基于CFD非稳态模型的温室温度预测控制

以Venlo温室内温度场为研究对象,提出了一种基于计算流体动力学(CFD)非稳态模拟模型的预测控制方法。CFD模型作为虚拟温室环境,将其非稳态模拟产生的时间序列数据代替真实的物理试验数据,结合系统辨识理论将CFD模型转换成基于数据的系统控制模型,实现基于CFD的温室温度预测控制。仿真结果表明,基于CFD的预测控制实现温室温度控制的平均偏差为2.65℃,标准偏差为3.27℃,可将室内温度平稳有效地控制在作物生长允许的温度范围内。系统辨识、控制算法和CFD技术的结合,提高了控制器设计的效率,丰富了温室控制系统的设计方法。     

温室环境控制与温室模拟模型研究现状分

综述了温室环境控制系统、控制策略及环境模拟等研究领域的发展状况.目前温室环境主要采用多处理器的分布式控制系统,控制器以结构通用、价格便宜的单片机为主,也可应用工业控制器,但工业控制器的价格较高.环境控制的研究重点是控制系统的智能化和信号传输的无线化,无线传输适合温室特点,为现场布线及后期维护带来方便.通过模拟模型可以了解结构特征、气象条件及作物生长等对温室环境的影响.综合考虑环境因子、作物生长及经济性的三级模型尚难以达到,目前主要还是采用分段式控制和人工设定相结合的方法.不必过分强调后级控制的精度,应结合作物生长模型进行环境优化调控并注意温室生产的经济性,加强控制理论与温室生产过程的结合.     

温室自动控制系统中模糊控制器的设计

论述了一种基于T-S模型的多变量输入及多变量输出模糊控制器的设计，并将这种模糊控制应用于温室自动控制中。试验结果表明：这种模糊控制器对于时变、非线性、大惯量的温室系统是可行的。并且在温室控制中取得了很好的控制效果。此外，这种控制模式能降低系统的成本，提高整个系统的运行效率及可靠性。     

基于ESP8266的低成本物联网连栋温室控制管理系统设计

针对现有物联网温室自动控制水平较低,管理模式落后,通信结构复杂,建网成本高等缺点,设计一种基于ESP8266的低成本物联网连栋温室控制管理系统。首先,给出系统的总体架构,并详细设计环境因子感知层、控制传输层和应用管理层;其次,以STM32作为温室内的控制器,对系统的硬件结构进行设计;进而,基于Qt Creator开发环境,设计远程监控端控制管理软件;最后,通过搭建物联网温室模拟试验装置,对本文所设计系统的可行性进行验证。试验结果表明,本系统所设计的低成本物联网温室控制管理系统可有效实现各环境因子的实时采集、控制与管理。     

大型喷杆喷雾机钟摆式主被动悬架自适应鲁棒控制研究

针对大型喷雾机喷杆钟摆式主被动悬架系统存在的参数不确定性和随机干扰导致控制精度低、稳定性差的问题,对基于模型补偿的自适应鲁棒控制算法进行研究。建立了钟摆式主被动悬架的非线性动力学模型和调节机构几何方程,基于模型设计了自适应鲁棒控制器,综合悬架系统和电液位置伺服系统模型中存在的参数不确定性,同时兼顾系统未补偿的摩擦力和外部扰动等不确定非线性因素,通过理论分析和试验证明,在同时存在模型参数不确定和不确定非线性的情况下,设计的控制器可以保证系统输出跟踪控制的暂态性能和稳态精度。以单出杆液压作动器驱动的28m大型喷杆主被动悬架为例,借助建立的大型喷杆悬架半实物仿真平台进行了控制算法的试验验证,并使用Stewart六自由度运动平台模拟底盘的运动干扰,与反馈线性化控制器、鲁棒反馈控制器、PID控制器进行了试验对比,结果表明,设计的基于模型补偿的自适应鲁棒控制器最大跟踪误差0.148°,而反馈线性化控制器最大跟踪误差0.201°,鲁棒反馈控制器最大跟踪误差0.51°,PID控制器最大跟踪误差0.48°。设计的控制器在同时存在参数不确定性和扰动的情况下,使用较小的反馈增益能够保证渐进跟踪性能和稳态跟踪精度。     

基于总线技术和GPRS的温室环境远程监控系统设计

设计了一种基于GPRS和CC-Link现场总线的温室环境远程监控系统,利用GPRS和CC-Link现场总线实现主控制器与远程监控中心、现场设备之间的通讯链接。采用无线通信模块对温室的环境因子(温度、湿度、CO2、风速以及光照度等参数)进行采集和远程控制,通过人机界面或上位机对温室内的相关参数进行设定,并将设定值与实时数值进行比较运算,其结果用于控制远程设备站的执行器,以实现温室内的空气流动,使得各个参量均衡调节。试验表明,该方案适合远距离温室环境的监控,系统结构简单、可靠性高、维护方便。     

基于分段控制策略的温室智能测控系统设

以PID算法和模糊控制理论相结合的分段控制理论为控制策略,嵌入温室作物生长模型和栽培专家知识,基于RS485总线,设计了一个分布式温室智能测控系统,对温室生产环境因子进行实时监测、分析、智能决策输出,调节温室控制设备,创造最佳的温室作物生长环境条件.实践证明,分段控制算法使控制输出准确跟踪设置值.     

温室温度精确反馈线性化预测控制

温室温度系统具有强非线性特性,通常会导致模型预测控制算法操作复杂,不适宜实际生产应用。针对此问题,提出了基于输入输出精确线性化的温度预测控制算法。根据能量平衡定律,构建了温室温度系统机理模型,将其转换为仿射非线性系统;利用微分几何理论,获得非线性状态反馈控制律,实现了原系统输入输出的精确线性化;在此线性化系统的基础上,设计了预测控制器,使温度跟踪误差与加热损耗的加权和达到最小。仿真结果表明:精确反馈线性化预测控制系统能够综合权衡控制精度与运行能耗,调控效果良好。     

温室温度多模糊控制器切换控制研究与实现

针对周年生产的温室控温系统在一年四季需要不断更换不同控温方案的问题,设计了一种基于多模糊控制器的切换控制方法.该方法通过对系统整体规划并制定一系列针对不同环境状态的不同控温方式的切换规则,结合对各个设备的模糊控制,实现对整个温室系统温度的实时精准控制.仿真实验结果表明,该方法非常适用于周年生产的温室控温系统,在运行过程中整个系统表现出良好的控制品质,实现了对温室系统经济、有效和节能的控温目的.     

电液位置伺服系统干扰抑制问题的H∞控制

运用H∞控制理论，建立了电液位置控制系统H∞控制模型和电液位置伺服系统的抗干扰问题的最优指标，定义了功能评价指标，论述了加权矩阵的确定方法，并对该模型求解，设计出电液位置控制系统干扰抑制问题的H∞控制器。仿真表明，运用该控制器可抑制干扰信号，消除系统中参数变化及不确定因素的影响，当负载发生变化时，系统具有很强的鲁棒性，表明了H∞控制器的有效性。     

农机导航自校正模型控制方法研究

针对运动学模型中的近似条件对模型控制方法曲线路径跟踪精度的影响,提出了一种农机导航自校正模型控制方法。该方法采用模型控制方法设计控制律,并采用模糊控制方法自适应地在线调节模型控制律的控制量。农业机械的路径跟踪实验结果表明,该方法既保留了模型控制方法在直线路径跟踪方面的优点,又弥补了模型控制方法在曲线路径跟踪方面的缺陷。当速度为1.0 m/s时,直线路径跟踪最大横向偏差小于0.064 9 m,曲线路径跟踪的最大横向偏差小于0.185 7 m。     

RWCK-I型日光温室温度自动控制器

为实现日光温室大棚温度自动调节与控制,研制了RWCK-I型日光温室温度自动控制器,阐述了设计该控制器所依据的基本原理以及系统的主要特点,介绍了温控系统的主要组成部分和工作过程.     

基于主动制动的车辆稳定性系统最优控制策略

引入分层控制概念设计了横摆力矩控制和滑移率控制相结合的车辆稳定性控制系统.建立了侧偏角和横摆角速度具有最佳输出响应的车辆理想模型,采用前馈与反馈控制相结合跟踪理想模型的控制策略,基于最优控制理论设计横摆力矩控制器.通过设计理想滑移率分配模块确定下层滑移率控制器理想值,基于模糊控制理论设计滑移率控制器.在Matlab/Simulink平台上建立8自由度非线性车辆模型,分别在低附着和高附着路面条件下进行了仿真分析.结果表明:采用分层控制可以很好地实现车辆所需横摆力矩,有效地控制车辆质心侧偏角和横摆角速度跟踪理想模型,瞬态及稳态响应良好,改善了车辆操纵稳定性.     

电脑孵化机多变量模糊专家控制

基于现代家禽孵化工艺要求,将复杂的多变量耦合孵化过程控制系统分解成风门控制子系统、加热控制子系统和加湿控制子系统,提出一种多变量模糊专家控制器及其解耦设计方法,成功地应用于家禽孵化设备,实现了孵化机模糊专家计算机控制系统,提高了孵化机的控制性能和自动化水平,从而提高了孵化率,减少了弱雏数量,并减轻了工人的劳动强度。     

基于PLC的太阳能干燥控制系统

针对无辅助加热装置的太阳能干燥系统在操作与控制方面存在精度低、自动化程度不高以及人工劳动强度大的问题,设计了以PLC为控制核心的模糊控制器.该控制器采用模糊控制方法,来提高试验精度和可靠性,为进一步研究太阳能干燥提供依据.试验表明,采用模糊控制方法来实现太阳能干燥过程是可行的,控制器能及时调整系统的变化,实时性好.     

水稻直播机自动驾驶模糊自适应控制方法

为了提高在水田等恶劣环境下作业的自主导航水稻直播机的性能,提出了一种利用模糊逻辑推理自适应调整PD控制器参数Kd的最优控制方法。首先根据水稻直播机的运动学模型,建立链式空间状态模型;然后基于链式空间状态模型,设计了PD控制器,并根据现场实验确定了参数Kp、Kd的取值范围,通过仿真得出了Kp和Kd的值,以及两者比值对系统稳定性和响应速度的影响;最后,提出了模糊自适应控制方法。仿真结果表明,相对于固定参数的PD控制器,模糊自适应控制方法超调较小、上线速度更快、稳定性较好。实地实验结果表明,该方法在水泥路面上平均绝对横向偏差小于0.021 m,水田直线跟踪平均绝对偏差小于0.040 m,与传统的PD控制和纯追踪控制相比,能够有效提高自主导航控制系统的稳定性和快速性。     

日光温室群监控系统设计

为了解决传统温室群管理困难、调控复杂等问题,设计开发日光温室群监控系统。采用可编程控制器(PLC)作为系统主控制器,控制各温室内的控制节点,实现温室环境调控的自动化运行;应用无线通讯技术实现温室各模块之间的数据通讯;设计MCGS组态监控界面,实现温室群各执行设备的现场实时调控;设计PID通风控制器,利用粒子群算法优化控制参数,精确调控温室内湿度;应用巨控智能远传模块(GRM500)开发远程上位机数据管理系统,设计远程图形控制界面,实现温室的集群调控。测试结果表明,系统能够完成设计目标,自动化和智能化程度较高,便于用户管理温室群。     

基于LXI网络的温室信息远程访问系统设计

针对传统温室控制在远程控制中存在的局限性,构建了一种基于以太网的新型检测平台-LXI (LAN Extension for Instrumentation, 局域网的仪器扩展),它能远程获取温室的环境信息.该系统由上位管理机、网络芯片STE100和智能节点组成,采用LXI网络拓扑结构的总线方式, 以ARM966ES微处理器 STR912为控制器.该系统软件主要是实现 uCLinux 内核的移植和Web远端信息的访问, 客户端用户只需要通过 Internet 远程连接即可访问温室的环境信息.     

基于灰熵关联分析的温室智能调控系统研究

[目的]解决传统温室环境参数较难控制、水肥利用效率低等问题.[方法]引入灰色熵权理论,将各种环境要素视为不确定型多属性决策,计算与理想情况的接近度,建立了评价植物生长环境要素的数学模型;通过无线传感网络片上系统CC2530与传感器、物联网相结合,设计温室环境调控系统,调配温湿度、光照等各生长要素达到最优值,从而给植物配...