混合系统理论是计算机科学与控制理论等多学科结合的产物,混合系统是指包含连续变量动态子系统和离散事件动态子系统,同时两者又相互作用、相互影响的一类系统。在混合系统的混合自动机建模方法中,根据系统连续状态空间划分定义系统离散状态,针对系统各离散状态以微分方程对连续变量子系统进行建模;用有限状态自动机表示离散事件子系统,描述系统离散动态特征和实现智能推理。混合系统理论方法拓展了系统建模和分析能力。信息技术已经在现代精准设施农业温室生产过程中起重要作用。为满足现代温室环境精准控制和智能控制需求,本课题基于混合系统理论和方法进行温室环境系统建模分析和温室环境智能控制系统设计;对温室环境控制中温室环境小气候、植物生长和温室环境控制设备等对象进行建模分析研究;构建基于混合系统的温室环境控制系统开发研究仿真平台;探索将混合系统应用于解决温室环境控制中植物生长状态反馈控制、多时间尺度、复杂性、非线性和智能控制等问题。论文完成的主要工作有:对混合系统相关理论和方法进行回顾、分析和介绍。介绍了混合系统相关的基本概念和理论;分析介绍了混合系统建模概况、离散事件系统自动机建模和连续变量系统建模理论和方法;研究了混合系统特征及混合系统Nerode-Kohn模型,借助混合自动机进行混合系统建模和分析。对混合控制系统结构、方法及其设计实现进行探索研究。根据混合系统组成特征,提出混合控制系统分层结构。拓展传统控制回路内涵,提出混合控制系统控制回路,混合控制系统控制回路由多个相互作用的混合子系统互相连接组成的,扩展控制回路中控制器智能切换和智能推理功能。分析研究了RW监控器控制理论方法及其对离散事件系统监控设计。基于提出的混合控制系统控制回路方法,研究了内模控制、前馈控制和PID抗积分饱和先进控制技术在混合控制系统中的应用。分析讨论了基于混合控制系统的智能控制实现。借助Matlab仿真环境,开发了混合系统和RW监控器设计仿真平台。应用混合系统理论方法,进行温室环境控制系统体系结构设计研究以及温室环境小气候和植物生长建模分析研究。分析了温室系统特征、环境控制活动和环境控制目标及其层次化结构,给出了在混合控制系统体系结构下的温室环境控制设计方案;提出了温室环境控制中植物生长状态反馈、多时间尺度、非线性和干扰补偿等问题基于混合控制系统的解决方法。分析研究了温室环境小气候机理建模,应用混合系统方法分工况对温室环境小气候进行建模分析和仿真研究,仿真结果表明开发的温室环境小气候仿真模型能够较为真实、全面地反映温室环境小气候变化规律,并将其应用于温室环境控制设计研究。从植物生长与温室环境相互作用机理角度,研究了植物生长混合系统建模,开发了植物生长仿真模型并进行仿真实验研究;针对植物生长模型在温室环境控制中应用存在模型多样性和复杂性问题,提出并设计了基于混合系统的植物生长状态反馈控制方法。使用混合控制系统方法,进行温室环境智能控制设计研究。针对温室环境温度控制,设计了混合控制系统控制回路。针对具体工况,设计了温室加热过程和通风降温过程控制器,并进行温室现场实验研究,实验结果表明温室温度加热控制器在设计工况状态下控制精度达到<0.2℃。将温室环境温度控制回路中控制目标、控制器和被控对象等各组件作为混合系统进行建模设计;基于混合控制系统的方法,实现了植物生长状态反馈控制在温室环境温度控制中的应用;结合温室外温度、辐照和风速等干扰量混合系统建模,实现了温室环境温度控制目标干扰前馈补偿;应用控制回路中的离散事件系统和RW监控器设计技术,解决了温室环境温度控制中的控制策略实现问题。研究结果表明混合系统理论方法可实现温室环境智能控制。