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《西北农林科技大学》 2007年
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基于FPGA的温室智能控制方法及关键技术研究

张静  
【摘要】: 设施农业是近十年随着农业环境工程技术的突破,迅速发展起来的新型农业生产技术。温室是设施农业的典型代表,如何实现温室的高效监控和低成本运营是目前要解决的重大问题。针对目前温室控制方法智能控制算法需要PC机介入,成本高、不利于普及,以及脱机控制智能性、科学性、精确性不够等问题,本文研究并提出一种精确、科学的温室智能控制方法,并对该方法进行FPGA硬件集成,为开发成本低廉的温室智能控制系统提供技术依据。论文主要的研究内容和结论如下: (1)首次提出用FPGA硬件集成复杂智能控制算法进行温室控制的思想。使温室智能控制系统在脱离PC机庞大的专家数据库系统的情况下,依然能够良好的反应专家知识,同时降低温室运营成本。 (2)提出了可用硬件实现的基于RBF网络和FALCON网络的温室智能控制方法。基于RBF的温室环境建模,对专家知识数据拟合度好,使得控制更具科学性和实时性。基于FALCON的温室控制方法有效的解决了温室环境的非线性、时变、参数高耦合以及大滞后等问题,使控制更为精确,也提高了鲁棒性。 (3)研究并实现了基于FPGA的浮点数ALU。仿真结果表明,浮点数表示方法科学,浮点数ALU运算精度较高、占用资源较少。 (4)针对传统查表法和泰勒级数法的不足,提出用CORDIC算法在FPGA上实现指数函数ex计算的方法。该方法占用资源少、运行效率高、精度高。 (5)研究并实现了基于状态机的RBF和FALCON神经网络神经元的FPGA实现方法。结果表明该方法使程序可扩展性好,复用性好。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP273.5

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