温室温湿度耦合控制方法研究

为解决温室温度、湿度环境精准控制问题,基于PID算法并结合温度、湿度热力学分析,提出了一种温室温湿度耦合控制方法。通过实验结合参数辨识方法建立温室温度、湿度的数学模型;从热力学角度分析温度与湿度之间存在的耦合关系,得出温湿度耦合函数;将耦合函数作为温湿度之间的影响关系添加到基于PID算法的控制模型中,最终建立了基于PID算法的温湿度耦合控制模型。实验结果表明:加入温湿度耦合关系后,耦合控制相较于无耦合控制方法,温度控制与湿度控制系统的系统稳态时间分别减少73.3%和50%,系统稳态误差均为0,系统更加稳定准确。温湿度独立控制方法很难实现温室温度与湿度的协调准确控制,而采用耦合控制方法能够大幅度提高控制系统的稳定性、快速性及准确性,实现了温室温湿度的精准控制,从而提高了温室作物的生产品质。     

基于CFD的Venlo温室夏季组合降温措施模拟研究

针对我国南方地区夏季高温高湿的气候条件,对采用天窗、外遮阳、内喷雾降温措施的试验Venlo温室内温度状况进行了模拟研究。以室外气候参数为边界条件,考虑作物和环境的相互作用,内喷雾系统和室内环境的质热交换以源项的形式加入到控制方程中,采用CFD(computational fluid dynamics)中的稳态方法求解控制方程,模拟Venlo型温室不同调控措施及组合下的温室内温度分布特点,分析各种调控措施的调控效果。模拟结果表明:采用加入源项的方法模拟内喷雾系统和室内空气的质热交换,其模拟值和实测值均方根误差RMSB为0.514 4℃,最大绝对误差为0.75℃,平均相对误差为1.3%,说明所建立的CFD模型有效。3种降温措施下,以外遮阳+自然通风的降温贡献率最大(80.6%),能耗最高的喷雾系统降温贡献率仅为34.8%,较高的环境湿度影响了喷雾系统的降温效率。CFD夏季降温模型的建立为温室作物系统的环境控制策略的制定提供了科学依据。     

基于CFD模型的温室温度多指标GA优化控制

建立了基于CFD模型的温室温度多指标优化闭环控制系统.采用GA优化算法,在综合考虑温度平均值、温度均匀性和控制代价3项指标下,通过循环迭代构建了温度系统的闭环形式,获取了自然通风模式下的最佳控制量(入口和天窗开度),使得系统在多指标条件下达到最优.仿真实验表明:基于CFD模型的设计方法可将温室整体纳入控制系统之中,区别于传统的“点”控制形式,通过多指标体系的GA算法寻优,可使温室作物的区域性生长差异和能量消耗减小,提高温室控制精度,丰富温室控制系统的设计方法.     

可变边界条件下的Venlo温室温度场三维非稳态模拟

以外界温度、太阳辐射、风速风向作为随时间变化的边界条件,基于CFD方法建立了Venlo温室自然通风三维非稳态数学模型。结果显示,模拟值与实测值均方根误差RMSE为0.688℃,最大相对误差为8.9%,平均相对误差为2.8%,所建立CFD模型可以准确地描述室内温度场的时空变化。从整个模拟周期上看,温室内温度和室外温度变化趋势一致,室内温度和室外温度平均温差3.09℃;当室外风速从0.81 m/s跃变至1.2 m/s,风向由西南偏南变为西时,温室西侧迎风口局部气流速度出现了先增大后减小的变化模式,温室东侧上部气流速度明显增加,除温室迎风口附近区域外大部分作物区域气流速度维持在0~0.1 m/s的范围内,温室通风入口处x=1.5 m截面和作物冠层y=1.4 m截面平均温度在180 s内分别下降了1.87℃和0.92℃,室外风速风向对温室自然通风降温效果影响显著。     

光伏玻璃温室自然通风条件下的CFD模拟验证

基于计算机流体力学(CFD)数值方法,以光伏连栋玻璃温室为研究对象,在自然通风的条件下对室内温度场进行模拟验证。采用离散坐标(DO)辐射模型对光伏温室室内温度场的时空分布和变化规律进行了三维CFD模拟和试验验证。结果表明,光伏温室室内温度试验结果和模拟结果绝对误差均值为0.96℃,相对误差均值为2.94%。模拟结果和试验结果吻合,验证了模型的可行性。     

机械通风条件下玻璃温室热环境数值模拟

利用CFD方法对机械通风条件下温室内热环境进行建模,在模型中考虑了作物、太阳辐射和热辐射,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法的有限体积法对流场微分方程进行离散,对室内流场和温度变化以及分布进行了数值模拟.通过在Venlo型温室采集关键位置的温度和速度数据,与仿真结果比较发现测试点的温度误差除少数外均控制在3 ℃之内,相对误差控制在10%之内,验证了建立CFD模型的有效性.     

基于风机盘管热风供热系统的温室热环境研究

为进一步提高温室供热系统整体供热效率,针对生物质锅炉作为热源、风机盘管作为末端散热装置的温室热风供热系统,建立了试验温室冬季夜间供暖条件下的室内热环境模拟CFD模型,对室内温度场分布进行了数值模拟并与试验结果进行对比。结果表明,二者所描述的温室内温度场的分布趋势相同,各点误差均小于3℃,计算均方根误差为0.66℃,验证了所建CFD模型的有效性。模拟结果表明：采用该热风供热系统可有效提高室内温度,植物生长区域温度范围为12~17℃,植物层温度分布均匀,无较大梯度变化。     

基于CFD模拟模型的温室温度场均匀性控制

为达到精确控制温室环境因子的目的,提出一种基于计算流体力学(CFD)模拟模型的试验设计(DOE)优化控制系统,通过正交试验设计,在尽可能少的CFD求解次数下,获得环境因子控制的最优组合;以温度场控制为例,通过引入均匀性评价指标,以CFD为计算工具不断改变控制输入的组合,使该指标达到极小,从而在原有温度定值控制基础上,使温室作物温度生长的局部差异减小,提高温室综合生产效率;最后以试验实例给出了这种方法求解的基本过程,结果表明优化后的效果明显,控制组合方式易于获得。     

基于RBF神经网络的温室温度调控研究

根据光合作用对温室环境因子的非线性,结合RBF神经网络对非线性的良好辨识能力,研究出一种温度调控技术。结合温室光照、温度变化规律,运用RBF神经网络建立温室生菜光合速率与二者的量化模型,通过生菜的光合作用速率来衡量生菜生长状况,在温室小气候里实现对生菜产量的量化控制。该模型预测精度较高,可作为温室测控系统环境因子调控依据。     

玻璃温室自然通风热环境时空分布数值模

温室内温度的时空分布及变化与外界气候环境之间有较强的耦合性.以Venlo型两连栋空玻璃温室为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)技术,应用离散坐标(DO)辐射模型对温室内温度时空分布及变化进行了3-D稳态数值模拟与试验验证.结果表明:白天各时刻空温室内平均温度的模拟值与实测值吻合良好,最大相对误差为11.3%,平均相对误差为7.6%;温室内温度的空间分布梯度明显,作物区温度分布比较均匀,约在28.5～28.8℃左右.DO辐射模型模拟太阳辐射对玻璃温室内热环境的影响是可行的.     

场馆学习的理论模型和实践模式探索

信息技术已走进学校课堂,以各种形式辅助着教育教学,传统教学面临着前所未有的挑战.同时信息技术下的教学改革和模式创新,离不开教育教学环境的创新,尤其是一些大型的教育环境的创新.基于此,文章从场馆学习的角度来探索理论与实践模式相结合的教学模式.     

基于Binary Logistic模型的棉花出苗情况建模

为了科学、合理地做好盐渍土条件下的棉花出苗预测工作,以便为当地农业生产提供一定借鉴。以新疆巴音郭楞蒙古自治州为例,利用所采集土样中的盐分离子数据以及Binary Logistic模型,模拟不同盐分离子组成时棉花出苗情况。结果表明:当利用Binary Logistic模型对棉花出苗进行模拟时,模型通过了-2对数似然值检验,并且对测试样本有67.9%的模拟准确性。     

基于工序切削体的三维公差模型

在工序特征识别的基础上,提出了一种基于工序切削体的三维公差建模方法。该方法视毛坯模型为零件模型和工序切削体集合的装配体,利用小位移旋量描述零件和工序切削体的公差旋量,计算各旋量的变动约束;构建工序切削体集合的公差网络图,探讨设计公差在工序公差网络中的传播机制,建立工序公差累积模型,为工序公差设计提供基础。最后,通过实例验证该方法的有效性,并说明基于该建模理论的工序公差分配方法。     

由Philip模型参数求解Green-Ampt模型参数的改进与验证

Philip入渗模型与Green-Ampt入渗模型具有相似的物理基础。为间接推求Green-Ampt模型参数,对2种入渗模型进行了对比分析,建立了2模型参数间的数值关系。经理论推导发现,Green-Ampt模型中表征饱和导水率取值介于Philip模型参数稳渗率的1~1.5倍之间,为简化计算,取1.25倍关系,在此基础上,改进了Green-Ampt模型中湿润锋面吸力的求解式。利用数值模拟结果和文献资料进行验证,并对其适用性进行评价。结果表明,所建模型方法计算的入渗率接近模拟值或实测值,且适用于不同土质,其相对误差均小于5%,最大仅为3.61%,均方根误差最大为0.049。说明本文所建模型具有一定的可靠性和普适性,可利用Philip模型参数求解Green-Ampt模型参数,进而描述入渗问题。     

基于改进Maxwell迟滞模型的气动肌腱精确力模型

针对现有定参数Maxwell模型对气动肌腱压力/长度非对称迟滞特性力模型精度较低问题,提出非对称变参数型Maxwell迟滞模型方法.构造变刚度滑块算子替代原定刚度滑块算子来辨识某一等压下非对称迟滞模型参数,再结合不同等压、工作长度条件下的迟滞特性差异,动态加权辨识迟滞模型参数,满足不同等压、工作长度的非对称迟滞情况.以...     

基于生态位适宜度模型和TOPSIS模型的间作模式评价

基于生态位适宜度模型对生菜与小白菜、樱桃萝卜、豌豆苗和香菜间作4种模式下作物对生境条件的适宜程度进行了初步评价,并采用TOPSIS模型对评价结果进行优选,以揭示生菜各间作模式中的最优模式。结果表明:模式1、模式2和模式3的生态位适宜度值较高且较接近,其生境环境较能满足作物的需求,其中,生菜和樱桃萝卜的间作模式与理想方案的相对接近程度最大,即生菜与樱桃萝卜的间作模式为4种模式中最优间作模式。采用生态位适宜度模型和TOPSIS模型对间作模式进行优选的结果与实际栽培效果一致,通过限制因子分析确定生菜和樱桃萝卜间作模式的限制因子为营养液中钾元素含量。     

基于元胞自动机模型的未来共享收割机智能化模式

当农民没有能力购买农机时,租赁便成为农民满足农机需求的主要方式,而共享作为一种新兴经济模式引起了广泛关注,也在不断发挥着重要作用,将其应用在“三农”领域可弥补租赁模式的不足。为此,提出了一种基于元胞自动机模型的未来共享收割机智能化模式,并采用启发式和遗传算法对模型进行了优化,从而使模型对于农机的共享调度和路径规划更加智能化。为了验证方案的可行性,模拟收割机作业情景,采用元胞自动机模型对收割机的共享调度过程进行了仿真计算,结果表明:采用智能化共享模式可以有效缩短农机的作业时间和作业路径,提高了收割机的作业效率,实现了农机的智能化管理。     

灰色神经网络在地下水动态预测中的应用

以周至201号井为例,选取降雨量、蒸发量、单位面积的引灌水量及人工开采量4个地下水位的主要影响因素为预报因子,地下水位作为输出样本,建立BP神经网络模型。以2002-2011年4个序列的数据分别建立新陈代谢GM(1,1)模型,得到2012-2014年的预测值。再将各新陈代谢GM(1,1)模型得到的4个预报因子的预测值作为BP神经网络的输入,得到的输出即为最终2012-2014年地下水位的预测值。结果表明,灰色理论和BP神经网络耦合模型具有较高的预测精度,可为地下水的动态预报提供参考。     

SWAT模型与水资源配置模型的耦合研究

利用改进的SWAT模型多水源灌溉模块,将水资源配置模型的农业灌溉用水展布到改进后的SWAT模型中,实现二模型的松散式耦合。以天津为例,对SWAT模型进行参数调整和验证后,由耦合模型计算天津13个区(县)8种代表作物在水资源合理配置结果下的灌溉水量和相应的ET。耦合模型中的SWAT模型的灌溉水量接近配置模型结果,且ET的时空分布比较合理,耦合模型模拟精度较常规SWAT模型大幅提高,这种分布式水文模型与配置模型的耦合为流域水资源管理提供了一种新的途径。     

基于DEM模型的三维地质结构模型的建立——以吉林省靖宇自然保护区为例

吉林省靖宇自然保护区富含天然矿泉水资源并发育火山群,为了调节水资源、科学开发合理利用和保护矿泉水资源,利用GMS软件根据研究区内钻孔资料以及已有的地质水文地质条件建立了靖宇自然保护区的三维地质结构模型,但此模型不能真实的反映出研究区特有的火山群地貌,因此又利用MAPGIS软件根据研究区地形图矢量化的等高线建立了DEM数字高程模型,DEM模型能较清楚地反映研究区地面的真实信息。因此基于DEM模型的三维地质结构模型不仅能模拟研究区地层情况,还能清晰地模拟出研究区地表起伏状况,尤其是对火山群地貌的模拟。这两种模型的结合为地形起伏较大、地形较复杂地区难模拟的问题提供了一种解决方法。