O optymalnym sterowaniu temperaturą i stężeniem dwutlenku węgla w szklarni

• Autorzy: Stankiewicz A.

Warianty tytułu

EN

On the optimal control of temperature and CO2 concentration in greenhouse

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Systemy sterowania klimatem we współczesnych szklarniach to złożone struktury wykorzystujące model matematyczny sterowanego procesu i nowoczesne koncepcje sterowania. W pracy rozważa się zadanie równoczesnej stabilizacji temperatury powietrza i stężenie dwutlenku węgla wewnątrz szklarni przy odcinkami stałych wartościach zadanych. Zaproponowano nowy system sterowania typu feedback-feedforward, który pozwala w torze sprzężenia "wprzód" skutecznie i szybko niwelować skutki szybkozmiennych zakłóceń, a w torze sprzężenia zwrotnego od stanu procesu zapewnia szybkie zanikanie błędu sterowania. Macierz regulatora dobrano optymalnie w sensie wskaźnika z mnożnikiem czasowym.

EN

The optimal control of greenhouse climate has received considerable attention in agricultural engineering research. In this paper a new feedback-feedforward control system is proposed for the state variables stabilization on piecewise constant user-desired or computed by the upper level set-points for temperature and CO2 concentration. The proposed control structure consists of two main parts: a model based feedforward compensation of external disturbances and the model based optimal feedback simultaneous control of the greenhouse temperature and CO2 concentration. The applied decomposition is able to deal with rapidly fluctuating deterministic external inputs or disturbances acting on the system by feedforward static compensation and guarantee the fast decay of the control error due to the static state feedback with constant gain matrix optimal in the sense of timemultiplied quadratic index. In a forthcoming paper, the simulation experiments will be conducted for the known in the literature example of the production of a lettuce crop by the use of the Simulink toolbox of Matlab in order to demonstrate the effectiveness of the control system proposed.

Słowa kluczowe

PL

sterowanie; klimat; szklarnia; model matematyczny; sprzężenie zwrotne; sprzężenie "wprzód"

EN

greenhouse climate control; model-based control; feedback control; feedforward control; time-multiplied performance index

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Inżynieria Rolnicza
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 13, nr 8
• Strony: 189--198
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Stankiewicz A.

• Katedra Podstaw Techniki, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie,

Bibliografia

• Arvanitis K.G., Paraskevopoulos P.N., Vernardos A.A. 2000. Multirate adaptive temperature control of greenhouses. Computers and Electronics in Agriculture. Vol. 26. s. 303-320.
• Bakker J.C., Bot G.P.A., Challa H., Van de Braak N.J. (Eds.) 1995. Greenhouse Climate Control: An Integrated Approach. Wageningen Pers, Wageningen.
• Fukata S., Tamura H. 1984. The Ecaluation of Time-Weighted Quadratic Performance Indices for Discrete and Sampled-Data Systems. Int. Journal of Control, Vol. 39. s. 135-142.
• Henten E.J. van, 1994. Greenhouse climate management: an optimal control approach. Ph. D. Thesis, Institute of Agricultural and Environmental Engineering, Landbouwuniversiteit te Wageningen. The Netherlands.
• Henten E.J. van, 2003. Sensitivity Analysis of an Optimal Control Problem in Greenhouse Climate Management. Biosystems Engineering. Vol. 85(3). s. 355-364.
• Linker R., Gutman P.O., Seginer I. 1997. Simultaneous control of temperature and CO2 concentration in greenhouses. Proceedings of IFAC:ISHS 3rd Workshop on Mathematical and Control Applications in Agriculture and Horticulture, Hannover. Germany. s. 31-36.
• Linker R., Seginer I., Gutman P.O. 1998. Optimal CO2 control in a greenhouse modeled with neural networks. Computers and Electronics in Agriculture. Vol. 19. s. 289-310.
• Stankiewicz A. 1994. Numerical Algorithm for the Optimal Output Feedback Design using Time-Multiplied Performance Index. Proceedings of the 2nd Biennial European Joint Conference on Engineering Systems Design and Analysis 1994, London. Vol. 64-6. s. 85-90.
• Stankiewicz A. 2009a. O optymalnym sterowaniu klimatem w szklarni. Acta Scientiarum Polonorum, Seria Technica Agraria (w druku).
• Stankiewicz A. 2009b. Optymalne sterowanie temperaturą i stężeniem dwutlenku węgla w wybranym procesie klimatycznym szklarni. Inżynieria Rolnicza (w druku).