【摘要】：溫室小氣候受室外環(huán)境因子、調(diào)控設(shè)備、溫室結(jié)構(gòu)與材料以及內(nèi)部種植作物的影響,是一個(gè)溫濕度耦合、受室外環(huán)境干擾的大時(shí)滯非線性系統(tǒng)。在小氣候環(huán)境變量中,溫室溫度對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育影響最大,是溫室小氣候環(huán)境系統(tǒng)的主要被控因子。溫室溫度調(diào)控設(shè)備主要是開(kāi)關(guān)設(shè)備或者是無(wú)位置反饋的連續(xù)調(diào)節(jié)設(shè)備,設(shè)備狀態(tài)一般是離散變量,而被控量(室內(nèi)溫度)與擾動(dòng)輸入(室外環(huán)境因子)都是連續(xù)變量,故針對(duì)連續(xù)系統(tǒng)的控制算法不適用于本系統(tǒng),而常規(guī)的開(kāi)關(guān)控制在大時(shí)滯的系統(tǒng)下容易超調(diào),可能造成設(shè)備頻繁啟停,損耗電機(jī)。為解決這一問(wèn)題,可將溫室溫度系統(tǒng)看作一類(lèi)混雜系統(tǒng),利用混雜系統(tǒng)建模和控制方法來(lái)研究溫室溫度系統(tǒng)。本文基于切換模型思想將溫室溫度系統(tǒng)按設(shè)備開(kāi)關(guān)組合分為保溫模式、自然通風(fēng)模式、強(qiáng)制通風(fēng)模式與濕簾-風(fēng)機(jī)模式四個(gè)子系統(tǒng),針對(duì)四個(gè)子系統(tǒng)分別建立ARMAX模型。首先分別確定各子系統(tǒng)模型的主相關(guān)輸入,利用統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)確定模型結(jié)構(gòu),采用帶遺忘因子的遞推增廣最小二乘辨識(shí)模型參數(shù),使用試驗(yàn)溫室數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型精度�；谧酉到y(tǒng)模型,引入輔助變量,將子系統(tǒng)切換與溫度控制的約束轉(zhuǎn)化為線性不等式,建立溫室溫度系統(tǒng)混合邏輯動(dòng)態(tài)模型,并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的有效性,表明模型具備一定的控制效果且預(yù)測(cè)精度較高。針對(duì)溫室溫度混雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)混雜自動(dòng)機(jī),將溫室四個(gè)子系統(tǒng)抽象為四個(gè)離散狀態(tài),研究混雜自動(dòng)機(jī)切換率,分析各離散狀態(tài)下?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)移的正確性,并驗(yàn)證了自動(dòng)機(jī)執(zhí)行的確定性和非阻塞性。采用雙周期積溫規(guī)劃溫度設(shè)定值,根據(jù)積溫周期內(nèi)積溫總量動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)定值。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證混雜自動(dòng)機(jī)控制方法的控制效果,對(duì)比分析加入設(shè)定值規(guī)劃前后的控制效果,發(fā)現(xiàn)使用積溫規(guī)劃設(shè)定值可適當(dāng)減少設(shè)備切換次數(shù),降低能耗。本文基于切換模型設(shè)計(jì)多輸入預(yù)測(cè)控制器,根據(jù)溫室溫度控制實(shí)際需求,同時(shí)將設(shè)定值跟隨、設(shè)備切換次數(shù)與設(shè)備能耗加入預(yù)測(cè)控制性能指標(biāo)中,求解的控制率為各設(shè)備的開(kāi)關(guān)序列。控制率求解過(guò)程是最小化性能指標(biāo)的優(yōu)化過(guò)程,性能指標(biāo)中包含的未來(lái)時(shí)刻擾動(dòng)輸入采用灰色預(yù)測(cè)進(jìn)行短期預(yù)測(cè),待優(yōu)化問(wèn)題是一個(gè)NP-hard問(wèn)題,本文利用遺傳算法搜索近似最優(yōu)解,采用最優(yōu)性剪枝窮舉法驗(yàn)證遺傳算法搜索結(jié)果。為減少設(shè)備切換損耗,引入積溫理論優(yōu)化預(yù)測(cè)控制設(shè)定值。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)測(cè)控制算法控制性能,對(duì)比分析加入設(shè)定值規(guī)劃前后的控制效果,實(shí)驗(yàn)表明預(yù)測(cè)控制適用于溫室溫度控制系統(tǒng),且控制精度高于混雜自動(dòng)機(jī)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S625;TP273
【圖文】：

件則離散狀態(tài)即從轉(zhuǎn)移到％，同時(shí)連續(xù)狀態(tài)設(shè)為重置映射逡逑內(nèi)某個(gè)值，自動(dòng)機(jī)狀態(tài)為N希�，连续状态ｘ沿着微分方程ｉ邋＝邋／＾，ｘ）辶x霞絳莼�，以此类推，走h(yuǎn)刺莼歡賢平�，动态演化过程壤_跡玻彼盡ｅ義喜發(fā)瑁我灰弧�、逦７辶x希宀峰義希體五澹叔義襄危ǎ瘢�，ｑｉ）邋＼邋ｘｅPВ蓿遙輳瘢酰瘢蓿╁五義希紓Вǎ蓿義希危緬澹埽劍媯椋ǎ瘢輳╁危澹兀ǎ椋殄義希危ǎ瘢輳

本文編號(hào)：2801434