基于积温理论的温室温度混杂系统的预测控制

温室温度系统作为典型的混杂系统,其输入包括离散的设备控制量以及可测不可控的多个室外环境扰动量。本文针对温室温度混杂系统,建立切换系统模型,基于此模型设计多输入预测控制。首先分别在4种离散状态(保温模式、自然通风模式、强制通风模式、湿帘-风机模式)下确定模型的主相关输入,采用带遗忘因子的递推最小二乘建立子模型。然后设计预测控制器,利用双周期积温法规划预测控制设定值。求解多输入预测控制控制量问题为NP-hard问题,采用最优化剪枝法优化搜索。最后在试验温室应用控制算法,实验结果表明,多输入预测控制算法可以有效调控温室内温度,并且由于积温理论动态规划预测控制设定值,可减少设备的切换次数,降低能耗。     

温室测控系统开关设备优化组合预测控制方法

考虑开关设备组合作用下温室测控系统的非线性动态特性,提出了结构简单、不需复杂数值计算的离散预测模型,在不小于最大时滞时域内设备组合不变情况下,对设备组合进行滚动优化预测控制,从而大大简化了温室测控系统预测控制算法的复杂性,缓解了测控系统分布大时滞问题。仿真分析和温度的均方差表明,对分布式、大时延温室测控系统的优化组合预测控制方法是有效的。     

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.     

基于模糊规则的温室微喷控制系统研究

针对温室微喷系统控制算法不稳定、适应能力差等问题,利用模糊规则设计了一种平滑切换控制算法;利用阶跃建模方法搭建微喷量与空气湿度的数学模型,简化了温室空气湿度模型;最后将WiFi和ZigBee传输技术结合来搭建温室远程控制系统.Matlab/Simulink仿真实验结果表明,模糊切换控制策略比传统模糊PID控制拥有更小的...     

温室大棚温湿度模糊解耦控制系统设计与仿真

温室环境系统是一个多变量、非线性、时变和滞后的系统,各变量之间具有耦合关系,很难建立精确的数学模型。其中,温度和湿度的变化是最基本的因子,对农业作物影响最为显著。为此,采用模糊控制方法,通过建立模糊控制系统模型和对模糊控制器的设计,引入解耦参数,实现了该系统的温湿度解耦控制,使系统的温湿度控制精度大大提高。实验结果表明:当温室温湿度设定值分别为20℃和70%时,温湿度变化超调量较小,控制过程比较平稳,系统环境达到了作物生长的需求。     

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.     

基于PSO-LM-RBF温室温湿度预测

为了提高对北方温室温湿度预测的精度,采用温室内外的气象数据作为输入,以温室的温湿度分别作为输出,提出了基于PSO-LM-RBF的温室温度和湿度预测模型,并且通过仿真实验对该模型的性能进行评估,其中实验的输入数据为天津某温室3月份的连续实测数据。通过仿真实验得到更高的预测精度,证明了该方案的可行性。此模型可以用于温室温湿度的预测控制。     

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。     

基于MPC的插秧机路径跟踪控制算法研究

针对国内自动驾驶插秧机路径跟踪精度不高的现象，提出一种基于线性时变模型预测控制的路径跟踪方法。将建立的非线性插秧机运动学模型进行线性化和离散化处理，并基于此模型进行模型预测路径跟踪控制；建立以控制增量为状态量的目标函数；考虑系统控制量和控制增量的约束条件，将目标函数求解转为带约束的二次规划问题；采用内点法进行求解，将所得控制序列第一个元素作用于系统，并且不断重复以上过程实现最优控制。在MATLAB/Simulink环境下，搭建上述模型预测控制器系统仿真，并与路径跟踪效果良好的Stanley控制算法对比，结果表明，上述模型预测控制器优于Stanley控制算法。采用卫星信号接收机、电动方向盘和转角传感器，改造井关PZ60型插秧机，搭建插秧机自动驾驶试验平台，进行田间试验，试验结果表明，基于线性时变模型预测控制器能够使自动驾驶插秧机车速1 m/s时，有效进行路径跟踪，直线段跟踪误差最大2.02 cm，满足插秧机自动驾驶路径跟踪精度要求。     

冬枣恒温库温度检测系统设计-基于数字温度传感DS18B20

介绍了基于89C52单片机和数字温度传感器芯片DS18B20的冬枣恒温库温度监测系统的设计。实际应用表明:该系统具有硬件接线简单、成本低、体积小、测量精度高以及抗干扰能力强等优点;温度的监测范围为-55～+125℃,-10～+85℃范围里的误差在0.5℃以内,具有很好的应用推广价值。     

沙棘木蠹蛾蛹的发育起点温度和有效积温研究

通过室外变温和室内恒温 2种不同的方法对沙棘木蠹蛾蛹的有效积温和发育起点温度进行了测定 ,结果表明 :变温条件下蛹的发育起点温度为 15.4 81°C,有效积温为 2 0 2 .356± 13.0 57日度 ;恒温条件下蛹的发育起点温度为 12 .0 55°C,有效积温为 2 95.2 0 3± 4 .0 94日度。蛹发育的最适温度为 2 1°C     

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.     

行星齿轮轮齿本体温度场与闪温研究

利用齿轮啮合、摩擦学、传热学、赫兹接触等理论,研究了啮合过程中行星齿轮轮齿接触面的相对滑动速度及齿面摩擦因数的变化规律,推导了行星齿轮轮齿齿面接触应力模型。精确计算了轮齿不同啮合位置的摩擦热流密度以及轮齿端面、轮齿齿面等区域的对流换热系数。建立了轮齿本体温度场有限元分析模型,获得了行星齿轮轮齿稳态温度场。分析了标准齿廓和修形齿廓对接触应力及温度场的影响。在稳态热分析的基础上,采用有限元法进行瞬态热分析,得到了啮合过程中轮齿齿面瞬时温度分布。     

辣椒恒温与控温热风干燥对比试验研究

为了找出相对较好的热风干燥辣椒的工艺,进行了恒温热风干燥和分阶段控制温度热风干燥两种方法的对比试验研究。试验结果表明,在两种方法下,辣椒干燥后的品质相差不大,但是在分阶段控制温度条件下,辣椒干燥速率较快、干燥能耗较低。试验所得最优的辣椒干燥工艺是:初始温度为45℃,150min后迅速升温至60℃,风速为1.2 m/s,辣椒达到安全含水率的总干燥时间为420 min。     

温度系统中的智能PID控制

由于程序升温对象在不同温区其数学模型不同,而传统的PID控制方法难以保证控制质量。为此,介绍了在可编程调节器(SLPC)构成的热电偶检定炉温度控制系统中采用智能PID控制的方法,其将批量PID控制方法应用于该系统,使得给定值不断大幅度变化的随动系统的控制做到快速无超调。实验结果表明,控制效果较以往同类系统有了很大的提高。     

日光温室内温度特点及其变化规律研究

对日光温室内的活动积温、气温、地温的季节变化、日变化,气、地温的空间分布规律,气、地温之间的关系进行了较为系统的研究;并对各季节日光温室内外气温的关系,日光温室内气温与时间的关系进行了回归相关分析,建立了相应的回归方程。利用该组方程可以对各季日光温室内的气温进行估算分析。     

五道沟地区1971—2020年地温月尺度变化及其对气温的响应

【目的】研究五道沟地区1971—2020年0～320 cm土层月平均地温变化及其对气温的响应。【方法】利用五道沟水文实验站1971—2020年月平均气温和月0～320 cm(0、10、40、80、160、320 cm)土层地温资料,采用线性倾向估计、M-K检验以及Morlet小波分析等方法,分析了该地区1971—2020年0～320 cm土层温度月尺度变化规律及其对气温的响应。【结果】(1)五道沟实验站1971—2020年各土层地温趋势变化,除6—9月,其余月份均呈增加的趋势,最大增幅在3月,最小增幅在10月;0～160 cm土层地温总体呈上升的趋势,0 cm增幅最大,160 cm增幅最小,320 cm总体呈下降趋势。(2)利用小波分析可知各层年均地温具有明显的3～6、8～12 a和15～25 a周期变化,其中以3～6 a和8～12 a尺度为主周期。(3)M-K突变检验表明,0、10、80、160 cm和320 cm各层年均地温均发生突变,突变的年份分别在2013、2016、2019、2017年和1972年,其中0、10 cm和80 cm土层突变后地温显著性上升。(4)不同深度的月平均...     

高精度数显温度测量控制器

控制系统用双向可控硅作无触点控制开关,并用光电耦合器将高、低压隔离,既安全又节能。为此,用集成电路温度传感器AD590、A/D转换器7107及光电耦合器等器件,制作了高精度数显温度测量控制器。该测温控制器的特点是:电路简单、易制作、工作稳定可靠,测温控温范围为-55°～ 150℃,测温精度为0.1℃,高亮度显示,适用于工农业自动控制中测温控制。     

热带高温地区碾压混凝土重力坝温控措施

为了研究在高温环境下浇筑大坝混凝土时,控制浇筑温度和通冷却水等常用温控措施的效果、探索适用于高温施工环境的温控措施,利用有限元法对某一位于热带高温地区的碾压混凝土重力坝进行了施工期和运行期的全过程温度场和温度应力场仿真计算,对比分析了不同冷却水水温和浇筑温度下的坝体温度场和温度应力场.计算结果表明,坝体温度应力受浇筑温度和冷却水水温影响较大,将坝体基础约束区的浇筑温度从25℃降低到23℃、冷却水水温从20℃降低到15℃时,坝体最高温度从36.9℃降低到了34.6℃、最大温度应力从1.64MPa降低到了1.40MPa,此结果满足该大坝温控防裂要求.由此可见,在高温地区建混凝土坝时,在相对较高的浇筑温度和冷却水水温的施工条件下,坝体的温度和温度应力可得到有效控制.研究成果对简化温控措施、缩短工期、减少投资有重要参考意义.