[发明专利]一种基于灰狼算法优化PID参数的教室温湿度控制方法

说明书

本发明属于温湿度控制领域，具体公开了一种基于灰狼算法优化PID参数的教室温湿度控制方法，具体步骤为：温湿度采集模块，检测教室内部的温湿度，以ZigBee组网的方式，将终端节点的温湿度信息通过ZigBee网络发送到ZigBee协调器；ZigBee协调器与WiFi模块通过串口通信，通过TCP/IP协议发送到上位机和STM32控制器；通过PID调节控制温度控制器对升温模块和降温模块驱动工作；利用灰狼算法进行迭代更新，更新、参数，输出最终PID参数值，对温度控制进行控制。本发明通过灰狼算法优化PID参数，控制温度控制器，有效实现面向教室的环境感知、管理和设备控制。

技术领域

本发明涉及一种教室温湿度控制方法，具体涉及一种基于灰狼算法优化PID参数的教室温湿度控制方法。

背景技术

由于科技创新的不断更新，人们享受智能化带来的便利越来越多，尤其智能家居的问世，使人们对于教室的智能要求也逐渐从教学智能化转变成教室环境全面智能化。由于传统的教室是通过管理人员进行手动开关控制温度，且易出现人员离开设备未关闭的情况，使设备出现使用寿命降低和能源的浪费。同时教室人员比较集中，教室温湿度得不到及时有效反馈和控制，则完整的数据存储、上传和精准的控制方案变得极其重要。

ZigBee 技术用的 IEEE802.15.4 标准协议，以低能耗，复杂度低，低成本，短距离内可以互相通信的优势实现双向无线网络通信，主要用在距离短，耗能低且传输速率低的一些电子设备之间，进行数据传输。作为一种无线网络通信技术，ZigBee 技术具有功耗低、自组织能力、可靠性高等特点。

PID控制器使一种典型的比例、积分、微分控制器，PID控制算法简单、鲁棒性好、可靠性高、适应于各种不同情况，易于实现。PID的性能主要取决于控制器的参数整定，不同的被控对象和控制参数均对系统产生不同的影响，PID的参数整定主要取决于背景经验值。同时在应用智能控制方面，传统PID的参数整定问题具有随机性较强，不能及时的获取温湿度信息反馈和实时控制，PID参数整定时随机性较高，难以达到对温湿度的高精度、快速和低功耗的要求，对于复杂条件难以达到良好的调整效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种基于灰狼算法优化PID参数的教室温湿度控制方法，能够根据检测数据自动调节PID参数，降低人工干预时的随机性、低效性和不稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于灰狼算法优化PID参数的教室温湿度控制方法，具体步骤为：

温湿度采集模块，检测教室内部的温湿度，以ZigBee组网的方式，将终端节点的温湿度信息通过ZigBee网络发送到ZigBee协调器；

ZigBee协调器与WiFi模块连接，通过TCP/IP协议发送到上位机和STM32控制器；

根据预设的教室温度的调节，通过PID调节控制温度控制器对升温模块和降温模块驱动工作，PID控制PWM波的方式进行单调控制；

所述通过PID调节控制温度控制器对升温模块和降温模块驱动工作具体通过PID的三个参数:、进行调节控制温度控制器，为比例系数；为积分系数；为微分时系数；

利用灰狼算法进行迭代更新，更新、参数，通过适应度值为判断更新优化方式，判断迭代次数，达到目标次数时，最终输出PID参数值，对温度控制器进行控制。

进一步地，所述PID调节控制温度控制器的具体方法为：

根据给定值与实际输出值构成控制误差：

将偏差比例(P)、积分(I)、微分(D)通过一定的线性组合构成控制量对被控对象进行控制，控制公式为：

其中，

其中：为比例系数；为积分系数；为微分时系数。

进一步地，所述利用灰狼算法进行迭代更新，更新、参数的具体步骤为：