温室大棚内环境自动化控制方案设计

０ 引 言
近年来 ， 自动 化控 制 技 术 在 航 天 、 机械 、 水 利 等 领
域得到 了广泛 运用 ， 正 不 断 地 向 农 业 方 向 深 入 。其
控制方式 ， 其 本 质 在 于 预计 一 个 目标 差 ， 并 使 之 不 断 减 小 。其 通 过 控 制 系 统 不 断 地 将 自己 的控 制 结 果 与 目标 作 比较 ， 根 据 目标 差 的 大 小 ， 做 出相 应 的 操 作 ， 使
次逐步完成 的， 逐 步 使 控 制 目标 与 预计 目标 接 近 ｊ 。 反馈 控 制 系统 组成 图如 图 ｌ所 示 。
输 出 蹴
成熟的 自动控制技术 方案成 为农 业与 自动控 制等专
业 共 同探讨 的一 个重 要课 题 。
１ 自动控 制 理 论 的发 展
１ ． １ 控 制基本 概 念
与 的情 况下 ， 利 用外 加 的设 备 或 装 置 ， 使机器 、 设 备 或 生产 过 程 的某 个 工 作 状 态 或 参 数 自动 地 按 照 预 定 的 规 律 运行 。人 们 根 据 自己 的 目的改 变 条 件 ， 使 事 物 的 发展 沿 着某 一确 定 方 向发展 。整个 控制 过程 由 ３部分 构成 ： 首 先 是 明 确 事 物 的多 种 发 展 方 向 ； 其 次 是 在 其 可 能发 展 方 向 中选 择 目标 方 向 ； 第三是使事物朝着 目
支 。在 自动 控 制 的 环 境 下 ， 各种稀有 花卉 、 高 产 量 温 室大棚蔬菜 、 温 室 反 季 节 蔬 菜 等 才得 以 出 现 ， 它 不 仅 满 足 了人们 生 活 的需 要 ， 同时 也 标 志 着 自动 化 控 制技 术 在此 领 域 的发 展 与 取 得 的 成 就 。 温 室 大 棚 所 取 得 的成 就 很 大 程 度 上 取 决 于 自动 化 控 制 技 术 在 农 业 领 域 的推 广 与运 用 ， 因此 更 加 合 理 的 运 行 模 式 、 更 加
ｌ 反 馈 控 制 系统 组 成
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｆ ｅ ｅ ｄ ｂ ａ ｃ ｋ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
１ ． ２ 自动 控制 理 论发 展 ３个 阶段
自动 控制 （ ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ） 是 指 在没 有 人 直接 参
标 发展 方 向发 展 。
反馈 控 制是 自动控 制 系统 最 基 本 、 运 用 最 广 泛 的
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — ０ ３ — ０ １
自动控制理论的第 ２ 个发展 阶段为现代控制理论
阶段 ， 时 间为 ２ ０世 纪 ６ ０ — ７ ０年 代 ， 这 个 时 期 由于 计 算 机 技术 的 的 迅 速 发 展 ， 空 间 技 术 也 得 到 了很 大 的 发 展 。这 时 期不 再是 单 一 输 入输 出 问题 ， 而 是 可 以解 决 多 输人 多 输 出 问 题 。 高 阶 常 微 分 方 程 在 经 典 控 制 理 论 运 用 中可 以转 化 为 低 阶 ， 甚 至一阶微分方程组 ， 然
目标 差逐 步减 小 ， 最 后 达 到 控 制 的 目的 。它 具 有 两 个 必要 条 件 ： 一 是 当 系统 出 现 目标 差 时 ， 系 统 能 做 出正 确地 减小 目标差 的反 应 ； 二 是 目标差 的减 小 是 一 次一
中。 在温室 大棚 的研 究运用 正 是其 中一个 重要 的分
为 其一 亮 点 。现 代 化温 室 大 棚 ， 通过 自动化 控 制 技 术 对温 室 内环 境 进行 实 时 监 测 ， 并 作 出相 应 的 自动 操 作 改 变
室 内环 境 ， 创 造 出最 适 宜 植 物生 长 的环 境 。 为此 ， 总 结 了传 统 温 室 大 棚 的 缺 陷 ， 结 合 现 代 自动 化 控 制 技 术 ， 提 出 了现代 温 室 大 棚 内环 境 改 变 的控 制方 案 ， 对 现代 化 温 室大 棚 自动化 控 制 的发 展 起 到积 极 作用 。 关 键 词 ：温 室 大棚 ； 自动控 制 ；环境 中图分类号 ：Ｓ ６ ２ ５ ． ５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３ — １ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ９ ０ — ０ ４
自动控制理论 的第 １ 个发展阶段为经典控制理论 阶段 ， 时间为 ２ Ｏ世纪 ４ ０ — ５ ０年代 ， 其 主要 内容为解决
单输 入单 输 出 问题 ， 主要 采 用 以 传 递 函数 、 频率特性 、 根 轨迹 为基 础 的频 域 分 析 方 法 解 决 单 个 输 入 输 出 的 问题 。在 这 个 过 程 所 研 究 的基 本 上 都 是 线 性 定 常 系 统， 对 于 其 他非 线 性 ， 分 析 解 决 问 题 时 一 般 采 用 一 个 或者 两 个 变 量 的相 平 面 法 。这 一 时 期 主 要 使 用 的 是 根轨 迹 法 ， 此法 是 由伯 德提 出的 。
２ ０ １ ３年 １月
农 机 化 研 究
第 １期
温 室 大 棚 内 环 境 自 动 化 控 制 方 案 设 计
刘 力 ，鲍 安 红 ，曹树 星 ，胡 秀 芝
（ 西南 大学 工 程技 术 学 院 ，重 庆 摘 ４ ０ ０ ７ ｌ ６）
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要 ：随着 科 学 技术 的快 速发 展 ， 自动 化控 制 技术 正 不 断 向各 行 各业 延 伸 。其 中 ， 在 农业 温 室 大棚 中的 利 用 成
基金项 目：重庆市科技攻关项 目 （ Ｃ Ｓ Ｔ Ｃ， ２ ０ １ ０ Ａ Ｃ１ ０ １ ４） 作者简 介 ：刘 力（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 重庆 人 ， 硕 士研 究生 ， （ Ｅ— ｍａ ｉ ｌ ）ｌ ｉ ｕ ．