面向農(nóng)業(yè)工廠化生產(chǎn)過程控制的研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)工廠化生產(chǎn)是指利用現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)為農(nóng)產(chǎn)品提供穩(wěn)定成長(zhǎng)環(huán)境、擺脫受自然環(huán)境限制并能提供大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)。為保證農(nóng)業(yè)工廠化生產(chǎn)順利進(jìn)行，需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，即過程控制。傳統(tǒng)工業(yè)過程控制方法通過模型和工業(yè)儀器等實(shí)現(xiàn)采集和控制，大多應(yīng)用于煤炭、鋼鐵、機(jī)械、化工、紡織等領(lǐng)域，而對(duì)于新興的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域工廠生產(chǎn)，還沒有較完善的過程控制方法。本文旨在研究農(nóng)產(chǎn)品過程控制技術(shù)，并通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品工廠化生產(chǎn)過程控制，主要完成以下工作：
　　

2、1、針對(duì)傳統(tǒng)過程控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行探討分析，總結(jié)其開發(fā)維護(hù)復(fù)雜，成本大的特點(diǎn)，探討了B/S的Web應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)和優(yōu)勢(shì)，并對(duì)Web應(yīng)用的服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行探討研究。通過對(duì)比分析Webform和MVC程序設(shè)計(jì)模型，以及Apache和Nginx Web服務(wù)器測(cè)試比較，設(shè)計(jì)了以Linux為操作系統(tǒng)，Nginx+uWSGI為Web服務(wù)器，Mysql為數(shù)據(jù)庫(kù)，Django MTV為后臺(tái)程序模型的Web服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)，提高了過程控制軟件服務(wù)器開發(fā)的效率

3、、穩(wěn)定性和并發(fā)性。
　　2、針對(duì)過程控制方法，研究了基于改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID過程控制方法。通過對(duì)農(nóng)業(yè)工廠化生產(chǎn)過程進(jìn)行分析，找到整個(gè)生產(chǎn)過程控制的關(guān)鍵在于農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境——溫度、濕度等，目的是當(dāng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，通過控制系統(tǒng)和方法使環(huán)境快速穩(wěn)定達(dá)到和保持在控制者的要求。針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品工廠化生產(chǎn)環(huán)境控制系統(tǒng)存在的大慣性、非線性等問題，提出了一種改進(jìn)共軛梯度法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制方法，有效地改善了算法的性能，彌補(bǔ)了BP神

4、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練算法存在的收斂速度慢和易陷入局部極小的問題，提高了控制效率。
　　3、針對(duì)過程控制中面臨的執(zhí)行器故障問題，研究了基于振動(dòng)信號(hào)分析的故障檢測(cè)方法。通過ICP振動(dòng)加速度傳感器和采集卡對(duì)執(zhí)行器機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換并傳入計(jì)算機(jī)中，使用Labview G語(yǔ)言進(jìn)行分析。通過時(shí)頻領(lǐng)域的快速傅里葉變換和希爾伯特黃變換對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理分析，取得了一定成效以后針對(duì)時(shí)頻領(lǐng)域分析的不足，創(chuàng)新性的提出了基于小波變換能量分布的分析方法，有

5、效地改善了故障檢測(cè)的效率，提升了執(zhí)行器故障檢測(cè)的準(zhǔn)確率。
　　4、通過對(duì)某菌類生產(chǎn)工廠過程控制具體需求進(jìn)行分析，構(gòu)建整體系統(tǒng)解決方案，并完成各業(yè)務(wù)模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了過程控制系統(tǒng)平臺(tái)。最后通過控制系統(tǒng)平臺(tái)的具體應(yīng)用驗(yàn)證了本文提出的Web應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)的性能和過程控制方法。
　　研究結(jié)果表明，本文提出的基于Django的Web服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)降低了軟件系統(tǒng)的耦合度，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性、開發(fā)維護(hù)性得到了改善；基于改進(jìn)共軛梯度算法的BP神