[發明專利]一種應用于溫室大棚的溫濕度先進控制方法

有效

• 申請號: 201410142916.0
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103941782A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 任正云;譚志君;陳一志;馮琪;郭朝偉;李娜
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

1.一種應用于溫室大棚的溫濕度先進控制方法，其特征在于，步驟為：

步驟1、建立溫室大棚溫濕度先進控制系統，該系統包括基于預測PI算法的溫度預測PI控制器與濕度預測PI控制器、基于對角解耦的解耦控制器及大棚溫濕度過程模型，人為給定需要大棚達到的溫度輸入信號SP1(t)及濕度輸入信號SP2(t)，計算得到溫度系統誤差Error1(t)及濕度系統誤差Error2(t)，Error1(t)=SP1(t)-PV1(t)，Error2(t)=SP2(t)-PV2(t)，PV1(t)及PV2(t)分別為溫室大棚溫濕度先進控制系統的輸出溫度及輸出濕度，即PV1(t)及PV2(t)分別為溫室大棚的實時溫度及實時濕度；

步驟2、將溫度系統誤差Error1(t)及濕度系統誤差Error2(t)分別做為溫度預測PI控制器及濕度預測PI控制器的輸入，得到溫度輸出信號0P1(t)及濕度輸出信號0P2(t)，溫度預測PI控制器或濕度預測PI控制器的輸入輸出關系為：

u(t)=K(1+1pTi)e(t)-1pTi[u(t)-u(t-L)],]]>其中，p為微分算子，e(t)、u(t)分別為溫度預測PI控制器或濕度預測PI控制器的輸入和輸出，K為過程增益的倒數，T_i為控制過程主導時間常數，L為控制過程滯后時間；

步驟3、設計解耦控制器的溫度傳遞函數D₁₁(s)、溫度對濕度影響傳遞函數D₁₂(s)、濕度對溫度影響傳遞函數D₂₁(s)及濕度傳遞函數D₂₂(s)，其中：

D₁₁(s)=e^-4s；D12(s)=8.2s+13(10,1s+1);D21(s)=1.1(9.2s+1)1.8(7.6s+1);]]>D₂₂(s)=e^-5s；

將溫度輸出信號OP1(t)做為溫度傳遞函數D₁₁(s)及濕度對溫度影響傳遞函數D₂₁(s)的輸入，將濕度輸出信號OP2(t)做為溫度對濕度影響傳遞函數D₁₂(s)及濕度傳遞函數D₂₂(s)的輸入，將溫度傳遞函數D₁₁(s)的輸出與溫度對濕度影響傳遞函數D₁₂(s)的輸出做卷積得到解耦后的溫度信號MV1(t)，將濕度對溫度影響傳遞函數D₂₁(s)的輸出與濕度傳遞函數D₂₂(s)的輸出做卷積得到解耦后的濕度信號MV2(t)；

步驟4、建立大棚溫度控制對象過程模型G_p11(s)、大棚溫度對濕度影響控制對象過程模型G_p12(s)、大棚濕度對溫度影響控制對象過程模型G_p21(s)及大棚濕度控制對象過程模型G_p22(s)，其中：

G_p11(s)的傳遞函數模型為：

G_p12(s)的傳遞函數模型為：

G_p21(s)的傳遞函數模型為：

G_p22(s)的傳遞函數模型為：

將溫度信號MV1(t)做為大棚溫度控制對象過程模型G_p11(s)及溫度影響控制對象過程模型G_p21(s)的輸入，將濕度信號MV2(t)做為大棚溫度對濕度影響控制對象過程模型G_p12(s)及大棚濕度控制對象過程模型G_p22(s)的輸入，將大棚溫度控制對象過程模型G_p11(s)的輸出與大棚溫度對濕度影響控制對象過程模型G_p12(s)的輸出做卷積得到輸出溫度PV1(t)，將大棚濕度對溫度影響控制對象過程模型G_p21(s)的輸出與大棚濕度控制對象過程模型G_p22(s)的輸出做卷積得到輸出濕度PV2(t)，將輸出溫度PV1(t)與輸出濕度PV2(t)反饋給溫度預測PI控制器與濕度預測PI控制器，最終使其與溫度輸入信號SP1(t)及濕度輸入信號SP2(t)的誤差逐步減小，趨于穩定接近于0。