温室系统优化控制

近20 年来有关温室环境测控系统的研究主要集中在控制算法，研究系统的输出如何更好地跟踪系统的设定值，而温室测控系统的设定值问题至今研究的较少。由于温室生产系统复杂（多输入-多输出、大滞后、存在环境未建模动态、随机扰动、生产周期长等） 、具有高投入、高产出的特点，准确的设定值优化算法对温室生产的节能、生长发育控制有着重要的现实意义。本研究将基于智能理论，黄瓜生长模型，构建温室控制系统设定值；研究温室执行机构与温室环境因子之间的动态关系；据此运用优化理论，创建温室执行机构协调开关表与运行时间，解决制约温室可持续发展的瓶颈问题。

温室环境生产系统属于复杂奇异系统，对其建模及控制没有形成系统的理论与方法，通过本项目研究，获得以下几个方面成果：..针对温室系统的特征：多变量，非线性，多模型（执行机构模型、环境模型、作物模型）、模型之间耦合、多时间尺度、能量有限、冲突多目标等特征，研究了生产系统的建模方法。由于国内温室执行机构大多为开关量，研究了温室环境与执行机构控制的关系；基于能量守恒原理，初步给出了温室-环境互作用模型，并利用仿真及部分实验验证了模型的有效性。.获得温室-作物互作用模型后，在对模型灵敏度分析的基础上，简化了温室-作物互作用模型结构，更加突出温度，湿度，光照，二氧化碳及水肥因子作用。.为强调作物生产经济效益，项目组对温室生产的预测控制、模糊控制、二次型最优控制均进行了研究与仿真实验，结果表明，相对于传统滞环控制，这些控制在一定程度上均可提高经济效益、减小成本消耗。为了最大化经济效益，最终选择最优控制进行深度研究。.温室生产系统频率特性研究，作物生长时间常数大，温室环境时间常数中，执行机构时间常数小。基于这个特征，在研究该生产系统的最优控制时，忽略了执行机构时间常数，研究了系统双时间尺度模型的降阶问题。.构建经济效益最大化目标函数（非二次型），基于降阶后的作物—环境模型，使用优化理论对其进行求解，获得适宜环境的最佳设定值参数与控制器参数。.执行项目期间，研发了温室环境无线传感器模块、温室环境控制模块，构建了远程环境调控服务器和温室生产远程调节系统，以作为实验研究或工程应用提供范例；参加学术会议6次；发表论文17篇，其中9篇EI收录；申请发明专利一项；培养博士生2名，硕士生6名。