基于多變量控制的智能溫室控制系統(tǒng).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、溫室環(huán)境系統(tǒng)是一個非線性、時變、滯后的復雜大系統(tǒng),難以建立系統(tǒng)的數(shù)學模型且系統(tǒng)中存在大量的干擾,并且其中的過程對象溫度與濕度均為強耦合和大滯后過程。簡單的單輸入單輸出控制策略以及傳統(tǒng)的PID控制算法在控制智能溫室大棚控制系統(tǒng)中的大滯后過程時常常會有振蕩和超調等現(xiàn)象,并且魯棒性不佳。本文根據溫室環(huán)境控制的特點,提出了一種基于多變量控制的預測 PI和動態(tài)解耦控制的設計方案,將傳統(tǒng)的解耦控制系統(tǒng)加以改進,并將預測 PI算法結合到此控制策略中進

2、行理論研究和在線仿真,得到的良好仿真結果表明基于預測 PI的解耦控制策略具有良好的穩(wěn)定性和魯棒性且抗干擾能力強,具有一定的實際意義。本文以此為研究背景,對多變量的溫室大棚的先進控制算法進行理論分析和設計,其主要內容分為如下三個部分:
  1.針對強耦合過程,研究并提出了一種先進的動態(tài)解耦控制算法。其基本思想是先將系統(tǒng)進行動態(tài)解耦,消除系統(tǒng)變量之間的耦合,然后將解耦對象簡化為相互獨立的一階滯后對象,最后運用單變量算法設計這些一階滯后

3、對象的控制器。該算法與傳統(tǒng)解耦控制算法比較,其主要特點是動態(tài)解耦算法易于實現(xiàn)且可以和后面的先進控制算法有機的結合起來。
  2.針對溫室大棚的大滯后過程,根據期望的閉環(huán)傳遞函數(shù),研究并提出了一種先進的預測PI控制器,這種控制器由兩部分組成,一項具有PI控制器的形式,另一項具有預測功能。這種控制器結構簡單,可調參數(shù)少,參數(shù)的調節(jié)直觀、簡單,進行在線仿真后顯示它有良好的抗干擾性能和跟蹤性能,魯棒穩(wěn)定性能好,適合在工業(yè)生產中進行推廣和應

4、用。
  3.研究了先進控制算法在多變量的智能溫室大棚中的應用,本文中的先進控制算法包括動態(tài)解耦控制算法和預測PI控制算法。首先針對溫室大棚的溫濕度對象過程的特點,分別建立了溫濕度過程對象的過程模型。其中過程模型均為一階時滯對象,先針對其強耦合現(xiàn)象采用動態(tài)解耦控制器;然后分別針對溫度和濕度的過程對象模型采用預測PI控制算法設計預測PI控制器。此外,本文還分析了智能溫室大棚的控制方案,實際的控制效果顯示先進的控制算法不僅能夠顯著提高

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