[發明專利]基于多傳感器的寵物監護倉智能溫度控制方法

有效

• 申請號: 201911423868.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111124018B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 葉學松;梁波;胡軼
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種基于多傳感器的寵物監護倉智能溫度控制方法。溫度控制對象具有非線性、時變性、純滯后的特點，使用傳統的PID控制算法難以獲得滿意的控制效果，通常使用模糊控制等現代控制算法進行控制。使用寵物監護倉的動物由于體型和生理狀態的差異而存在著代謝和散熱的不同，會對溫度控制效果產生影響。本發明針對此類應用場景設計改進后的模糊PID控制算法，利用壓力傳感器、脈搏波傳感器和體溫傳感器獲取動物的體重、心率和體溫等生理參數信息，在模糊推理的基礎上結合生理參數信息對PID控制參數進行自動調整，提高了控制的準確性和魯棒性。

技術領域

本發明涉及一種基于多傳感器的寵物監護倉智能溫度控制方法，屬于寵物醫療和控制領域。

背景技術

寵物監護倉用于為寵物提供適宜的溫濕度環境，精準的環境控制有利于寵物的快速康復。但溫度和濕度是兩個耦合性很強的變量，若單獨對溫度和濕度進行控制，當控制使室內相對濕度上升時，同時會造成溫度的降低，當控制使室內溫度上升時，同時也會造成濕度降低，兩個控制回路在控制過程中存在互相的干擾，故需要先進行解耦處理。另外溫濕度控制對象具有非線性、時變性、純滯后的特點，使用傳統的PID控制算法難以獲得滿意的控制效果，通常使用模糊控制等現代控制算法進行控制。

模糊PID控制算法是模糊理論與PID控制算法的結合，使用模糊推理解決了PID控制中參數整定的難題，同時具備模糊控制的魯棒性和PID控制的精準性，適用于無法獲得被控對象精準數學模型且需要較高控制精度的場景。

在申請號為201810919638.3的發明專利中，公開了一種自適應模糊PID解耦控制的焓差溫濕度解耦控制方法，使用解耦和模糊PID方法，實現了焓差實驗室溫濕度的精準控制，證明了模糊PID算法在溫濕度控制中的優越性。模糊PID控制算法雖然對被控對象傳遞函數的精確性要求不高，允許被控對象存在一定的變化，但當傳遞函數出現變化時，仍會造成控制效果的降低，出現上升時間變長或控制精度降低等問題。寵物監護倉內寄養的寵物體型差異較大，不同的散熱情況會對溫度對象的傳遞函數產生影響，如何自適應地調整控制參數并取得理想的溫度控制效果是本發明需要解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供基于多傳感器的寵物監護倉智能溫度控制方法，可以在不同體型動物的使用情況下實現理想的控制效果。

本發明為實現上述目的，在常規控制系統的基礎上結合多類生理參數傳感器，通過生理參數傳感器獲取動物生理參數，結合溫度和動物生理參數在模糊PID控制方法的基礎上對寵物監護倉進行溫度控制。

本發明具體采用的技術方案如下：

一種基于多傳感器的寵物監護倉智能溫度控制方法，具體方法為：在動物放入寵物監護倉后，獲取寵物監護倉內的環境參數，所述環境參數包括實時溫度、實時濕度、目標控制溫度和目標控制濕度，同時通過生理參數傳感器獲取寵物監護倉內動物的生理參數，所述動物生理參數包括動物的體重、體表體溫和心率；然后結合所述環境參數和動物生理參數，在模糊PID控制方法的基礎上，對寵物監護倉進行溫度控制。

優選的，所述生理參數傳感器包括壓力傳感器(5)、體溫傳感器(7)和脈搏波傳感器(8)，分別用于測量壓力值、溫度值和脈搏波信息，進而獲取動物的體重、體表體溫和心率。

進一步的，所述的脈搏波傳感器(8)為光電式脈搏波傳感器，采用反射方式采集信號，脈搏波的主成分頻率為心率。

優選的，結合所述環境參數和動物生理參數在模糊PID控制方法的基礎上對寵物監護倉進行溫度控制的步驟包括：

1)根據系統辨識得到溫度和濕度控制之間的耦合關系，并使用前饋解耦法消除溫度和濕度控制之間的耦合關系；

2)根據解耦后的溫度控制傳遞函數，設計模糊PID控制器；

3)根據寵物監護倉內動物體重推測動物體型，根據體型對PID控制參數進行微調；