基于模糊神经网络的植物工厂温湿度控制研究

发布时间：2021-09-03 10:28

　　农业发展每年都是国家的头号关注点,对于农业科技的发展也是世界各国的焦点,在农业生产领域植物工厂一直是一个热门话题。植物工厂是现代设施农业发展的产物,它可以根据生产作物的不同,利用自动化、信息处理等高新技术,为其提供最适的生产环境,其目的是“以最小的代价,换取最大的收益”。因此吸引了各领域内专家学者的关注,并且这也是一个具有实用意义的课题。植物工厂温湿度环境系统是一个复杂的多输入输出系统,其输入变量之间存在着强耦合、非线性等特点,因此如何可以准确控制植物工厂内温湿度是一个关键问题。本文针对这个问题进行了研究,主要研究内容有:首先,对天津职业技术师范大学植物工厂环境及其控制方式进行了介绍,利用机理法对环境控制量进行建模,最终得到植物工厂温湿度数学模型。其次,对温湿度系统进行解耦研究。本文根据建立好的温湿度数学模型,采用对角阵解耦方法,对模型进行解耦研究。针对我校植物工厂的特点,进行模糊解耦控制器设计,在控制过程中加入扰动量,观察控制器控制效果。同时,使用PID控制器与模糊控制器对温湿度系统进行仿真控制,比较三种控制手段的输出结果,发现模糊解耦控制可以有效消除输入量之间的耦合关系,提高系统响... 

【文章来源】：天津职业技术师范大学天津市

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

美国GreenSenseFarms农场

植物生长柜是一种微型植物工厂，是一种新型的、可持续的农业生产模式，可以走入平常百姓的家庭、社区，是未来农业发展的重要方向。图2.1 天职师大植物工厂2.3.1 植物工厂结构组成植物工厂是一个复杂的系统，其中包括：栽培结构、控制系统、植物生长柜本体[47]，如图2-2(a)所示。植物生长柜采用全封闭结构设计，柜子本体采用保温材料制成，使得柜体内外没有温度交换，创造一个相对密室，外界环境对柜内植物生长没有任何影响。植物生长柜内分三层，每层采用天津职业技术师范大学自主设计的LED植物照明光源为其进行补光，植物生长所需的养分均加入在水培营养液内，为植物提供充足的养分。智能控制设备主要分柜内执行机构和柜外控制器两部分，柜内执行机构加热棒、加湿器、LED植物补光灯、水泵等

9（a）植物生长柜内不环境 （b）人机交互屏幕图2.2 天职师大植物工厂环境2.3.2 被控对象的特点植物工厂中环境变量主要有[48、49]：温度：温度是直接影响作物生命活动的重要指标，温度过高或过低也都会使植物生命特征生长发育不良，是施舍农业环境控制系的统重要标准。湿度：环境中的湿度因素主要影响植物生长过程中的蒸腾作用，外界湿度的高低影响着蒸腾作用的速率，影响植物的生长，所以，湿度控制也十分重要。CO2浓度：CO2是植物进行光合作用的主要原料，植物通过光合作用吸收CO2产生氧气。增加CO2浓度可以有效提高植物生产质量，减少植物病，但是CO2浓度较高会影响温度变化，抑制植物的生长

【参考文献】：
期刊论文
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[6]农业物联网技术应用及创新发展策略[J]. 张永华.  农业与技术. 2018(10)
[7]自适应模糊PID在反应釜温度控制中的应用[J]. 王俊美.  工业控制计算机. 2017(10)
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硕士论文
[1]基于模糊自适应PID的植物工厂温湿度控制系统的研究[D]. 刘昆.天津职业技术师范大学 2017
[2]模糊神经网络广义预测控制在单元机组协调控制中应用研究[D]. 张曙.内蒙古工业大学 2015
[3]智能控制在LED实验室温湿度环境中的应用[D]. 陈冠洋.江苏科技大学 2015
[4]智能温室控制算法的研究与应用[D]. 邰成.南京邮电大学 2013
[5]精馏塔模糊解耦控制的研究[D]. 赵静.西安科技大学 2011
[6]双极串联式电渣炉控制系统设计与控制算法研究[D]. 荣亮.东北大学 2008



本文编号：3380945