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温室大棚环境参数控制

作　者: 高倩
导　师: 王向东
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 温室层次分析非线性系统
分类号: S316
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

设施农业作为现代化农业发展的重要的途径之一,已经在世界各地成为重要的研究课题。由于温室环境系统的复杂性,如何通过设定合理的控制目标为作物生长提供最适宜的环境,同时最大限度的利用自然资源,以降低温室的能源损耗都是需要解决的问题。经过综合分析总结出温室环境中温度、湿度、光照强度以及CO₂浓度四个环境因子对作物生长的作用,同时结合这四个因子在温室中的变化特点,以及四个因子之间的相互关系,给出比较理想的控制目标。由温室内的热平衡以及物质平衡关系,通过对温室模型的机理分析,建立起温、湿度的数学模型,为控制策略及控制算法的研究奠定了基础。本文以产量最大为目标,引入层次分析方法,分别得到温度、湿度、光照强度与作物产量的关系及开关草帘、通风窗、供暖设备、喷淋设备、风机设备、灌溉设备及LED灯七种常用控制措施与温度、湿度、光照强度之间的关系,建立了七种措施与作物产量的关系。以最大限度的利用自然条件来实现理想作物生长条件和节约成本的目的。针对温室的精度较高的机理模型和温湿度之间非线性强耦合的问题,应用非线性系统中精确线性化的方法,通过状态反馈实现系统的精确线性化,然后实现对系统理想输出的渐进跟踪。经过MATLAB软件的仿真,表明所设计的控制器具有良好的性能,可以实现对温、湿度目标曲线的跟踪与调节。最后,论文对所取得的成果和结论进行了总结,并对下一步工作进行了说明。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 论文研究背景与意义  10-11
  1.2 国内外温室控制技术现状及发展趋势  11-14
    1.2.1 国外设施农业控制技术发展  11-13
    1.2.2 国内设施农业控制技术发展  13
    1.2.3 温室环境控制系统的发展趋势及未来  13-14
  1.3 温室环境控制的方法  14-16
  1.4 无线传感器网络在温室环境监测中的应用  16-18
  1.5 论文的主要工作  18-19
第二章温室大棚的模型分析  19-40
  2.1 温室环境系统的控制对象分析  19-31
    2.1.1 温度对作物生长的影响  20-22
    2.1.2 湿度对作物生长的影响  22-25
    2.1.3 光照强度对作物生长的影响  25-28
    2.1.4 C0_2 浓度对作物生长的影响  28-29
    2.1.5 四个量对作物光合作用的综合影响  29-31
  2.2 温室环境模型的建立  31-38
    2.2.1 温室热量平衡方程的建立  32-37
    2.2.2 温室物质平衡方程的建立  37-38
  2.3 系统总体控制方案  38-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章基于层次分析的温室环境控制策略  40-49
  3.1 番茄生长各阶段的最优组合参数  40-42
  3.2 环境控制优先级的确定  42-47
    3.2.1 温室大棚内环境参数间的关系  42-43
    3.2.2 层次分析方法  43-44
    3.2.3 构造判断矩阵关计算相对权  44-46
    3.2.4 层次分析结果应用  46-47
  3.3 温室环境参数最优控制策略  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章非线性精确线性化模型及跟踪控制  49-61
  4.1 温室环境中温湿度模型  49-51
  4.2 系统的线性化  51-54
  4.3 渐近跟踪控制  54-56
  4.4 仿真  56-60
    4.4.1 参数选取  56-57
    4.4.2 温室温湿度跟踪控制的仿真结果及分析  57-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章结论  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 下一步工作说明  62-63
参考文献  63-66
在学研究成果  66-67
致谢  67

温室大棚环境参数控制

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