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- 未來溫室智能控制系統(tǒng)的發(fā)展方向發(fā)表日期：2014-04-16 來源：托普云農(nóng) 瀏覽次數(shù)：4389次
溫室智能控制系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的一種資源節(jié)約型的高效農(nóng)業(yè)技術(shù)，主要是在計(jì)算機(jī)綜合控制下，創(chuàng)造適宜于作物生長(zhǎng)的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。到目前為止，我國(guó)溫室產(chǎn)業(yè)無論從規(guī)模上還是從技術(shù)上都取得了很大的進(jìn)展。但由于我國(guó)現(xiàn)代化的設(shè)施農(nóng)業(yè)起步比較晚，溫室農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)管理存在著水平低、方法落后的問題，其主要原因是溫室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋、缺乏配套設(shè)備與先進(jìn)的管理技術(shù)，特別是測(cè)控系統(tǒng)的自動(dòng)化水平不高。
要提高測(cè)控系統(tǒng)的性能除了硬件系統(tǒng)以外，控制算法也不可缺少。只有采用合理的控制算法，才能使溫室環(huán)境的綜合因子達(dá)到最優(yōu)的控制效果，才能使溫室控制系統(tǒng)達(dá)到智能化的水平。本文在回顧了我國(guó)溫室環(huán)境控制算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)際上一些比較值得注意的動(dòng)向，展望未來的發(fā)展趨勢(shì)。
未來溫室智能控制系統(tǒng)的發(fā)展方向?qū)⑹歉骺刂扑惴ǖ娜诤霞夹g(shù)，專家系統(tǒng)、遺傳算法與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，將成為溫室智能控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。其主要內(nèi)容有:
1、具有優(yōu)化性能指標(biāo)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。
未來溫室智能控制系統(tǒng)發(fā)展的核心仍然是以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大自學(xué)習(xí)功能與具有較強(qiáng)知識(shí)表達(dá)能力的模糊邏輯推理構(gòu)成的模糊邏輯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。根據(jù)不同的需要，采用不同的算法對(duì)其控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，如改進(jìn)的BP算法、遺傳算法等。遺傳算法作為一種隨機(jī)搜索的全局優(yōu)化算法，在模糊規(guī)則的自動(dòng)獲取與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程中呈現(xiàn)了強(qiáng)大的生命力，對(duì)控制參數(shù)尋優(yōu)進(jìn)化有良好的效果，如遺傳算法調(diào)整規(guī)則集合，調(diào)整隸屬函數(shù)等。
2、專家控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制相結(jié)合。
對(duì)于溫室這種復(fù)雜系統(tǒng)除了采用數(shù)學(xué)模型的方法進(jìn)行定量的描述分析外，還需要利用農(nóng)業(yè)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定性判斷，做到定性與定量的分析相結(jié)合，來解決復(fù)雜的溫室生產(chǎn)管理決策問題。專家系統(tǒng)以其快速的計(jì)算能力和不尋常的推理能力，具有良好的應(yīng)用前景。在模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制中，專家系統(tǒng)既可以作為輔助控制，間接緩解對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速學(xué)習(xí)的要求，也可以通過專家系統(tǒng)方法直接改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)問題。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自組織、自學(xué)習(xí)特性，對(duì)環(huán)境變化有適應(yīng)性，具有潛在的克服專家系統(tǒng)面臨問題的能力，如專家系統(tǒng)存在“知識(shí)獲取”瓶頸的問題，性能的“窄臺(tái)效應(yīng)”等問題。
3、基于被控對(duì)象的特征模型描述的控制方法。
所謂特征模型描述，是指對(duì)被控對(duì)象建立一個(gè)比原動(dòng)力學(xué)模型更為簡(jiǎn)單的特征模型方程及有關(guān)的特征參量表達(dá)式。特征模型描述的基本原則是:當(dāng)與實(shí)際對(duì)象加入同樣的控制量u時(shí)，其特征模型方程的輸出與實(shí)際對(duì)象的輸出在誤差允許的范圍內(nèi)是等價(jià)的，在穩(wěn)態(tài)情況下是相等的；滿足控制任務(wù)要求，對(duì)于不同控制性能的要求，即使對(duì)同一對(duì)象也可以建立不同的特征模型描述，如對(duì)于恒值控制，要求穩(wěn)態(tài)輸出方差小，則最關(guān)鍵的參量就是靜態(tài)增益；工程上實(shí)現(xiàn)容易。溫室環(huán)境控制涉及環(huán)境模型、作物生長(zhǎng)模型、土壤模型等，由于目前這些模型的信息量較少，基于被控對(duì)象的特征模型描述的控制方法應(yīng)該是適用的。
總之，將智能控制與傳統(tǒng)控制及諸方法之間交叉綜合是溫室智能控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，使溫室控制系統(tǒng)向著自動(dòng)化、智能化、無人化的方向發(fā)展。
文章整理來源：智慧農(nóng)業(yè) http://www.jinanyaxu.com/
