)區(qū)域值分布的均衡性。

2、本發(fā)明采用基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)，水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)器是根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)的復(fù)合控制器輸出來調(diào)整水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境執(zhí)行機(jī)構(gòu)狀態(tài)的隨動系統(tǒng)，副調(diào)節(jié)器回路已經(jīng)盡可能把被控過程中對影響水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)變化的劇烈、頻繁和幅度大的主要擾動包括在副調(diào)節(jié)器回路中，副調(diào)節(jié)器回路對包含在其中影響電磁閥開度的二次擾動具有很強(qiáng)的抑制能力和自適應(yīng)能力，二次擾動通過主、副調(diào)節(jié)器回路的調(diào)節(jié)對被控制養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)的影響很小，所以產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)的變化穩(wěn)定，系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境對值參數(shù)的要求。

3、本發(fā)明通過產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器模型對產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)進(jìn)行預(yù)估，通過該預(yù)估值與水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)理想給定值的誤差和誤差變化不斷修正池塘環(huán)境值復(fù)合控制器的輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的副調(diào)節(jié)器使池塘環(huán)境值的實(shí)際值隨時(shí)向預(yù)定的設(shè)定值靠近，該控制系統(tǒng)不允許被控制量池塘環(huán)境值參數(shù)存在偏差而準(zhǔn)確保持被調(diào)量符合水產(chǎn)養(yǎng)殖要求，池塘環(huán)境值參數(shù)發(fā)生擾動時(shí)，就能快速把池塘環(huán)境值參數(shù)調(diào)節(jié)到所需要的數(shù)值上。該控制系統(tǒng)對誤差實(shí)施的是預(yù)測閉環(huán)控制，具有良好的魯棒性。

4、本發(fā)明池塘環(huán)境值參數(shù)的復(fù)合控制中的調(diào)節(jié)器和前饋模糊控制器相并聯(lián)提高被控制參數(shù)控制精度和魯棒性，參數(shù)調(diào)整模糊控制器根據(jù)被控制參數(shù)的誤差和誤差變化情況隨時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器和前饋模糊控制器的參數(shù)，提高它們的控制品質(zhì)。該組合控制對池塘環(huán)境PH值的滯后性與非線性對象的控制有很強(qiáng)的魯棒性，控制系統(tǒng)對給定值的跟蹤特性好。

5、補(bǔ)償模糊控制器根據(jù)池塘各個(gè)區(qū)域值參數(shù)分布不均衡，對各個(gè)子區(qū)域值參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，提高池塘值參數(shù)的穩(wěn)定性，提高養(yǎng)殖池塘值分布的均衡性，減少對池塘養(yǎng)殖動植物的生長影響，提高池塘的養(yǎng)殖效益。

6、本發(fā)明池塘環(huán)境PH值參數(shù)的復(fù)合控制中通過內(nèi)?？刂圃黾有Ｕ刂骗h(huán)節(jié)與預(yù)測控制的共同作用，來補(bǔ)充預(yù)測串級控制系統(tǒng)的誤差，池塘環(huán)境值參數(shù)的穩(wěn)定性有了很大的提高，與原有的常規(guī)控制相比該控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性能都明顯提高，池塘環(huán)境PH值參數(shù)的控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)和參數(shù)的穩(wěn)定性能好，具有較好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

7、本發(fā)明將PID控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測控制、模糊控制、串級控制和內(nèi)?？刂葡嘟Y(jié)合，設(shè)計(jì)基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)克服了單純控制對池塘環(huán)境值的大慣性大延遲對象調(diào)節(jié)品質(zhì)差和抗干擾性弱的缺點(diǎn)，池塘環(huán)境值參數(shù)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器模型有效地補(bǔ)償了傳統(tǒng)預(yù)測控制基于線性模型的局限性。將該控制系統(tǒng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)參數(shù)的控制具有較強(qiáng)的動態(tài)跟蹤性能和抗干擾能力及良好的動靜態(tài)性能指標(biāo)。

附圖說明

圖1 水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)采集與控制平臺；

1-檢測節(jié)點(diǎn)，2-控制節(jié)點(diǎn)，3-網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，4-現(xiàn)場監(jiān)控端

圖2 基于復(fù)合控制器的養(yǎng)殖池塘值串級控制系統(tǒng)；

圖3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識結(jié)構(gòu)圖；

圖4 檢測節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖5 控制節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖6 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖7 現(xiàn)場監(jiān)控端軟件功能；

圖8 養(yǎng)殖池塘環(huán)境值控制系統(tǒng)平面布置結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式:

（1）檢測節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

檢測節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)處理器MSP430、無線傳輸單元nRF2401、傳感采集單元以及電源供應(yīng)單元。溫度傳感器采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，值傳感器采用型號為H-101，溶解氧傳感器采用DO-957型極譜式溶解氧傳感器，信號調(diào)理電路中均使用了低功耗芯片設(shè)計(jì)放大電路。整個(gè)編程過程采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括設(shè)備初始化、數(shù)據(jù)采集與處理和無線通信等模塊。檢測節(jié)點(diǎn)周期性地采集數(shù)據(jù)，采集時(shí)間間隔設(shè)為30 min，檢測節(jié)點(diǎn)將本地采集數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，檢測節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（2）控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

控制節(jié)點(diǎn)輸出通路設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)對電磁閥設(shè)備開度的控制來調(diào)節(jié)池塘值，控制節(jié)點(diǎn)采用NRF2401模塊的無線通信接口，軟件主要功能是對電磁閥設(shè)備控制和外部設(shè)備無線通信，設(shè)計(jì)了控制器作為串級控制系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器。微型處理器采用MSP430系列單片機(jī)，處理器MSP430系列單片機(jī)支持C語言程序設(shè)計(jì)，適用于MSP430系列的C語言與標(biāo)準(zhǔn)C語言，兼容程度高，大大提高了軟件設(shè)計(jì)開發(fā)的工作效率，增強(qiáng)了程序代碼的可靠性、可讀性和可移植性?？刂乒?jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)見圖5所示。

（3）網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

檢測節(jié)點(diǎn)與控制節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)場監(jiān)控端4的信息交互需要通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)是它們之間信息交互的中轉(zhuǎn)站，起著承上啟下的作用。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)定時(shí)查詢檢測節(jié)點(diǎn)與控制節(jié)點(diǎn)的信息，并將數(shù)據(jù)打包傳送到現(xiàn)場監(jiān)控端；或者是相反的過程；現(xiàn)場監(jiān)控端發(fā)出的指令通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳送到檢測節(jié)點(diǎn)與控制節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)見圖6所示。

（4）現(xiàn)場監(jiān)控端

現(xiàn)場監(jiān)控端定時(shí)從串口讀取從檢測節(jié)點(diǎn)采集的水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境參數(shù)，它對檢測節(jié)點(diǎn)的參數(shù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、曲線顯示、數(shù)據(jù)存儲和歷史查詢。在現(xiàn)場監(jiān)控端設(shè)計(jì)復(fù)合控制器包括調(diào)節(jié)器+前饋模糊控制器+參數(shù)自調(diào)整模糊控制器+補(bǔ)償模糊控制器+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器，實(shí)現(xiàn)對池塘環(huán)境值的監(jiān)控?，F(xiàn)場監(jiān)控端軟件功能見圖7所示。

①、參數(shù)自調(diào)整模糊控制器設(shè)計(jì)

在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境PH值多點(diǎn)跟蹤的控制過程中，由于受季節(jié)、氣候和池塘養(yǎng)殖環(huán)境的影響，常規(guī)調(diào)節(jié)器+固定量化因子的前饋模糊控制器已經(jīng)不能滿足養(yǎng)殖動物對值穩(wěn)定精度的要求，參數(shù)自調(diào)整模糊控制能夠根據(jù)池塘值給定值與實(shí)際值誤差和誤差的變化對調(diào)節(jié)器的和和前饋模糊控制器的進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過控制器準(zhǔn)確地調(diào)整電磁閥的開度來使池塘值迅速跟蹤系統(tǒng)的目標(biāo)值，提高池塘值控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，有效地抑制值控制系統(tǒng)的干擾變化。在前饋模糊控制器的比例因子的大小加上一個(gè)伸縮因子，克服常規(guī)模糊控制自適應(yīng)能力有限的缺點(diǎn)，提高池塘值控制系統(tǒng)快速響應(yīng)性能和穩(wěn)態(tài)精度。自調(diào)整模糊控制器的輸入為值誤差和誤差變化率，參數(shù)自調(diào)整模糊控制器根據(jù)池塘值誤差和誤差變化來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的和和前饋模糊控制器的，實(shí)現(xiàn)對池塘值自適應(yīng)控制的目的。參數(shù)自調(diào)整模糊控制器根據(jù)前饋模糊控制器的比例因子對池塘環(huán)境值控制系統(tǒng)性能的影響，可得到如下調(diào)整規(guī)則：當(dāng)誤差和誤差變化較大時(shí)，需附加較大的電磁閥開度使池塘值含量迅速做出響應(yīng)，應(yīng)加大比例因子，從而可以獲得較大的電磁閥開度，使響應(yīng)速度加快。當(dāng)誤差和誤差變化較小時(shí)，池塘值含量已經(jīng)接近穩(wěn)定狀態(tài)，需要電磁閥的開度較小，為了提高控制精度，減小輸出比例因子，防止超調(diào)或振蕩，提高池塘溶解氧控制的穩(wěn)態(tài)精度。根據(jù)以上參數(shù)調(diào)整的原則，設(shè)計(jì)了一個(gè)參數(shù)自調(diào)整模糊控制器、調(diào)節(jié)器和前饋模糊控制器的原理框圖如圖2所示。

② 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)是一種局部逼近網(wǎng)絡(luò),已證明它能以任意精度逼近任意連續(xù)函數(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有收斂速度快、逼近能力強(qiáng)、訓(xùn)練周期短和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)易于調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對池塘值進(jìn)行在線辨識。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，的輸入向量X為：

且，和分別為的實(shí)際值和電磁閥控制系統(tǒng)的輸入值。池塘值的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識結(jié)構(gòu)如圖3所示。

(5) 水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘環(huán)境值參數(shù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)舉例

根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘的相對位置和區(qū)域面積，系統(tǒng)布置了檢測節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)場監(jiān)控端，該系統(tǒng)對調(diào)節(jié)池塘值的溶劑進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘值的調(diào)節(jié)，養(yǎng)殖池塘環(huán)境值控制系統(tǒng)平面布置結(jié)構(gòu)見圖8所示。

本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。