[发明专利]基于多传感器的宠物监护仓智能温度控制方法

说明书

本发明公开了一种基于多传感器的宠物监护仓智能温度控制方法。温度控制对象具有非线性、时变性、纯滞后的特点，使用传统的PID控制算法难以获得满意的控制效果，通常使用模糊控制等现代控制算法进行控制。使用宠物监护仓的动物由于体型和生理状态的差异而存在着代谢和散热的不同，会对温度控制效果产生影响。本发明针对此类应用场景设计改进后的模糊PID控制算法，利用压力传感器、脉搏波传感器和体温传感器获取动物的体重、心率和体温等生理参数信息，在模糊推理的基础上结合生理参数信息对PID控制参数进行自动调整，提高了控制的准确性和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种基于多传感器的宠物监护仓智能温度控制方法，属于宠物医疗和控制领域。

背景技术

宠物监护仓用于为宠物提供适宜的温湿度环境，精准的环境控制有利于宠物的快速康复。但温度和湿度是两个耦合性很强的变量，若单独对温度和湿度进行控制，当控制使室内相对湿度上升时，同时会造成温度的降低，当控制使室内温度上升时，同时也会造成湿度降低，两个控制回路在控制过程中存在互相的干扰，故需要先进行解耦处理。另外温湿度控制对象具有非线性、时变性、纯滞后的特点，使用传统的PID控制算法难以获得满意的控制效果，通常使用模糊控制等现代控制算法进行控制。

模糊PID控制算法是模糊理论与PID控制算法的结合，使用模糊推理解决了PID控制中参数整定的难题，同时具备模糊控制的鲁棒性和PID控制的精准性，适用于无法获得被控对象精准数学模型且需要较高控制精度的场景。

在申请号为201810919638.3的发明专利中，公开了一种自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法，使用解耦和模糊PID方法，实现了焓差实验室温湿度的精准控制，证明了模糊PID算法在温湿度控制中的优越性。模糊PID控制算法虽然对被控对象传递函数的精确性要求不高，允许被控对象存在一定的变化，但当传递函数出现变化时，仍会造成控制效果的降低，出现上升时间变长或控制精度降低等问题。宠物监护仓内寄养的宠物体型差异较大，不同的散热情况会对温度对象的传递函数产生影响，如何自适应地调整控制参数并取得理想的温度控制效果是本发明需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供基于多传感器的宠物监护仓智能温度控制方法，可以在不同体型动物的使用情况下实现理想的控制效果。

本发明为实现上述目的，在常规控制系统的基础上结合多类生理参数传感器，通过生理参数传感器获取动物生理参数，结合温度和动物生理参数在模糊PID控制方法的基础上对宠物监护仓进行温度控制。

本发明具体采用的技术方案如下：

一种基于多传感器的宠物监护仓智能温度控制方法，具体方法为：在动物放入宠物监护仓后，获取宠物监护仓内的环境参数，所述环境参数包括实时温度、实时湿度、目标控制温度和目标控制湿度，同时通过生理参数传感器获取宠物监护仓内动物的生理参数，所述动物生理参数包括动物的体重、体表体温和心率；然后结合所述环境参数和动物生理参数，在模糊PID控制方法的基础上，对宠物监护仓进行温度控制。

优选的，所述生理参数传感器包括压力传感器(5)、体温传感器(7)和脉搏波传感器(8)，分别用于测量压力值、温度值和脉搏波信息，进而获取动物的体重、体表体温和心率。

进一步的，所述的脉搏波传感器(8)为光电式脉搏波传感器，采用反射方式采集信号，脉搏波的主成分频率为心率。

优选的，结合所述环境参数和动物生理参数在模糊PID控制方法的基础上对宠物监护仓进行温度控制的步骤包括：

1)根据系统辨识得到温度和湿度控制之间的耦合关系，并使用前馈解耦法消除温度和湿度控制之间的耦合关系；

2)根据解耦后的温度控制传递函数，设计模糊PID控制器；

3)根据宠物监护仓内动物体重推测动物体型，根据体型对PID控制参数进行微调；