试析灰色广义预测控制在营养液调配系统中的应用研究

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1、山东理工大学硕士学位论文灰色广义预测控制在营养液调配系统中的应用研究姓名：刘利申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：马明建20060214摘要尤土栽培是可控环境农业中的一种重要栽培方法，营养液控制是无土栽培中的关键技术。营养液控制的目的是通过控制各种营养母液添加量，使各种离子浓度保持在农业专家的最优设定水平上。由于营养液调配系统的动态特性受到贮液罐中的电导率、酸碱、溶氧、温度传感器和计量泵及阀门等因素的影响，要精确建立其数学模型是非常困难的，利用常规控制方法难以达到满意的控制效果。基于灰色理论的灰色广义预测控制，是根据系统未

2、来状态的预测来制定控制决策，这是一种事前控制。具有不需要控制对象精确的数学模型，对环境、参数等随机的非线性扰动有自适应能力，可以做到控制及时，有较强的适应性。目前，把灰色广义预测理论应用到营养液的控制中还没有相关文献介绍，因此本文是营养液控制方法的一种新的探索。本文应用灰色广义预测控制理论，通过理论分析和仿真试验，探索了基于GM模型的灰色广义预测控制不同参数对系统控制性能的影响，研发了以营养液酸碱度(pH)、电导率(EC)和温度为主要调控参数的营养液调配系统，并应用到生菜栽培的全过程。由于应用了“超前控制”思想，所以能很好地解决系统的

3、非线性，非自衡、滞后问题，使系统地稳定性、准确性、快速性与平稳性得到改善，提高营养液的控制水平和精度。经试验验证：系统实现了营养液的自动配比和自动供液等功能，控制稳定性和参数检测的精确性达到了设计要求，供液准时、响应速度侠、运行效果良好，达到了预期目的。因此灰色广义预测控制不失为营养液调配系统控制的一种新方法，在现实应用中具有重要的意义。关键词：营养液，灰色广义预测控制，GM模型，非自衡系统AbstractSoillesscultureISanImportancecultivationmethodofagricultureenviro

4、nmentcontrolling。Andthekeytechniqueofsoillesscultureisthenutrientsolutioncontr01．Thepurposeofnutrientsolutioncontrolisthatkeeptheconcentrationofvariousionatthesuperiorleveloftheagriculture—expertdetermined．Thenutrientsolutioncontrolsystemwasanon—linearwhichincludedthead

5、justingandcontrollingofthevaluesofelectricalconductivity，pH，dissolvedoxygenandthetemperature，andthetime-delayofparameterswaschanging，andincludingsomerestriction．SoitiSdifficulttOestablishaccuratemathematicsmodel，andishardtoattainthesatisfiedresultwiththegeneralcontrolme

6、thod．Greygeneralizedpredictivecontrol(GGPC)basedonthegreysystemtheories，setdownthecontroldecision—makingaccordingtothesystemfuturecondition．anditwasakindofinadvancecontrolItiSnotonlymadeuseofthemathematicsmodelofmoderncontroltheories．andstillquotedfromtheexperiencejudgm

7、entknowledge，anddidn’tneedtotheprecisionmathematicsmodelofthecontrolobject，canattainthecontrolintimeandthestrongeradaptabilityCurrently，Adoptinggreypredicttheorytothenutrientsolutioncontrolwithoutrelatedliteratureintroduction，SOthispaperwasakindofnewmethodofthenutrients

8、olutioncontr01．Thispaperfocusedontheapplyingresearchofgreygeneralizedpredictivecontrolmethodinnutrientsolution