試驗溫室溫濕度混雜系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、我國農業(yè)正處于傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)轉型時期，設施農業(yè)的發(fā)展越來越受到國家的重視。開發(fā)符合我國國情而且便于實現(xiàn)計算機控制的環(huán)境測控系統(tǒng)，探討溫室環(huán)境的控制策略，具有十分重要的意義。
　　 論文中首先設計與實現(xiàn)了一種基于CAN-open協(xié)議的溫室環(huán)境測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由監(jiān)控主站、數(shù)據(jù)采集從站以及控制輸出從站組成，并應用VB軟件在監(jiān)控主站上開發(fā)了基于Windows XP操作系統(tǒng)的應用程序和人機交互界面。實際運行結果表明，該系統(tǒng)可以實時、穩(wěn)

2、定地實現(xiàn)溫室環(huán)境各環(huán)境因子數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、存儲、算法、控制輸出等功能，同時能可靠地控制溫室各控制裝備的啟動和停止，實現(xiàn)了對溫室內溫、光、濕等環(huán)境因子的自動測量與控制，提高了溫室環(huán)境測控的自動化水平。
　　 混雜系統(tǒng)被定義為連續(xù)變量系統(tǒng)(Continuous variable system，CVS)和離散事件系統(tǒng)(Discrete event system，DES)相互作用而形成的統(tǒng)一的動態(tài)系統(tǒng)。由于國內溫室（包括日光溫室

3、、現(xiàn)代溫室）控制裝備主要采用開關控制，控制變量是邏輯變量，而系統(tǒng)輸出變量（溫室內的溫度、濕度、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液中各種有效離子濃度）、擾動輸入變量（太陽輻射、溫室外的溫度、濕度、風速等）是連續(xù)變量，因此溫室小氣候環(huán)境是一個典型的混雜系統(tǒng)。
　　 本文采用混雜系統(tǒng)理論研究溫室溫濕度系統(tǒng)。以溫室外溫度、相對濕度、太陽輻射強度、風速作為系統(tǒng)可測擾動輸入變量，溫室內溫濕度作為系統(tǒng)輸出變量，溫室天窗、濕簾、風機等裝備的控制狀態(tài)作為驅動變

4、量，建立溫室溫濕度系統(tǒng)混雜自動機模型。采用ARMAX模型描述溫濕度系統(tǒng)混雜自動機模型各個模式的動力學特性，結合擬合度分析方法確定模型結構，使用漸消記憶遞推增廣最小二乘法(RELS)辨識自動機模型各個模式的模型參數(shù)，得到基于輸入輸出數(shù)據(jù)和設備開關控制的混雜系統(tǒng)模型，驗證了模型的可靠性。
　　 同時采用區(qū)間控制方法，并基于對溫室內溫濕度的預測，提出了減少溫室內控制裝備動作頻率的措施，設計了溫室溫濕度系統(tǒng)的控制律。
　　 實測