试验温室温湿度系统建模研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wufj77
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
现代温室特殊的结构及材料(透光、密闭、保温等)形成了一个与外界大气候环境相对隔离的特殊的内部小气候环境,影响温室小气候环境的环境因子主要包括光辐射、温度、湿度、CO<,2>浓度、空气流速等,它受到温室外气象环境条件、温室结构及材料特性、温室环境调控设备、温室内作物生理活动以及人为干扰等因素的影响。温室小气候环境具有强非线性、大时滞、强耦合、强干扰、时变等特点,是一个非常复杂的动力学系统。 为深入理解和把握温室小气候系统的动力学特性,特别是非线性和时变特性,从而更好地设计温室小气候计算机实时监控系统,需要对其进行建模、仿真和分析。温室小气候调控,是现代温室生产控制中最重要最基础的组成部分之一。研究温室小气候建模,是建立适合我国气候特征、能够自动调控温室小气候的可控环境农业的基础。 本文首先介绍国内外现代温室产业发展概况,阐述温室小气候的特点及其研究意义,简述温室小气候建模领域研究进展与成果,并提出存在的不足之处和需要深入研究的问题。 机理建模是温室小气候系统建模最基本的方法。基于传热学、传质学等物理学定律和蒸腾作用、呼吸作用、光合作用等作物生理学原理分析温室小气候系统机理,通过能量平衡建立温室温度系统机理模型,通过物质平衡建立温室湿度系统机理模型;然后对机理模型进行分析,总结机理模型的优点和局限性,并获取一些先验知识以指导试验建模工作。 在分析温室小气候系统机理模型的基础上,分别采用ARMAX和ARIMAX两种线性自回归滑动平均模型描述多输入单输出的温室温度系统和湿度系统。选择温室外温度、相对湿度、太阳辐射强度和风速(可忽略)作为系统扰动输入,选择温室内温度和相对湿度作为系统输出。采用统计假设检验和模型拟合度分析相结合的方法确定模型结构,采用渐消记忆递推增广最小二乘法(RELS)在线辨识模型参数,并构造智能监督级监控在线建模过程。最后对4输入或3输入(忽略风速)的ARMAX或ARIMAX相互组合共4种模型的在线建模及仿真结果进行对比分析。 为进一步改进对温室小气候系统动力学特性(特别是非线性和时变特性)的实时跟踪效果,本文又采用一种非线性函数拟合方法——加权最小二乘支持向量机回归(WLS-SVMR)进行在线建模。采用非线性模型——支持向量机回归(SVMR)决策函数描述温室温度系统和湿度系统;选择温室外温度、相对湿度、太阳辐射强度和风速(可忽略)作为模型扰动输入变量(4输入或3输入),选择温室内温度和相对湿度作为模型输出变量;采用WLS-SVMR方法在线辨识非线性模型参数。最后将加权最小二乘支持向量机回归(WLS-SVMR)方法和基于智能监督级的渐消记忆递推增广最小二乘(RELS)方法的在线建模及仿真结果进行对比分析。最后,总结全文,指出本课题研究的创新点,提出现有工作仍需继续改进之处,并对温室小气候建模领域的研究工作进行设想和展望。
其他文献
学位
多相流测量广泛地存在于石油、化工等工业领域。高精度、实时在线多相流测量对于生产过程安全高效地运行、控制与管理具有重要意义。本文主要讨论了多相流射线CT系统的基本理
交流电机的现代电气传动是应用最广泛的机电系统,但交流电机是一种典型的非线性对象,不仅具有自身的一些参数以及外部负载都具有不确定性,还有磁饱和、复杂的静动摩擦等问题。本文主要研究交流永磁同步电动机的位置伺服控制系统,从能量平衡的观点出发,运用哈密顿系统理论中的互联和阻尼配置的无源性控制(IDA-PBC)方法进行了伺服系统设计,同时对所设计的系统在Matlab/Simulink的软件环境下进行仿真,通
随着科技的发展,智能假肢逐渐代替之前的低级假肢。其主要特点是能根据外界环境变化自动调整步频、扭矩等参数。但是,它不能随意地随着步频、膝关节角度的变化而变化。本课题
本文基于滑模变结构控制方法对串联型感应加热电源的负载电流进行控制。简要叙述了用于感应加热系统的各种控制方法的优势和缺陷,采用滑模变结构控制方法对负载电流进行控制。通过分析感应加热电源的串联谐振负载电路,建立离散数学模型,确定积分滑模切换函数和控制律;采用TMS320LF2407A数字信号处理器(DSP),实现控制过程;负载电流经霍尔传感器、A/D转换后送入DSP进行滑模变结构控制运算,输出占空比可
机器人技术体现了一个国家的科学技术发展和创新能力的水平,路径规划是机器人研究领域的一个重要分支,对机器人产业的发展有较大的促进作用。路径规划是指在一个存在障碍物的
近年来,由于生物信息学的迅猛发展,大量的生物学数据亟待矫正、管理、解释以及充分的利用,而机器学习正适合这类数据量大、含有噪声的模式。许多机器学习算法也已经被成功地用来
随着嵌入式系统得到越来越广泛的应用与越来越深入的研究,其发展已经开始从传统的第三发展阶段进入一个新的阶段:与网络相结合的时代(这里的网络包括局域网LAN和英特网Intern
语音识别是一个复杂的非线性过程,基于线性系统理论的语音识别方法如隐马尔可夫模型(HMM)等技术的局限性逐渐凸现。随着人工神经网络的非线性理论研究和应用的逐渐深入,基于ANN
作为众多计算机视觉的基础,运动目标检测技术已成为智能监控系统、目标识别、人机交互以及场景分析等涉及图像和视频分析理解方向的一个重点研究问题。运动目标检测的任务,是