《基於混合邏輯動態系統的溫室建模與控制》是依託中國科學技術大學，由秦琳琳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於混合邏輯動態系統的溫室建模與控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：秦琳琳
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目研究溫室小氣候建模與控制問題，將混合邏輯動態的理論引入溫室小氣候系統，根據溫室系統強幹擾性、慢時變的特點，建立溫室小氣候的線上模型，並結合該模型與室外氣象變化特點，對溫室內的溫濕度系統進行預測控制。. 目前溫室的建模研究主要運用連續系統的建模理論。但是，我國從價格、可靠性、安裝/調試/使用/維護的複雜性角度考慮，調節環境的執行機構大多數採用技術要求較低的開關設備。由於環境輸入變數是連續的，而控制量是離散的，傳統的古典控制理論和現代控制理論無法描述這一類系統。而採用常規的開關控制會加劇裝備磨損和能源浪費。. 本項目將溫室的開關邏輯變數與室外值等連續的輸入變數歸納到一個體系，建立溫室小氣候的混合邏輯動態模型，並基於線上模型進行預測控制，反映了系統的本質特徵，預測準確，減少設備開關次數，在套用上具有工程實際背景。
結題摘要
本項目針對中國溫室控制系統主要由開關設備和可連續控制但無位置伺服反饋的設備構成，具有混雜系統的特性,研究基於混合邏輯動態系統的溫室建模與控制，主要成果如下： （1）在實驗條件方面，更新簡化了溫室數據採集和控制模組，重新編寫由現場監控子系統、資料庫子系統和遠程監控子系統三部分組成的功能軟體，實現了溫室不同區域的無線溫濕度節點信息實時採集和遠程智慧型監控系統。採用“輪詢”法實現現場監控子系統和遠程監控子系統中設備狀態的同步，將基於Zernike矩的圖像識別技術套用於雙向型設備的狀態檢測，實現設備的自動校準。系統在中國科學技術大學信息學院試驗溫室部署，測試與運行表明，該系統操作簡單、性能穩定、數據傳輸可靠，滿足現代溫室智慧型監控的需求。 （2）在溫室作物研究方面，本研究以溫室內的光溫環境為參照，連續測定溫室內環境因子的變化，通過對觀賞植物金魚草及雞爪槭、大馬士革玫瑰不同生長期的生長發育規律, 採用TEP法建立可以預測溫室金魚草及雞爪槭、大馬士革玫瑰出葉數、葉片長度、單株葉面積及葉面積指數的模擬模型, 可為溫室盆栽作物生產中的光溫精準調控提供理論依據與決策支持。 （3）研究建立了溫室基於能量平衡和物質平衡的機理模型，在基質栽培金魚草的試驗溫室條件下,將機理模型與實際運行數據得到的辨識模型相結合，建立了溫室小氣候的溫度、濕度等線上模型，研究了有外源輸入的自回歸模型、稀疏有限脈衝回響的模型，並對模型進行了驗證與仿真。 （4）研究在單一設備（天窗、風機、濕簾）以及多種環境調控設備協同工作時的混合邏輯動態模型。以實際數據分析、驗證模型的有效性。在此模型基礎上，提出包括溫室小氣候控制目標、設備開關次數和能耗為依據的預測控制性能指標，並研究控制量的快速求解算法，實現了溫室小氣候混合邏輯動態模型的預測控制。
