[发明专利]一种基于CFD数值模拟的温室控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及现代温室自动控制技术领域，特别涉及一种基于CFD数值模拟的温室控制方法。 

背景技术

随着我国现代都市农业的快速发展，智能温室由于其高效高产和易于管理，得到了越来越普遍的应用。对于智能温室的自动控制，目前95％以上的智能温室控制依旧采用比例-积分-微分（Proportion Integration Differentiation，简称PID）控制方式。PID控制已经在工业控制中大量应用。但是相对于工业生产条件的相对稳定，温室的影响因素要更加复杂和易变。不同地域气候、季节、温室结构形状以及内部环境控制设备的差异及布局等种种因素，都会极大的影响PID参数。温室的PID参数往往有若干套，在不同时段或季节，采用不同的PID参数。PID参数是温室PID控制算法的核心，但由于温室本身千变万化的外形结构及控制设备，以及其所处地域不同的气候条件，确定一套高效的PID控制参数是相当困难的。通常是专业工程人员在温室现场，根据气候条件整定出若干套参数，是一个耗费精力及时间的过程。若温室内由于各种原因更改了环境设备，所有的PID参数都需要专业工程人员重新进行整定。其整定过程复杂且耗时，且高度依赖于温室现场的调试。其更大的劣势是调试现场的外部气象条件是相对固定的，对于季节变化后的外部气象环境难以提前考虑。虽然有研究或实验通过自适应参数整定，但并不成熟，且效果难以保证。所以目前温室仍然依赖于经验，然后在实际温室中进行试验确定PID参数。 

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于CFD数值模拟的温室控制方法，用于解决现有技术中PID参数整定的效率低、效果差的问题。 

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于CFD数值模拟的温室控制方法，包括：为所述温室建立CAD模型；为所述CAD模型设定边界条件；在所述CAD模型中指定监测点；为所述CAD模型中的环境设备设置PID控制参数初值；使用CFD根据所述边界条件和所述PID控制参数初值模拟计算所述监测点的环境指标数值；调整所述PID控制参数使所述监测点的环境指标数值达到目标值；根据所述调整后的PID控制所述温室。 

优选地，上述实施方式中边界条件包括温室自身要素、温室内部环境要素和温室外部环 境要素。 

如上所述，本发明的完整的发明名称，具有以下有益效果：PID参数整定通过计算模拟和计算实现，效率高。根据优选的实施方式，对温室的PID参数整定能更精确。工程师不用到温室现场，或者温室处于设计阶段就可确定温室的PID控制参数。 

附图说明

图1显示为根据本发明基于CFD数值模拟的温室控制方法实施例的流程图； 

图2显示为根据图1所示实施例中步骤S1建立的温室CAD模型图。 

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。 

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。 

计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）通过将所研究流体区域（气体或液体）区域划分为适当数量的二维或三维网格单元，运用有限元或有限体积法将质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及附加的湍流方程离散到每一个单元上，组装所有的方程组，然后在整个域中以矩阵运算的方法求解所有的方程。本发明运用CFD来计算温室内空气的温度场及流动场，进而预测出实际温室中的气候因子的变化过程。通过改变CFD计算过程中的计算条件，可灵活的预测及处理实际温室在运转过程中可能遇到的各种气象条件，为保证温室的正常和安全生产，提前做好精细的应对措施。