本论文是“设施园艺实用智能化温室的研究与开发”(浙江省重大科技攻关招标项目021102542)的组成部分。通过对温室温度控制算法和基于Web的温室作物栽培管理专家系统的研究,帮助温室管理者对温室栽培的各个环节进行科学的安排和管理,提高温室的栽培和管理水平,创造更大的经济效益和社会效益。 温室环境系统是一个多变量、大惯性、非线性的系统,且存在交连、纯时延等现象。同时温室控制系统属于半开放系统,其关键技术是环境控制。环境控制有时单靠人工是无法实现的。所以实现自动化是温室设施发展的必然趋势。其中,温室温度的控制是被控参数中最重要的一个。而且温室的温度受综合环境的影响,所以很难对这类系统建立数学模型及用经典控制或现代控制方法实现精确控制。另外,专家系统的应用一直是人工智能领域的一个热点。而农业专家系统是农业领域具有农业技术指导的专家系统,如果把农业专家系统移植到Internet上,就会使更多的人来使用农业专家系统。这样一方面加快信息知识的传播,另一方面促进农业专家系统的发展。 本论文通过对国内外设施农业现状以及温室温度控制算法的总结,针对温室温度PI控制的缺点,研究了PI的优化控制算法——修正模型的Smith补偿控制和二次型单神经元参数优化控制;它们对PI控制的改进创新,提高了系统的稳定性。论文针对我国大多采用两输入单输出的模糊控制,创新性地研究了温室温度的两输入两输出的模糊控制器,并且设计了模糊控制的过程。同时结合PI和模糊控制,研究了模糊PI控制的两种方法,来实现温室温度的控制。 论文利用修正模型的Smith补偿算法解决PI控制的时滞问题,采用二次型单神经元方法优化PI各参数,并且通过MATLAB仿真,结果表明,控制系统经过Smith预估补偿后,闭环系统消除了时滞环节对控制品质的不利影响;控制过程仅在时间上推迟了,系统的过波过程形状与品质和无时滞的完全相同,达到了纯滞后特性的补偿作用。基于单神经元的PI参数优化控制使PI控制系统响应速度快、超调量减小,提高了系统的稳定性。 论文针对温室温度PI控制很难建立一个精确的数学模型来表示的缺点,提出用模糊控制来解决这个问题。模糊控制器采用两个输入表示温度误差和误差变化,两个输出来控制温室的加热和开窗变量。模糊规则简单,模糊系统具有扩展性、系统的鲁棒性强,适合于非线性、时变、滞后系统的控制。