基于LED光源照度分布特性研究的植物光调控装置设计

发布时间：2020-07-24 01:38

【摘要】：光是影响植物生长最关键的环境因素之一,密闭式植物工厂完全使用人工光源调控出适合植物生长的光照环境。植物工厂光调控装置是实现植物生长光照环境精确控制、提高植物工厂生产效率的设备基础。本文针对LED植物光源的结构特点及LED灯珠的光照特征,建立LED植物光源的光照度分布及光照均匀度模型,研究LED植物光源光照度分布特性与变化规律。融合LED灯珠参数、植物光源结构参数及光源距离等多源信息,创建基于粒子群算法的最优光照区域预测模型,用于预测LED植物光源的最优光照区域。通过实验室植物光源调控试验,验证LED植物光源的光照分布特性及最优光照区域预测模型的准确性和适用性。设计基于LED植物光源照度分布特性的植物工厂光调控装置及其控制系统,对关键结构部件进行静力学和模态分析,研究构件应力和应变分布、发生变形或失稳的可能性,获取结构的固有频率和振型,明确在不同动力载荷下的结构振动响应。论文的主要内容概括如下：根据LED植物光源的结构特点及LED灯珠的光照特征,创建了红、蓝光组合的LED阵列植物光源的光照度分布模型及光照均匀度模型,分析了不同LED灯珠密集度及光源距离下植物光源的光照分布特性,揭示了光照均匀度随LED灯珠密集度及光源距离的变化规律。针对LED植物光源的光照分布特性,确定影响光照区域优劣程度的主要因素及评价方法,构建了光照区域优劣评价函数,融合LED灯珠参数、植物光源结构参数及光源距离等多源信息,创建了基于粒子群算法的LED植物光源最优光照区域预测模型。通过实验室植物光源调控试验,验证了LED植物光源的光照分布特性及光照均匀度的变化规律；验证了最优光照区域评价模型预测的可行性和适用性。根据植物光调装置的功能要求,设计了基于LED植物光源照度分布特性的植物工厂光调控装置及其控制系统,应用有限元软件对关键结构部件进行静力学和模态分析,研究构件应力和应变分布、发生变形或失稳的可能性,获取结构的固有频率和振型,明确在不同动力载荷下的结构振动响应。LED植物光源光照度分布特性及变化规律的研究,为植物工厂光调控装置光源的设计与调控提供理论依据；基于粒子群算法的LED植物光源最优光照区域预测模型,弥补了传统人工判断方法的不足,为植物光调控装置自动化控制奠定了理论基础。植物光调控装置及其控制系统的设计与分析,为优化植物光调控装置的机械结构和系统动态特性提供依据,为植物光调控装置及其控制系统的实现提供一定的借鉴。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S123;TM923.34

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本文编号：2768124