融合作物虚拟模型的温室环境控制与优化系统的构建

【作者】 董乔雪； 杜尚丰； 陈一飞； 杨卫中；

【机构】 中国农业大学信电学院；

【摘要】 温室环境控制的最终目标是提高作物的产量与品质,同时又兼顾生产成本与能源消耗,因此温室优化控制与管理是发展趋势。作物虚拟模型是建立在精确数学公式描述基础上的,使基于模型的温室环境优化控制管理成为可能。目前温室环境控制系统中,融合作物生长模型的温室环境控制研究较少。本文提出了一种融合作物虚拟模型的温室多输入多输出控制系统,该结构包括有控制器、优化器、温室对象模型以及室外天气模型组成。其中温室对象模型由温室环境模型与作物模型组成,作物虚拟模型不同阶段的输出(包括有叶面积、株高、器官个数以及器官形态等)以及定义的生长状态变量将是时间和环境模型输出的函数,温室模型的输入包括有历史输入与输出、控制器的输出以及室外天气参数等;系统的优化模块主要优化控制器的参数,而优化器的约束条件将来自环境物理参数、执行机构参数和作物的生长参数。本文将在系统所采用的模型及控制规律描述的基础上,对输入输出变量和中间状态变量进行定义,并对用于非线性系统的优化控制算法以及求解的方法进行了研究。更多还原