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温室大棚环境参数控制

高倩  
【摘要】:设施农业作为现代化农业发展的重要的途径之一,已经在世界各地成为重要的研究课题。由于温室环境系统的复杂性,如何通过设定合理的控制目标为作物生长提供最适宜的环境,同时最大限度的利用自然资源,以降低温室的能源损耗都是需要解决的问题。 经过综合分析总结出温室环境中温度、湿度、光照强度以及CO_2浓度四个环境因子对作物生长的作用,同时结合这四个因子在温室中的变化特点,以及四个因子之间的相互关系,给出比较理想的控制目标。由温室内的热平衡以及物质平衡关系,通过对温室模型的机理分析,建立起温、湿度的数学模型,为控制策略及控制算法的研究奠定了基础。 本文以产量最大为目标,引入层次分析方法,分别得到温度、湿度、光照强度与作物产量的关系及开关草帘、通风窗、供暖设备、喷淋设备、风机设备、灌溉设备及LED灯七种常用控制措施与温度、湿度、光照强度之间的关系,建立了七种措施与作物产量的关系。以最大限度的利用自然条件来实现理想作物生长条件和节约成本的目的。 针对温室的精度较高的机理模型和温湿度之间非线性强耦合的问题,应用非线性系统中精确线性化的方法,通过状态反馈实现系统的精确线性化,然后实现对系统理想输出的渐进跟踪。经过MATLAB软件的仿真,表明所设计的控制器具有良好的性能,可以实现对温、湿度目标曲线的跟踪与调节。 最后,论文对所取得的成果和结论进行了总结,并对下一步工作进行了说明。


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