基于奇异摄动理论的植物工厂温度控制

doi:10.3778/j.issn.1002-8331.1703-0110

计算机工程与应用 ›› 2018, Vol. 54 ›› Issue (14): 224-228.DOI: 10.3778/j.issn.1002-8331.1703-0110

基于奇异摄动理论的植物工厂温度控制

杨泽文1，2，贾鹤鸣1，宋文龙1，朱传旭1，吕帅1

1.东北林业大学机电工程学院，哈尔滨 150040
2.哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨 150001

出版日期:2018-07-15 发布日期:2018-08-06

Control of plant factory based on singular perturbation

YANG Zewen1，2, JIA Heming1, SONG Wenlong1, ZHU Chuanxu1, LV Shuai1

1.College of Mechanical and Electrical Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
2.College of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China

Online:2018-07-15 Published:2018-08-06

摘要/Abstract

摘要： 通过研究植物工厂与作物系统，结合非线性奇异摄动理论相关理论对植物工厂内部环境进行控制。首先阐述了基于能量角度对植物工厂与作物结合的动态模型描述各个系统状态变量之间的关系，然后建立了关于温度的最优控制模型，并将最优控制模型进行一般公式化。基于奇异摄动理论将非线性植物工厂与作物系统分解成快慢系统。利用系统中的双重时间尺度，分别设计出慢子系统和快子系统的成本函数。最后通过MATLAB软件进行仿真，得出最优控制曲线，结果表明得出的控制器能有效地控制植物工厂内部温度，并能保证对植物工厂加热时间最短，以实现植物工厂收益最高。

关键词: 植物工厂, 最优控制, 成本函数, 奇异摄动

Abstract: The plant factory and crop system is studied, combining the theory of nonlinear singular perturbation theory related to control the environment within the plant factory. Firstly, based on the dynamic model, the relationship between the state variables of the plant and the plant is described, then the optimal control model about temperature is established, and the general formula for the optimal control model is established, too. Based on the singular perturbation theory the nonlinear plant factory and crop system is decomposed into a fast-slow system. Using the double time scale in the system, slow and fast subsystems of the cost function are designed respectively. Finally, the optimal control curve is obtained through the MATLAB software simulation, the results show that the controller can effectively control plant factory internal temperature, can guarantee the heating time on plant factory shortest, in order to realize the optimal revenue of plant factory.

Key words: plant factory, optimal control, cost function, singular perturbation

杨泽文1，2，贾鹤鸣1，宋文龙1，朱传旭1，吕帅1. 基于奇异摄动理论的植物工厂温度控制[J]. 计算机工程与应用, 2018, 54(14): 224-228.

YANG Zewen1，2, JIA Heming1, SONG Wenlong1, ZHU Chuanxu1, LV Shuai1. Control of plant factory based on singular perturbation[J]. Computer Engineering and Applications, 2018, 54(14): 224-228.

[1]	邵文婷，郑烁宇. 奇异摄动内层问题的宽度估计及其数值求解[J]. 计算机工程与应用, 2020, 56(4): 44-49.
[2]	周琴，程立正. 层适应网格上求解奇异摄动问题的粒子群算法[J]. 计算机工程与应用, 2020, 56(11): 46-50.
[3]	刘利斌1，2，隆广庆1，2，上官珍萍1. 差分进化与有理谱方法求解奇异摄动问题[J]. 计算机工程与应用, 2018, 54(17): 225-230.
[4]	朱文亮1，2，倪福生1，2，王素红3，尹飞3. 疏浚泥浆浓度最优控制跟踪器的设计与实现[J]. 计算机工程与应用, 2017, 53(21): 263-270.
[5]	高磊1，2，潘振宽1. 离散约束系统最优控制中的内点法[J]. 计算机工程与应用, 2017, 53(1): 227-231.
[6]	刘利斌1，孔祥盛2，欧阳艾嘉3，4. 含两个参数的奇异摄动问题的差分进化算法[J]. 计算机工程与应用, 2016, 52(4): 19-23.
[7]	尹逊和1，樊雪丽1，杜洋1，董春2. 二级直线倒立摆系统的实物控制[J]. 计算机工程与应用, 2016, 52(20): 242-250.
[8]	张索，章辉. 基于最小信息损失准则的降阶LQG控制器设计[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(9): 65-70.
[9]	雷阳，李树荣，张强，张晓东. 基于骨干粒子群的混合遗传算法及其应用[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(36): 7-10.
[10]	刘丽丽^1，2，王凯明^2，3，彭济根². 奇异摄动系统鲁棒镇定问题[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(31): 246-248.
[11]	袁德虎^1，2，金惠良¹. yoyo运动的实时轨迹生成[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(10): 23-27.
[12]	陈健，张持健. 三级倒立摆的LQR方法优化参数控制[J]. 计算机工程与应用, 2009, 45(29): 245-248.
[13]	张晓东,李树荣. 聚合物驱最优控制问题求解算法的设计与实现[J]. 计算机工程与应用, 2008, 44(33): 239-242.
[14]	冯宏伟,谢林柏,纪志成. 时延网络控制系统的补偿算法和最优控制律设计[J]. 计算机工程与应用, 2008, 44(32): 226-229.
[15]	周景雷张维海. 机器人机械臂的鲁棒最优控制[J]. 计算机工程与应用, 2007, 43(8期): 168-170.

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Control of plant factory based on singular perturbation

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