基于改进多目标化算法的温室环境优化控制.PDF

第 30 卷 第 5 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.5 2014 年 3 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2014 131 基于改进多目标进化算法的温室环境优化控制 王立舒，侯 涛，姜 淼 （东北农业大学电气与信息学院，哈尔滨 150030 ） 摘 要：该文围绕温室环境控制问题，以温湿度 2 个主要环境因子为研究对象，建立了温室环境动态模型。设计 1 种基于改进的非支配排序多目标进化算法（modified non-dominated sorting evolutionary algorithm ，MNSEA-II ） 的双比例积分微分（proportional integral derivative ，PID ）控制器的多输入、输出温室控制系统，以误差平方矩的 积分型（integrated time square error，ITSE ）为性能指标，使用多目标进化算法对其确立的目标函数进行寻优，求 出 Pareto 最优解，进而对 PID 控制器的参数进行整定，使系统获得良好的控制性能。本文以 Matlab/Simulink 为 仿真环境，对此温室控制系统进行了仿真研究。结果表明了温室模型的合理性和多目标进化算法优化的 PID 控制 方法的有效性。 关键词：温室；环境工程；优化；PID 控制；进化算法；多目标优化；Pareto 最优解 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.05.017 中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-05-0131-09 王立舒，侯 涛，姜 淼. 基于改进多目标进化算法的温室环境优化控制[J]. 农业工程学报，2014，30(5)： 131－137. Wang Lishu, Hou Tao, Jiang Miao. Improved multi-objective evolutionary algorithm for optimization control in greenhouse environment[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(5): 131 －137. (in Chinese with English abstract) （proportional integral derivative ）（比例，积分，微 0 引 言 分）控制器结构简单，易实现，性能良好，在温室 温室环境控制是为作物营造一个适宜的生长 工程应用控制器的设计中被广泛使用。但常规 PID 环境以期达到高产，优质，降低成本的目的。由于 控制器参数不易在线调整，容易产生超调，抗干扰 温室环境是一个典型的多因子强耦合多输入输出 能力差，很难达到满意的控制效果[9] 。PID 控制中 复杂系统，具有非线性、时变、大滞后、冲突多目 1 个关键的问题是 PID 对参数的整定，即针对特定 标控制等特点，其关键在于环境控制技术，而精准 的系统建立数学模型，运用优化方法按照一定的性 的可控环境相关的动态数学模型、功能强大的控制 能指标进行寻优，使 PID 控制系统达到所期望的控 与优化算法是获得