[发明专利]一种应用于温室大棚的温湿度先进控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于温室大棚的温湿度先进控制方法，属于过程控制技术领域。

背景技术

温室大棚的主要用途是一种可以改变植物生长环境，根据作物生长的最佳生长条件，调节温室气候使之一年四季满足植物生长需要，不受气候和土壤条件的影响，能够避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所，并且能在有限的土地上周年地生产各种不同的蔬菜、鲜花等反季节作物的一种温室设施。

与行业其它过程比较，温室大棚是一个典型的多输入多输出(MIMO)复杂非线性系统，温室内各环境因子分布不均，具有非线性、时变性、大惯性和大滞后且相互耦合的特性，各环境因子的控制也并不完全独立，且控制回路互相耦合在一起。温度升高的同时湿度降低，湿度增大的时候温度要下降，对一个因子按给定设定值进行控制时，总会引起另一因子的变化。因此温室大棚的温湿度控制运用简单的PID控制算法难以达到闭环自动控制的目的，更无法保证控制的速度与精度，难以达到满意的控制效果。

传统的温室控制系统通常采用单因子控制，控制方式相对简单，但忽视了环境因子间的耦合作用，调节某一环境因子时不考虑其他因子的变化和影响。如控制温度时不考虑湿度变化对温度的影响，并且一般只控制单个温度调节机构，不考虑其他执行机构动作对温度的影响，像这样的单因子控制难以保证多输入多输出(MIMO)耦合温室大棚控制系统有良好的控制效果。大量的现代温室控制系统采用的都是多因子协调控制，采用的是专家经验型模糊控制策略，通过专家经验建立模糊控制规则，从而综合协调控制各环境因子，这种控制方式对开关型控制对象比较有效，但控制精度不是很高，无法得到精确的控制量且控制律缺乏一定的连续性。

上述温室大棚的温湿度控制方法都存在各自的局限性，难以达到令人满意的控制效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种能消除温室大棚中温湿度的强耦合性和大滞后性且抗干扰性强，满足其应用的先进控制方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种应用于温室大棚的温湿度先进控制方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、建立温室大棚温湿度先进控制系统，该系统包括基于预测PI算法的温度预测PI控制器与湿度预测PI控制器、基于对角解耦的解耦控制器及大棚温湿度过程模型，人为给定需要大棚达到的温度输入信号SP1(t)及湿度输入信号SP2(t)，计算得到温度系统误差Error1(t)及湿度系统误差Error2(t)，Error1(t)=SP1(t)-PV1(t)，Error2(t)=SP2(t)-PV2(t)，PV1(t)及PV2(t)分别为温室大棚温湿度先进控制系统的输出温度及输出湿度，即PV1(t)及PV2(t)分别为温室大棚的实时温度及实时湿度；

步骤2、将温度系统误差Error1(t)及湿度系统误差Error2(t)分别做为温度预测PI控制器及湿度预测PI控制器的输入，得到温度输出信号OP1(t)及湿度输出信号OP2(t)，温度预测PI控制器或湿度预测PI控制器的输入输出关系为：