基于多變量控制的智能溫室控制系統(tǒng).pdf

1、溫室環(huán)境系統(tǒng)是一個非線性、時變、滯后的復(fù)雜大系統(tǒng)，難以建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型且系統(tǒng)中存在大量的干擾，并且其中的過程對象溫度與濕度均為強耦合和大滯后過程。簡單的單輸入單輸出控制策略以及傳統(tǒng)的PID控制算法在控制智能溫室大棚控制系統(tǒng)中的大滯后過程時常常會有振蕩和超調(diào)等現(xiàn)象，并且魯棒性不佳。本文根據(jù)溫室環(huán)境控制的特點，提出了一種基于多變量控制的預(yù)測 PI和動態(tài)解耦控制的設(shè)計方案，將傳統(tǒng)的解耦控制系統(tǒng)加以改進，并將預(yù)測 PI算法結(jié)合到此控制策略中進

2、行理論研究和在線仿真，得到的良好仿真結(jié)果表明基于預(yù)測 PI的解耦控制策略具有良好的穩(wěn)定性和魯棒性且抗干擾能力強，具有一定的實際意義。本文以此為研究背景，對多變量的溫室大棚的先進控制算法進行理論分析和設(shè)計，其主要內(nèi)容分為如下三個部分：
　　1.針對強耦合過程，研究并提出了一種先進的動態(tài)解耦控制算法。其基本思想是先將系統(tǒng)進行動態(tài)解耦，消除系統(tǒng)變量之間的耦合，然后將解耦對象簡化為相互獨立的一階滯后對象，最后運用單變量算法設(shè)計這些一階滯后

3、對象的控制器。該算法與傳統(tǒng)解耦控制算法比較，其主要特點是動態(tài)解耦算法易于實現(xiàn)且可以和后面的先進控制算法有機的結(jié)合起來。
　　2.針對溫室大棚的大滯后過程，根據(jù)期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)，研究并提出了一種先進的預(yù)測PI控制器，這種控制器由兩部分組成，一項具有PI控制器的形式，另一項具有預(yù)測功能。這種控制器結(jié)構(gòu)簡單，可調(diào)參數(shù)少，參數(shù)的調(diào)節(jié)直觀、簡單，進行在線仿真后顯示它有良好的抗干擾性能和跟蹤性能，魯棒穩(wěn)定性能好，適合在工業(yè)生產(chǎn)中進行推廣和應(yīng)

4、用。
　　3.研究了先進控制算法在多變量的智能溫室大棚中的應(yīng)用，本文中的先進控制算法包括動態(tài)解耦控制算法和預(yù)測PI控制算法。首先針對溫室大棚的溫濕度對象過程的特點，分別建立了溫濕度過程對象的過程模型。其中過程模型均為一階時滯對象，先針對其強耦合現(xiàn)象采用動態(tài)解耦控制器；然后分別針對溫度和濕度的過程對象模型采用預(yù)測PI控制算法設(shè)計預(yù)測PI控制器。此外，本文還分析了智能溫室大棚的控制方案，實際的控制效果顯示先進的控制算法不僅能夠顯著提高