近年来,植物工厂受到世界各国政府和国际知名企业的广泛重视,植物工厂是一种能够根据农业作物的生长环境需求,利用智能自动控制技术,实现用最小的代价（空间、时间、材料、水电、经济成本等）得到人类需要的（口感、营养、绿色、健康等）植物产品的高效生产系统。植物生长柜作为一种微型植物工厂,能够在一个密闭的环境里通过智能自动控制系统控制植物生长的环境因子,包括光照、温度、湿度、CO₂浓度以及营养液。植物生长柜中温湿度控制系统是一种较为复杂的系统,在工业生产过程中温湿度是重要的控制参数,由于温湿度控制是一种非线性、时变、强耦合和不确定的复杂过程,且难以建立精确的数学模型,采用传统的PID控制往往不能实现满意的控制效果。针对以上问题,本文研究了一种模糊自适应PID控制器的设计方法,为植物工厂控制系统的建模与控制提供了一个有效途径,其主要研究内容包括:首先,对植物生长柜的温湿度控制原理进行了简要介绍,利用阶跃响应曲线法对加热棒-温度、加热棒-湿度、加湿器-温度、加湿器-湿度四个回路分别建立简化数学模型。其次,考虑到PID控制算法简单方便、调整速度快,但需要建立精确的数学模型且对于模型结构变化不具备良好的适应能力;模糊控制无需建立精确的数学模型,对被控对象参数变化适应能力强,而且在被控对象模型结构发生较大改变时,仍然能够获得较理想的控制效果。因此,在两种算法的基础上,利用模糊规则对PID参数自整定,研究了一种模糊自适应PID控制器的设计方法,对系统模型进行了仿真对比分析。仿真结果验证了该控制方法相比于传统PID控制方法,可以减小系统的超调量,降低系统振荡,加快输出响应速度,当受到随机扰动时,系统具有一定的抗干扰作用。再次,针对植物工厂温湿度之间存在的强耦合性,采用前馈补偿解耦法对温湿度控制系统耦合回路进行解耦,解除了加热棒-温度与加湿器-湿度通道的耦合作用。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,通过仿真对比验证了采用未解耦的温湿度PID控制、解耦的温湿度PID控制以及解耦的模糊自适应PID控制的控制效果,仿真实验结果表明本文所设计的温湿度模糊自适应PID控制系统能够实现对被控对象的控制目标,能够解除温湿度之间的耦合性,具有响应速度快、稳定性高的优点。