本文關(guān)鍵詞：基于莖直徑生長(zhǎng)速率的番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期環(huán)境控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期溫室環(huán)境參數(shù)難以準(zhǔn)確設(shè)定的問(wèn)題,本文通過(guò)試驗(yàn)分析建立了番茄莖直徑生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)模型,并提出了一種基于莖直徑生長(zhǎng)速率的番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期環(huán)境控制策略。采用成本較低的STM32F103ZET6單片機(jī)為核心控制器,并結(jié)合模糊PID控制算法完成了基于莖直徑生長(zhǎng)速率的番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期環(huán)境控制器的軟硬件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的溫室環(huán)境控制器不僅可以使番茄處于良好的生長(zhǎng)環(huán)境,同時(shí)可以充分利用自然光達(dá)到節(jié)約能源的目的。具體研究工作如下:(1)莖直徑生長(zhǎng)響應(yīng)試驗(yàn)。作物莖直徑變化來(lái)源于生長(zhǎng)的變化,可以直接反應(yīng)作物的生理狀況和環(huán)境因素對(duì)作物的影響,而且莖直徑生長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)方法相對(duì)方便,對(duì)作物無(wú)損害性,可在線連續(xù)測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。本文針對(duì)莖直徑生長(zhǎng)對(duì)光照、溫度的響應(yīng)做了光照試驗(yàn)和溫度試驗(yàn)。光照試驗(yàn)分為三組,即無(wú)處理、一層遮光和兩層遮光。溫度試驗(yàn)分為四組,即20 C?、23 C?、26 C?和29 C?。(2)番茄莖直徑生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)模型的建立。莖直徑生長(zhǎng)速率是判斷番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期長(zhǎng)勢(shì)的重要參數(shù)之一。為提高對(duì)番茄長(zhǎng)勢(shì)的預(yù)測(cè)能力,提出了一種根據(jù)生理效應(yīng)對(duì)番茄莖直徑生長(zhǎng)速率進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。通過(guò)分析番茄莖直徑、莖直徑日變化率和莖直徑小時(shí)變化率的變化規(guī)律,提出采用凌晨三點(diǎn)鐘采集到的莖直徑數(shù)據(jù)作為當(dāng)天的莖直徑表征值;通過(guò)研究莖直徑生長(zhǎng)速率對(duì)光照和溫度的響應(yīng)特點(diǎn),采用線性回歸方法建立基于生理效應(yīng)(Physiological Responsiveness,PR)的番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期莖直徑生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)模型,并對(duì)該模型進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。該模型可以為合理的安排溫室生產(chǎn)和管理提供理論依據(jù)和決策支持。(3)溫室環(huán)境控制策略的研究。通過(guò)分析一定光照強(qiáng)度下達(dá)到最大光合效率的最適溫度值以及莖直徑生長(zhǎng)速率對(duì)生理效應(yīng)的響應(yīng)規(guī)律,結(jié)合不同時(shí)間尺度的決策方法,提出一種基于莖直徑生長(zhǎng)速率的番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期環(huán)境控制策略。即計(jì)算莖直徑實(shí)際生長(zhǎng)速率與預(yù)測(cè)生長(zhǎng)速率的差值,求出(35)PR;結(jié)合天氣預(yù)測(cè)信息,依據(jù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采用插值法估算每天可以達(dá)到的日'iPR,使其滿(mǎn)足該階段總的生理效應(yīng);根據(jù)當(dāng)前氣候條件,調(diào)整氣候參數(shù)使其滿(mǎn)足目標(biāo)PR,并由此計(jì)算出當(dāng)前的RTE和RLE,最后輸出溫室環(huán)境參數(shù)設(shè)定值。該控制策略有效解決了環(huán)境目標(biāo)參數(shù)難以確定的問(wèn)題,降低了生產(chǎn)能耗以及番茄出現(xiàn)徒長(zhǎng)現(xiàn)象的幾率。(4)溫室環(huán)境控制器的設(shè)計(jì)。為了提高番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期溫室環(huán)境的控制效果,本文依據(jù)莖直徑生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)模型和溫室環(huán)境控制策略,以STM32F103ZET6單片機(jī)為中央處理器,結(jié)合模糊PID控制算法的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種基于莖直徑生長(zhǎng)速率的溫室環(huán)境控制器。介紹了控制器的硬件結(jié)構(gòu)和主要功能,并完成了軟硬件設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果表明該控制器對(duì)大滯后、強(qiáng)耦合、非線性的溫室環(huán)境系統(tǒng)有良好的控制效果,并具有節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：莖直徑 生長(zhǎng)速率 生理效應(yīng) 控制策略 控制器
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S641.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景、目的和意義11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究目的和意義12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 溫室環(huán)境、作物模型方面13-14
• 1.2.2 溫室環(huán)境控制算法方面14-15
• 1.2.3 溫室環(huán)境控制器方面15-16
• 1.3 存在問(wèn)題16
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 材料與方法18-29
• 2.1 材料與方法18-21
• 2.1.1 試驗(yàn)基本情況18
• 2.1.2 試驗(yàn)理論依據(jù)18-19
• 2.1.3 栽培管理和環(huán)境數(shù)據(jù)19-20
• 2.1.4 番茄莖直徑測(cè)定20-21
• 2.2 光照試驗(yàn)21-22
• 2.3 溫度試驗(yàn)22-27
• 2.4 模型驗(yàn)證27-28
• 2.4.1 驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)計(jì)27-28
• 2.4.2 模型檢驗(yàn)方法28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于生理效應(yīng)的番茄莖直徑生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)模型29-37
• 3.1 模型描述29-31
• 3.1.1 相對(duì)熱效應(yīng)29-30
• 3.1.2 相對(duì)光效應(yīng)30-31
• 3.1.3 PR計(jì)算方法31
• 3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析31-35
• 3.2.1 番茄莖直徑變化規(guī)律分析31-33
• 3.2.2 光照對(duì)莖直徑生長(zhǎng)速率影響33-34
• 3.2.3 溫度對(duì)莖直徑生長(zhǎng)速率影響34-35
• 3.3 莖直徑生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)模型35-36
• 3.3.1 莖直徑生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)模型的建立35
• 3.3.2 模型驗(yàn)證35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 溫室環(huán)境控制策略研究37-53
• 4.1 番茄生長(zhǎng)主要環(huán)境影響因子37-38
• 4.2 白天溫室溫度控制策略38-48
• 4.2.1 不同天氣情況下溫度與光照變化規(guī)律39-41
• 4.2.2 基于光照強(qiáng)度的溫度適宜值41-43
• 4.2.3 基于莖直徑生長(zhǎng)速率的溫度控制理論43-45
• 4.2.4 基于莖直徑生長(zhǎng)速率的番茄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期環(huán)境控制策略45-48
• 4.3 夜間溫度值確定48-49
• 4.4 肥料控制策略49-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 溫室環(huán)境控制器設(shè)計(jì)53-69
• 5.1 溫室環(huán)境控制器組成53-55
• 5.2 溫室環(huán)境控制器硬件電路設(shè)計(jì)55-59
• 5.3 溫室環(huán)境控制器功能軟件設(shè)計(jì)59-65
• 5.4 試驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析65-68
• 5.4.1 試驗(yàn)原理與方法65-66
• 5.4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-78
• 致謝78-79
• 已發(fā)表的論文、專(zhuān)利及參加的研究課題79-80
• 課題資助基金80

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本文編號(hào)：478139