可控环境生产系统建模、仿真与控制研究进展  

Research on modeling,simulation and control for controlled environment production systems

作　　者：杜尚丰[1] 徐立鸿[2] 马程伟[3] 康孟珍[4] 蔚瑞华[2] 曲梅[5] 高丽红[5] 董乔雪[1] 陈端生[5] 

机构地区：[1]中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083 [2]同济大学电子与信息工程学院,教育部设施农业网上合作研究中心,上海200092 [3]中国农业大学水利土木工程学院,农业部设施农业工程重点开放实验室,北京100083 [4]中国科学院自动化研究所中法联合信息,自动化与应用数学实验室,模式识别国家重点实验室,北京100190 [5]中国农业大学农学与生物技术学院,北京100083

出　　处：《中国科学：信息科学》2010年第S1期54-70,共17页Scientia Sinica(Informationis)

基　　金：国家高技术研究发展计划("863"计划)(批准号:2008AA10Z218);国家自然科学基金(批准号:60703043;50778173;60703043);"十一五"国家科技支撑计划(批准号:2001BA503B01;2008BADA6B05)资助项目

摘　　要：可控环境生产系统属于复杂系统,目前对这类系统的建模及控制问题没有形成系统的方法与理论,因此在对这类系统进行控制时,缺乏理论依据.本文在回顾过去几十年可控环境生产系统建模与控制的各种方法的基础上,探讨了当前可控环境生产系统在系统建模、仿真及控制中存在的问题,如支持生产可使用的作物生长数学模型信息的不完整性,水肥系统的模型信息的时间尺度问题,环境模型的动态时变特性以及作物、土壤、大气相关变量的作用关系,耦合的多环境因子的控制问题、包括能耗在内的冲突多目标控制问题和考虑模型误差和气候突变等不确定性的鲁棒控制问题等.在此基础上,根据系统的特性:多变量,非线性,多模型(作物模型,土壤模型,大气模型)、模型之间强耦合、大尺度、能量有限、分布参数、冲突多目标等的特点,提出了该系统有效建模、仿真、控制急需解决的瓶颈问题和可能的研究趋势.可控环境生产系统属于复杂系统,目前对这类系统的建模及控制问题没有形成系统的方法与理论,因此在对这类系统进行控制时,缺乏理论依据.本文在回顾过去几十年可控环境生产系统建模与控制的各种方法的基础上,探讨了当前可控环境生产系统在系统建模、仿真及控制中存在的问题,如支持生产可使用的作物生长数学模型信息的不完整性,水肥系统的模型信息的时间尺度问题,环境模型的动态时变特性以及作物、土壤、大气相关变量的作用关系,耦合的多环境因子的控制问题、包括能耗在内的冲突多目标控制问题和考虑模型误差和气候突变等不确定性的鲁棒控制问题等.在此基础上,根据系统的特性:多变量,非线性,多模型(作物模型,土壤模型,大气模型)、模型之间强耦合、大尺度、能量有限、分布参数、冲突多目标等的特点,提出了该系统有效建模、仿真、控制急需解决的瓶颈问题和可能的研究趋势.

关 键 词：作物模型 环境模型 建模 控制 决策支持系统 优化算法 

分 类 号：S126[农业科学—农业基础科学]