[發(fā)明專利]一種植物工廠的智能控制方法及系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710770536.5
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107515531B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張勇;李文波
• 申請（專利權(quán)）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 北京中博世達專利商標(biāo)代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本發(fā)明的實施例提供一種植物工廠的智能控制方法及系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)，涉及智能控制領(lǐng)域，能夠通過Q學(xué)習(xí)算法自適應(yīng)的調(diào)整PID控制器的增益以使得植物生產(chǎn)環(huán)境達到最佳狀態(tài)；該植物工廠的智能控制方法包括：獲取植物生長環(huán)境的監(jiān)測參數(shù)與設(shè)定參數(shù)之間的誤差值；采用Q學(xué)習(xí)算法調(diào)整PID控制器的比例增益、積分增益以及微分增益；基于誤差值和調(diào)整后的比例增益、積分增益以及微分增益輸出對植物生長環(huán)境的控制系統(tǒng)的控制命令。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能控制領(lǐng)域，尤其涉及一種植物工廠的智能控制方法及系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

植物工廠是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段，是一種高投入、高技術(shù)、精裝備的生產(chǎn)體系，集生物技術(shù)、工程技術(shù)和系統(tǒng)管理于一體，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從自然生態(tài)束縛中脫離出來。按計劃周年性進行植物產(chǎn)品生產(chǎn)的工廠化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程中吸收應(yīng)用高新技術(shù)成果最具活力和潛力的領(lǐng)域之一，代表著未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。

其中，對于植物工廠中植物生育的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境條件都需要通過計算機進行自動控制，以便能夠?qū)崟r的對植物的生長進行監(jiān)控及調(diào)整，從而保證植物處于最適的生長環(huán)境中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例提供一種植物工廠的智能控制方法及系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠通過Q學(xué)習(xí)算法自適應(yīng)的調(diào)整PID控制器的增益以使得植物生產(chǎn)環(huán)境達到最佳狀態(tài)。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明實施例一方面提供一種植物工廠的智能控制方法，包括：獲取植物生長環(huán)境的監(jiān)測參數(shù)與設(shè)定參數(shù)之間的誤差值；采用Q學(xué)習(xí)算法調(diào)整PID控制器的比例增益、積分增益以及微分增益；基于所述誤差值和調(diào)整后的比例增益、積分增益以及微分增益輸出對植物生長環(huán)境的控制系統(tǒng)的控制命令。

進一步優(yōu)選的，所述采用Q學(xué)習(xí)算法調(diào)整PID控制器的比例增益、積分增益以及微分增益包括：根據(jù)關(guān)系式對當(dāng)前時刻狀態(tài)下的Q值表進行更新，并將當(dāng)前時刻的最優(yōu)行為策略對應(yīng)的動作作為PID控制器的優(yōu)化增益其中，x_t，k_t分別為當(dāng)前時刻的監(jiān)測參數(shù)和增益參數(shù)；x_t+1，k_t+1為下一時刻的監(jiān)測參數(shù)和增益參數(shù)；r_t+1為從當(dāng)前時刻的監(jiān)測參數(shù)x_t轉(zhuǎn)變到下一時刻的監(jiān)測參數(shù)x_t+1時的獎勵函數(shù)；γ為折扣因子；α為學(xué)習(xí)率，α∈(0，1]；增益參數(shù)k＝{k_p，k_i，k_d}，k_p比例增益、k_i積分增益、k_d微分增益。

進一步優(yōu)選的，所述獎勵函數(shù)r_t+1滿足關(guān)系式：其中，X_ref為設(shè)定參數(shù)；σ為標(biāo)準(zhǔn)方差。

進一步優(yōu)選的，所述智能控制方法還包括：從植物參數(shù)數(shù)據(jù)庫中選取所述植物生長環(huán)境的設(shè)定參數(shù)。

進一步優(yōu)選的，所述植物生長環(huán)境的監(jiān)測參數(shù)包括溫度測定值、濕度監(jiān)測值、CO₂濃度監(jiān)測值、營養(yǎng)液EC值、營養(yǎng)液PH值、光照強度值中的一種或多種。

本發(fā)明實施例另一方面還提供一種植物工廠的智能控制系統(tǒng)，包括：獲取模塊，用于獲取植物生長環(huán)境的監(jiān)測參數(shù)與設(shè)定參數(shù)之間的誤差值；智能模塊，用于采用Q學(xué)習(xí)算法調(diào)整PID控制器的比例增益、積分增益以及微分增益；所述PID控制器，用于基于所述誤差值和調(diào)整后的比例增益、積分增益以及微分增益輸出對植物生長環(huán)境的控制系統(tǒng)的控制命令。