现代温室生产过程中提高光合作用效率是促进生产的关键,因此研究植物光合作用的建模和控制非常重要。而目前温室调控策略无法实时反馈作物生理状态,通常依赖于专家经验和先验性数据,忽略了植物对自身生长信息的感知,从而脱离了作物的实时生理需求,因此基于作物实时生长状态的控制策略有重要的研究价值。解释性模型能否行之有效,需要对模型结构进行可靠性分析,以此为依据优化模型结构来保证实验测量值能有效估计待求状态量。当前作物生长控制的难点在于环境因子影响存在着耦合现象,利用先进控制手段调控设备来提供作物所需最优化环境,同时兼顾能耗成本,达到温室所需的最优经济效益,这对于温室控制技术的推广和应用水平的提高极具价值。围绕该难点,本论文的主要工作如下:1.针对目前光合作用光化学反应中物质的实时变化量缺乏具有在线测试功能的传感器来直接测量,且软测量的状态估计结果的可靠性无法保证的问题,引入了非线性系统的可观测度来评价状态估计的可靠性。首先基于植物光化学反应动力学机理建模,并针对现有的可观测度方法存在由于不同状态分量的量纲不同而引起的可观测度难以直接比对的问题,采用量级影响因子和对数归一化的方法消除量级影响以改进对模型的可观测度衡量,将仿真的叶绿素荧光值作为外观测量的理论值,以此为标准对系统做状态递推估计分析及其可靠性评价,利用仿真实验,验证了该评价方法的有效性。2.针对目前缺乏光照强度和温度耦合作用下光合作用活动的建模和控制优化的问题,研究了不同光强梯度及温度条件下光合系统II活动的建模,以阿伦尼乌斯公式来表达温度对于光合作用的影响,以叶绿素荧光值作为输出信号来建立模型,通过列文伯格-马夸尔特算法辨识模型中的参数,通过仿真值和实际实验数据的对比验证模型的有效性,通过粒子群算法对光温耦合参数进行了静态优化,为温室进一步实现高效率控制提供理论基础。3.针对目前温室优化控制中缺乏面向植物机理的控制方法,采用了状态相关黎卡提方程（SDRE）控制律来实现对作物生理状态变化的稳态控制,并分析了控制性能和目前基于植物实时生理需求进行调控的难点和缺陷,在温室综合控制系统中,实现最佳作物产量和能耗目标形成了多目标相容性控制方法,利用帕累托最优解的思想进行了仿真,得到了帕累托前沿集,并通过3维粒子群算法对综合动态光温参数进行了动态寻优。