《溫室系統最佳化控制》是依託中國農業大學，由杜尚豐擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：溫室系統最佳化控制
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：杜尚豐
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近20 年來有關溫室環境測控系統的研究主要集中在控制算法，研究系統的輸出如何更好地跟蹤系統的設定值，而溫室測控系統的設定值問題至今研究的較少。由於溫室生產系統複雜（多輸入-多輸出、大滯後、存在環境未建模動態、隨機擾動、生產周期長等） 、具有高投入、高產出的特點，準確的設定值最佳化算法對溫室生產的節能、生長發育控制有著重要的現實意義。本研究將基於智慧型理論，黃瓜生長模型，構建溫室控制系統設定值；研究溫室執行機構與溫室環境因子之間的動態關係；據此運用最佳化理論，創建溫室執行機構協調開關表與運行時間，解決制約溫室可持續發展的瓶頸問題。
結題摘要
溫室環境生產系統屬於複雜奇異系統，對其建模及控制沒有形成系統的理論與方法，通過本項目研究，獲得以下幾個方面成果： 針對溫室系統的特徵：多變數，非線性，多模型（執行機構模型、環境模型、作物模型）、模型之間耦合、多時間尺度、能量有限、衝突多目標等特徵，研究了生產系統的建模方法。由於國內溫室執行機構大多為開關量，研究了溫室環境與執行機構控制的關係；基於能量守恆原理，初步給出了溫室-環境互作用模型，並利用仿真及部分實驗驗證了模型的有效性。 獲得溫室-作物互作用模型後，在對模型靈敏度分析的基礎上，簡化了溫室-作物互作用模型結構，更加突出溫度，濕度，光照，二氧化碳及水肥因子作用。 為強調作物生產經濟效益，項目組對溫室生產的預測控制、模糊控制、二次型最優控制均進行了研究與仿真實驗，結果表明，相對於傳統滯環控制，這些控制在一定程度上均可提高經濟效益、減小成本消耗。為了最大化經濟效益，最終選擇最優控制進行深度研究。 溫室生產系統頻率特性研究，作物生長時間常數大，溫室環境時間常數中，執行機構時間常數小。基於這個特徵，在研究該生產系統的最優控制時，忽略了執行機構時間常數，研究了系統雙時間尺度模型的降階問題。 構建經濟效益最大化目標函式（非二次型），基於降階後的作物—環境模型，使用最佳化理論對其進行求解，獲得適宜環境的最佳設定值參數與控制器參數。 執行項目期間，研發了溫室環境無線感測器模組、溫室環境控制模組，構建了遠程環境調控伺服器和溫室生產遠程調節系統，以作為實驗研究或工程套用提供範例；參加學術會議6次；發表論文17篇，其中9篇EI收錄；申請發明專利一項；培養博士生2名，碩士生6名。
