溫室生態(tài)環(huán)境的建模與自適應控制.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正逐漸由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的具體體現(xiàn)，是一個國家農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標志，是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的必然要求。因此，溫室生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)作為設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項重要內(nèi)容，越來越引起人們的普遍關(guān)注。隨著我國國民經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)也逐步向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)邁進，溫室面積增長速度很快。八九十年代中，我國先后從荷蘭、日本、美國、保加利亞等國引進了大型連棟溫室。然而，從目前溫室的發(fā)展情況看，我國溫室雖

2、然在面積上有了較快數(shù)量上的增長，但是溫室的生產(chǎn)管理技術(shù)以及自動化水平和國外的先進技術(shù)相比還存在較大的差距。大部分控制水平比較低，有的還需要人工控制，這些因素極大地制約了溫室經(jīng)濟效益的發(fā)揮。改變傳統(tǒng)的控制方式，實現(xiàn)計算機監(jiān)控，建立符合我國國情的溫室自動化系統(tǒng)，對提高我國溫室生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平及溫室的經(jīng)濟效益均具有重要意義。 本文主要對溫室生態(tài)環(huán)境中溫度模型的建立、溫室溫度的自適應控制、溫室控制系統(tǒng)軟件的編制以及系統(tǒng)硬件電路的實現(xiàn)等方

3、面做了具體的研究。 首先以控制理論為脈絡，對現(xiàn)有的一些研究成果進行了總結(jié)、歸納和系統(tǒng)化，并結(jié)合作者自己的觀點，評述了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論在溫室生態(tài)環(huán)境建模與控制中的應用。 由于溫室是一個具有時變性、非線性、分布參數(shù)特性、大滯后、多變量耦合的系統(tǒng)，很難建立溫室系統(tǒng)的統(tǒng)一模型。本文根據(jù)實驗要求，建立了溫室內(nèi)溫度因子的參數(shù)模型。首先用階躍響應法建立溫室的實驗模型，得知溫室溫度因子的模型為帶純滯后的一階線性系統(tǒng)。同時，根據(jù)

4、系統(tǒng)的時變特性，采用加權(quán)遞推的最小二乘辨識法估計溫室溫度模型的參數(shù)以提高模型的準確性，改善溫度控制的性能。 自校正PID控制器是自校正控制思想與常規(guī)PID調(diào)節(jié)器有機結(jié)合的產(chǎn)物，它具有傳統(tǒng)PID控制的優(yōu)點，而且引入了自適應控制技術(shù)能夠在線調(diào)整控制器的參數(shù)。自校正PID調(diào)節(jié)器需要整定的參數(shù)少，而且能在線調(diào)整這些參數(shù)從而增強控制器的自適應能力。將自校正PID調(diào)節(jié)器應用到溫室溫度控制中，可以減少溫室參數(shù)時變的影響，而且對于未建模部分的動

5、態(tài)過程不敏感。為了改善溫室溫度控制的效果，提高控制精度，增強系統(tǒng)的自適應能力，本文采用兩種方法-極點配置自校正PID控制和廣義最小方差自校正PID控制，分別對溫室溫度控制進行了研究，并根據(jù)本文所建立的參數(shù)模型進行了仿真。 再次，本文針對華南理工大學電力學院新能源研究中心的溫室，設(shè)計了全計算機控制的自動控制系統(tǒng)。 最后，基于以上理論研究的基礎(chǔ)，給出了溫室溫度控制實驗系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)電路設(shè)計，并且采用VisualBasic6.