畜牧養(yǎng)殖智能飲水控溫系統(tǒng)設(shè)計與試驗

摘要：

為提升草原放牧牛羊福利化養(yǎng)殖裝置性能，開發(fā)一種基于多傳感器原位數(shù)據(jù)檢測與模糊PID控制相結(jié)合的畜牧養(yǎng)殖智能飲水控溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、注水加熱模塊、溫度控制模塊以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊是采用多種傳感器對飲水裝置中水溫、水質(zhì)、水量等信息實時采集；注水加熱模塊采用底部注水加熱的形式，便于水溫自下而上發(fā)生層流流動，使水溫分布更均勻；溫度控制模塊采用基于閉環(huán)負(fù)反饋模糊PID控制算法，自整定PID系數(shù)，實現(xiàn)水溫精準(zhǔn)控制；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊是針對用戶設(shè)計，便于用戶實時觀察飲水裝置的工作情況。對系統(tǒng)開展模糊PID控溫測試以及水溫溫場均勻性試驗驗證與仿真分析，試驗結(jié)果表明：模糊PID控溫效果與常規(guī)PID控溫相比，模糊PID控溫曲線更光滑，加熱響應(yīng)速度更快，當(dāng)預(yù)設(shè)水溫目標(biāo)溫度為23 ℃，入水水溫分別為7 ℃、9 ℃、11 ℃、13 ℃、15 ℃時，實際加熱溫度與目標(biāo)溫度的波動幅度最大僅為0.3 ℃；對不同測溫點加熱，得同一水平面不同測溫點最大溫差為0.3 ℃，水槽不同截面水溫溫差小于0.2 ℃，裝置測溫點水溫能精準(zhǔn)控制在23 ℃±0.5 ℃。畜牧養(yǎng)殖智能飲水控溫系統(tǒng)的水溫溫度場均勻性良好，能夠為福利化養(yǎng)殖提供裝備支持。

關(guān)鍵詞：畜牧養(yǎng)殖；精準(zhǔn)控溫；多傳感器原位數(shù)據(jù)檢測；模糊PID控制

中圖分類號：S8

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-5553 （2024） 04-0072-08

收稿日期：2022年9月28日" 修回日期：2022年10月17日

基金項目：廣東省農(nóng)業(yè)廳科研項目和農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣項目（粵財農(nóng)［2021］125號）

第一作者：馮林，男，1997年生，山東濟寧人，碩士研究生；研究方向為農(nóng)業(yè)信息控制系統(tǒng)。E-mail： flcaams@163.com

通訊作者：張俊寧，男，1980年生，呼和浩特人，博士，教授；研究方向為智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成。E-mail： zjn990210@163.com

Design and test of intelligent drinking water temperature control device system

for animal husbandry

Feng Lin1， 2， Liu Yangchun2， Wang Jizhong2， Li Minghui1， Ma Ruofei2， Zhang Junning2， 3

（1. College of Mechanical and Electrical Engineering， Qingdao Agricnltural University， Qingdao， 266109， China；

2. State Key Laboratory of Soil-Plant-Machine System Technology， Chinese Academy of Agricultural Mechanization

Science Group Co.， Ltd.， Beijing， 100083， China; 3. College of Mechanical and Electrical Engineering，

Beijing Information Science and Technology University， Beijing， 100092， China）

Abstract：

In order to improve the performance of welfare breeding equipment for cattle and sheep grazing on grassland， an intelligent drinking water temperature control system for livestock breeding based on multi-sensor in-situ data detection and fuzzy PID control is developed. The system is mainly composed of data acquisition module， water injection heating module， temperature control module and remote data monitoring module. The data acquisition module uses a variety of sensors to collect the water temperature， water quality， water volume and other information in the drinking water device in real time. The water injection heating module adopts the form of bottom water injection heating， which facilitates the laminar flow of water temperature from bottom to top and makes the water temperature distribution more uniform. The temperature control module adopts the fuzzy PID control algorithm based on closed loop negative feedback， which can self-adjust the PID coefficient to achieve accurate water temperature control. The remote data monitoring module is designed for users， so that users can observe the working conditions of drinking water devices in real time. The fuzzy PID temperature control test and water temperature field uniformity test verification and simulation analysis were carried out for the device. The test results showed that the fuzzy PID temperature control effect was smoother and the heating response speed was faster than the conventional PID temperature control effect. When the preset water temperature target temperature was 23 ℃ and the inlet water temperature was 7℃， 9℃， 11℃， 13℃ and 15 ℃ respectively， the maximum fluctuation of the actual heating temperature and the target temperature was only 0.3 ℃. By heating different temperature measuring points， the maximum temperature difference of different temperature measuring points on the same horizontal plane is 0.3 ℃， the temperature difference of water in different sections of the water tank is less than 0.2 ℃， and the water temperature at the temperature measuring points of the device can be accurately controlled at （23±0.5）℃. The experiment shows that the water temperature field of the drinking water temperature control device is uniform and can provide equipment support for welfare breeding.

Keywords：

animal husbandry; precise temperature control; multi sensor in-situ data detection; fuzzy PID control

0 引言

2021年我國畜牧業(yè)產(chǎn)值已達(dá)到4萬億元，占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的1/2［1， 2］。智慧畜牧業(yè)為農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、鄉(xiāng)村振興和牧民生活水平的改善做出了巨大貢獻［3， 4］。飲水控溫裝置可為牛羊畜牧提供一個均勻、穩(wěn)定的恒溫飲水環(huán)境，在封閉條件下提供18 ℃～24 ℃的溫水，可明顯改善畜牧牛羊的生長特性［5-9］，提高牛羊的抵抗力，減少牛羊飲用冷水帶來的應(yīng)激反應(yīng)，縮短牛羊育肥期，對提升畜牧養(yǎng)殖經(jīng)濟效益具有重要作用。

目前，國內(nèi)牛羊飲水控溫裝置主要分為浮球型、持續(xù)加熱式以及管道式等類型。國內(nèi)專家設(shè)計的高精度恒溫槽可以實現(xiàn)快速升溫降溫，溫度控制可在0.01 ℃內(nèi)，控制精度高，但高精度恒溫裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜［10-12］；賀剛等［13］提出一種基于模糊PID的犢牛奶液恒溫飼喂裝置，恒溫控制階段時溫度變化幅度在42 ℃±0.2 ℃范圍內(nèi)，滿足犢牛奶液飼喂要求，但裝置出水口單一；王?。?4］設(shè)計一種基于遺傳蟻群混合算法的PID溫度控制策略，能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫裝置快速加熱，恒溫裝置為密封式加熱水量小，不能滿足牛羊群飲水需求。

國外發(fā)達(dá)國家對畜牧飼喂溫度控制系統(tǒng)研究較早，相關(guān)技術(shù)在國外市場以大規(guī)模的推廣使用。在PID溫度控制技術(shù)方面，Odili等［15］利用一種基于ABO-PID穩(wěn)態(tài)控制技術(shù)，精確調(diào)整系數(shù)變化；Esfandyari等［16］通過進一步研究模糊PID控制器的自適應(yīng)整定，能夠更好地控制畜禽飼喂裝置的溫度，并通過試驗驗證該方式的精確性。

國內(nèi)外專家針對畜牧不同飲水溫度需求，運用PID技術(shù)與魯棒模糊預(yù)測、B-P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等［17-23］相結(jié)合，能夠較好地控制溫度變化。然而，恒溫飲水槽加熱溫度場不穩(wěn)定、持續(xù)加熱耗電量大、自動化程度低等問題，不能滿足現(xiàn)代牧場精細(xì)化、信息化、福利化養(yǎng)殖模式。

本文根據(jù)畜牧養(yǎng)殖福利化需求，開發(fā)一款基于多傳感器原位檢測與模糊PID控制算法相結(jié)合的智能飲水控溫系統(tǒng)，保障水溫溫度能夠動態(tài)調(diào)節(jié)，精準(zhǔn)控溫。通過模擬水溫加熱仿真和樣機性能試驗，驗證裝置的有效性和實用性，為提高牛羊福利化養(yǎng)殖水平提供裝備支撐。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 工作原理

智能飲水控溫系統(tǒng)由飲水控溫裝置與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件構(gòu)成。飲水控溫裝置是硬件設(shè)計核心，它是以嵌入式核心控制器STM32F407為控制單元，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊采集多傳感器原位檢測得到的水溫、水質(zhì)、水量等數(shù)據(jù)，再配合繼電器、空氣開關(guān)、接觸器、水泵、電熱棒等外圍部件對整機進行注水加熱控制。溫度傳感器實時采集飲水槽內(nèi)部水溫變化信息，并將采集的信息及時反饋到嵌入式核心控制器，嵌入式核心控制器中有基于閉環(huán)負(fù)反饋模糊PID控制算法，通過自整定模糊PID系數(shù)，及時調(diào)整電熱棒的加熱幅度，實現(xiàn)精準(zhǔn)動態(tài)調(diào)控水溫。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件是將多傳感器原位檢測數(shù)據(jù)實時呈現(xiàn)給用戶，同時控制飲水控溫裝置工作。

1.2 整機結(jié)構(gòu)

飲水控溫系統(tǒng)中飲水裝置的整機結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，裝置主要是由飲水槽、控制箱、控制板、電熱棒、水泵、泡沫保溫層、變壓器、水質(zhì)傳感器、超聲波傳感器、液位傳感器、溫度傳感器等組成。

控制板是飲水控溫裝置中的核心部件，它主要由嵌入式核心控制器、降壓模塊、繼電器、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊等組成。裝置中布設(shè)了多種傳感器，如超聲波傳感器、液位傳感器、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器等。其中超聲波傳感器布置在飲水槽兩側(cè)，共安裝4個，當(dāng)牛羊靠近飲水槽2 m范圍內(nèi)，控制板會主動關(guān)閉電熱裝置，防止電熱裝置漏電，對牛羊安全飲水起保護作用；液位傳感器置于裝置內(nèi)筒底部，用于監(jiān)測水槽水位，并通過控制板中的繼電器控制進水口處水泵工作，及時補充水量；水質(zhì)傳感器置于裝置內(nèi)筒中部，便于監(jiān)測水質(zhì)pH值，并通過控制板中的繼電器控制排水口處水泵及時更換飲水；溫度傳感器包括水溫傳感器以及環(huán)境溫度傳感器，水溫傳感器置于內(nèi)筒中部靠下位置，避免內(nèi)筒底部水溫?fù)Q熱不顯著，導(dǎo)致加熱水溫數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，環(huán)境溫度傳感器置于注水口入水端外側(cè)，用于監(jiān)測外界環(huán)境溫度值。水槽中所有傳感器都處于保護蓋下方，可以有效避免牛羊飲水時觸動傳感器，造成多傳感器原位檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

1.3 電熱裝置

采用絕緣性良好的電熱棒做加熱組件，并結(jié)合牛羊飲水控溫裝置的設(shè)計需求，電熱棒電源設(shè)定為直流36 V，結(jié)構(gòu)為直徑22 mm，壁厚5 mm，外殼材料為不銹鋼，內(nèi)部發(fā)熱絲為鎳鉻合金絲。為了能安全、穩(wěn)定的為飲水控溫裝置提供熱量，裝置所需熱量計算如式（1）所示。

Q=CmΔT=Cm（t設(shè)-t入）

（1）

式中：

Q——加熱所需總熱量，J；

C——水的比熱容，kJ/（kg·℃）；

m——體積內(nèi)水的質(zhì)量，kg；

ΔT——

預(yù)設(shè)溫度與入水溫度的差值，℃；

t設(shè)——所需加熱溫度，℃；

t入——入水溫度，℃。

電熱棒自身產(chǎn)生的熱量計算如式（2）所示。

φ=KAΔT=qmcmΔT′

（2）

式中：

φ——

單位時間內(nèi)給定導(dǎo)熱面積的導(dǎo)熱熱流量，W；

K——傳熱系數(shù)；

A——橫截面積，m2；

qm——流量的比熱容，kJ/（kg·℃）；

cm——流體的比熱容，kJ/（kg·℃）；

ΔT′——

多次預(yù)設(shè)溫度與入水溫度的均差值，℃。

結(jié)合式（1）、式（2）分析可得出加熱水量與加熱時間的關(guān)系，且電熱棒加熱效率可達(dá)90%以上，能夠提供穩(wěn)定的熱量輸出，為控溫系統(tǒng)的實現(xiàn)提供條件。

1.4 系統(tǒng)控制電路設(shè)計

飲水控溫裝置硬件電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，該裝置主要由嵌入式核心控制器、數(shù)據(jù)采集模塊、LCD屏顯示模塊、SD卡存儲模塊、北斗定位模塊、降壓模塊、信息通訊顯示模塊組成。

嵌入式核心控制器主要以STM32F407單片機為載體，連接多傳感器進行數(shù)據(jù)采集，其中對多傳感器參數(shù)如表1所示。傳感器等模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換器采集，由RS485串口或IO口發(fā)送至嵌入式核心控制器，控制器將采集數(shù)據(jù)顯示到LCD屏上并保存到SD卡中，也可通過4GDTU將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測。控制器通過分析計算，將處理好的模擬信號配合繼電器、電熱棒等外圍部件進行水溫加熱，并通過控制電熱棒加熱幅度，實現(xiàn)動態(tài)精準(zhǔn)控溫。

1.5 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件

智能飲水控溫系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件是基于QT Creator5.14.0平臺開發(fā)，采用C++語言進行程序編寫，可實現(xiàn)對飲水控溫裝置中多傳感器原位數(shù)據(jù)的接收以及控制裝置工作等功能。圖3為智能飲水控溫系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測界面，能夠?qū)崟r顯示水溫溫度、裝置所處環(huán)境溫度、水位高度、水質(zhì)pH值、超聲波檢測狀態(tài)和位置經(jīng)緯度等信息。軟件還可實現(xiàn)控制裝置工作以及對接收到的數(shù)據(jù)進行保存、清理等功能。

2 模糊PID溫度控制

2.1 溫度控制原理

模糊PID動態(tài)控溫原理框圖如圖4所示。在溫度控制系統(tǒng)下，水溫傳感器完成對水槽溫度的數(shù)據(jù)采集，通過轉(zhuǎn)換電路，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳送到基于閉環(huán)負(fù)反饋模糊PID控制的嵌入式核心控制器中，控制器會根據(jù)溫度設(shè)定值與采集的溫度作差，根據(jù)偏差來確定是否采用模糊PID算法來控制加熱飲水。當(dāng)偏差在設(shè)定的范圍之內(nèi)時，不進行模糊PID控制；當(dāng)偏差過大時，進行模糊PID控制，信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，輸出的模擬量控制繼電器從而控制電熱棒的加熱幅度，當(dāng)水溫傳感器在測量點測得水溫達(dá)到預(yù)設(shè)值時，控制繼電器關(guān)閉電熱裝置。

2.2 模糊PID控制參數(shù)自整定

飲水控溫裝置內(nèi)各部件配合工作，對水溫進行加熱，實現(xiàn)溫度的變化?？販仫嬎b置內(nèi)部溫度傳感器在測量水溫和數(shù)據(jù)傳輸時有滯后性，所以采用模糊PID通過對加熱元件的動態(tài)調(diào)節(jié)進行精準(zhǔn)控制。在水溫溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)中，主要通過調(diào)整模糊PID控制器中Ki、Kp、Kd三個參數(shù)實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)。由于傳統(tǒng)PID控制是一種過程參數(shù)的控制算法，相對簡單，尤其當(dāng)反應(yīng)條件復(fù)雜、多變時，將導(dǎo)致控制精度和可控性能變差，難以滿足控制需求。模擬PID控制算法如式（3）所示。

u（t）=

Kp×Et+1Ti×∫t0E（t）dt+

Td×［E（t）-E（t-1）］dt

（3）

式中：

u（t）——PID控制器輸出信號；

Ki、Kp、Kd——

積分、比例、微分系數(shù)；

t——時間；

E（t）——控制器偏差量；

Ti、Td——PID積分、微分參數(shù)。

由于控溫系統(tǒng)是基于STM32核心板的一套數(shù)字系統(tǒng)，只能處理數(shù)字信號，無法進行連續(xù)的PID控制，所以需要對數(shù)字信號進行離散化處理，并以取樣點時刻Tk（k=0，1，2……）替換連續(xù)時間t，以增量式替換微分項，以相加替換積分項，以差分方程替換微分項，得到離散PID表達(dá)式，如式（4）所示。

u（k）=

KpE（k）+TTi∑kj=0E（j）+KpTdT［E（k）-E（k-1）］

（4）

式中：

u（k）——第k次的控制輸出信號；

T——時間；

E（k）——控制器偏差量。

優(yōu)化改進后的模糊PID數(shù)學(xué)模型如式（5）所示。

Δu（k）=u（k）-u（k-1）

=AE（k）+BE（k-1）+CE（k-2）

（5）

其中，A=Kp1+TTi+TdT；B=-Kp1+2TdT；C=KpTdT。

通過對A、B、C三個參數(shù)的調(diào)整以及對周期T的確定下，根據(jù)提供不同設(shè)定溫度的水溫，調(diào)整系數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)性能，適時修正PID參數(shù)，找到一組最小參數(shù)，從而使溫控系統(tǒng)更加傾向于設(shè)定溫度。

3 仿真與測試

本裝置在土壤植物機器系統(tǒng)技術(shù)國家重點實驗室選取長×寬×高為3 m×0.5 m×0.7 m的合金材料的飲水裝置并裝有2個304不銹鋼外殼材料的36 V，900 W功率的電熱棒進行系列研究試驗。

為驗證智能飲水控溫裝置的多傳感器數(shù)據(jù)檢測與模糊PID溫度控制系統(tǒng)融合的有效性，利用MATLAB軟件完成模糊PID控制算法的Simulink的程序流程設(shè)計，檢驗?zāi)：齈ID控溫效果。采用COMSOL軟件模擬水溫溫度的變化，檢驗電熱棒的工作熱效率以及模糊PID控溫效果，實現(xiàn)水溫變化的可視化成效。

設(shè)置水溫測試點A～H、X，用于檢測加熱水溫溫度的變化，采集加熱數(shù)據(jù)，檢驗電熱棒加熱性能，分析驗證模糊PID控溫效果，通過數(shù)據(jù)對照，驗證水溫仿真的可靠性。對飲水裝置上水平面（A、B、C、D）和下水平面（E、F、G、H）分別布置4個同水平面不同位置溫度傳感器以及一個標(biāo)定測溫點X，同水平面的4個點水平間隔500 mm，上下水平面間距為150 mm，對加熱水溫每1 min記錄加熱溫度。水溫測試點分布如圖5所示。

3.1 模糊PID溫度控制測試

為了驗證多傳感器原位數(shù)據(jù)檢測與模糊PID溫度控制系統(tǒng)結(jié)合的有效性，利用Simulink設(shè)計模糊PID控制流程（圖6），并通過對比模糊PID控制曲線與常規(guī)PID控制曲線的控制效果（圖7）。由圖7可知，系統(tǒng)仿真時間為7.5 s，當(dāng)飲水控溫裝置水溫溫度由0 ℃調(diào)節(jié)至23 ℃時，傳統(tǒng)PID控制在0.8 s時達(dá)到穩(wěn)態(tài)，最大超調(diào)量為2.2 ℃；模糊PID控制曲線在0.5 s時達(dá)到穩(wěn)態(tài)，系統(tǒng)超調(diào)量僅為0.2 ℃，與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)響應(yīng)更快，超調(diào)量更小，系統(tǒng)穩(wěn)定性更強。

綜上可知，所設(shè)計的模糊PID控制策略能較好地完成溫度控制，對水溫控制有不錯的動態(tài)調(diào)節(jié)作用。模糊PID控制策略的響應(yīng)速度更快，調(diào)節(jié)精度更高，控制曲線更平滑，具有更好的控制效果。通過對比實驗表明：模糊PID溫度控制系統(tǒng)能夠通過與多傳感器原位數(shù)據(jù)檢測結(jié)果相結(jié)合實現(xiàn)飲水溫度控制在23 ℃±0.5 ℃的可控范圍內(nèi)，能夠滿足養(yǎng)殖畜牧牛羊的飲水溫度需要。

進一步驗證模糊PID控溫效果，對不同入水溫度、加熱時間、加熱溫度分別進行加熱試驗數(shù)據(jù)采集，設(shè)定目標(biāo)溫度，其采集結(jié)果如表2所示，在模糊PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下，檢測牛羊畜牧飲水水溫最大溫差為0.3 ℃，控溫效果良好，進一步驗證模糊PID溫控的有效性。

3.2 水溫溫場加熱均勻性仿真測試

3.2.1 水溫溫場加熱測試

對飲水裝置上水平面的4點及下水平面4點進行加熱水溫數(shù)據(jù)采集。取某一試驗階段中入水水溫為11.3 ℃時進行加熱試驗，預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度為23 ℃，記錄不同測溫點的溫度。

測試結(jié)果如圖8所示，在不考慮外界因素影響的情況下，同水平面的溫度差最大值為0.3 ℃。當(dāng)選取某一時間段內(nèi)入水溫度為11.3 ℃時，加熱試驗數(shù)據(jù)的平均值及其對應(yīng)的標(biāo)注偏差如圖9所示，測溫點X處預(yù)設(shè)加熱目標(biāo)溫度與實際測量溫度的溫差控制在±0.5 ℃內(nèi)，能夠滿足育肥期牛羊的飲水需求，加熱穩(wěn)定性良好。

3.2.2 水溫溫場加熱仿真

分別選取A-E截面、B-F與C-G中點截面、D-H截面進行仿真分析。利用COMSOL軟件做二維軸對稱仿真，流體流動在不考慮外界干擾因素下，做層流運動分析，物理場選擇流體傳熱研究，根據(jù)時間的變化，選擇瞬態(tài)研究，模型環(huán)境溫度設(shè)定為15 ℃，模糊PID控制加熱水溫整體目標(biāo)溫度為23 ℃±2 ℃，模擬入水溫度為11.3 ℃（284.45K）時，選取水溫加熱時間分別為5 min、15 min、25 min，如圖10～圖12所示。加熱水溫時發(fā)生層流變化，飲水層上表面溫度最高，底部溫度最低。三截面水溫最大溫差小于0.2 ℃，整體水溫控制在23 ℃±2 ℃內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)牛羊飲水溫度的需要。

4 結(jié)論

1）" 本文開發(fā)一款基于多傳感器原位數(shù)據(jù)采集與模糊PID控制相結(jié)合的飲水控溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)明確電熱裝置的結(jié)構(gòu)性能、嵌入式核心控制器的功能、多傳感原位數(shù)據(jù)采集模塊的選型等，實現(xiàn)畜牧飲水溫度控制。

2）" 采用基于閉環(huán)負(fù)反饋模糊PID控制算法，通過仿真試驗對比分析和樣機試驗可知，模糊PID控溫系統(tǒng)可準(zhǔn)確控制水溫在23 ℃±0.5 ℃范圍內(nèi)，當(dāng)預(yù)設(shè)溫度為23 ℃，模擬外部入水水溫分別為7 ℃、9 ℃、11 ℃、13 ℃、15 ℃時，加熱溫度與預(yù)設(shè)溫度的波動幅度最大僅為0.3 ℃。模糊PID控制算法較常規(guī)PID自整定響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好，從而大大改善水溫控制的動態(tài)性能。

3）" 對飲水控溫裝置3個不同位置截面取水溫在11.3 ℃時加熱仿真與測試分析，可得同一水平面最大溫差為0.3 ℃，水槽左、中、右三截面水溫溫差小于0.2 ℃，裝置水溫整體控制在23 ℃±2 ℃范圍內(nèi)。試驗表明，飲水控溫裝置的水溫溫度場均勻性良好，能夠為福利化養(yǎng)殖提供裝備支持。

參 考 文 獻

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