21世纪以来,人们对于推动农业的智能化越来越重视,农业智能化可以利用能源克服作物生长受到的气候、环境、地理位置、季节等因素的影响。但是能源消耗过大是智能农业面临的首要问题,如何在实现农业智能化的基础上节约能源是有待解决的重要课题。优化植物生长环境,实现智能化农业,同时实现经济效益最优,在保证生态效益的前提下,提高经济效益,提高作物产量、降低能源消耗、减少资源浪费。作物生长系统是一种高度非线性,强耦合,多输入输出的系统,具有动态特性,很大程度上受外界气候(风速,室外温度和湿度等)和许多其它实际约束(执行机构等)的干扰。由于作物生长环境的复杂性,在生产过程中很难控制。作物优化控制系统的主要目的是改善作物生长的环境条件,作物生长环境的控制为了优化生产过程,进一步改善环境条件,节约能源。本课题通过对可控环境优化控制方法的学习和研究,结合我国的国情和现有的研究成果,以一个小型的作物生长环境模拟系统——植物生长柜为例,建立作物生长可控环境优化控制系统,研究优化控制方法。主要研究内容如下:(1)研究作物生长环境,建立作物生长环境可控系统。以温度、湿度、光照度、CO2浓度为研究对象,根据作物生长需要,人工模拟作物生态环境,建立符合作物生长周期的作物生长系统,为系统进行优化奠定基础。(2)测量和判定作物的生长状态。通过测量并分析作物的长势来判定作物生长控制系统优劣,这是判定作物生长系统最直接的方法。植物叶片可以反应出众多的作物生长情况,通过CO2分析法,实时测量并分析作物的生长状况;但是作物生长具有周期性,所有通过测量叶片的叶面积、页周长等,综合判断作物的生长状态,为作物生长环境的优化控制建立评价标准,快速、直接、合理的评价优化系统。(3)研究可控环境优化控制模型,比较分析各种优化控制方法的优点和不足,使用BP神经网络PID控制方法设计可控环境的优化控制系统,模拟仿真系统,为作物生长环境的优化控制系统建立理论基础。。(4)建立作物生长可控环境优化控制系统。根据实验室已有设备,建立作物生长可控环境优化控制系统。通过传感器技术、嵌入式技术、执行器等,自动调控柜内的温度、湿度、光照度等环境参数。因为温湿度调节过程中,存在明显的滞后现象,所以根据实测值与标准值之间的差值,对温湿度分段进行调节。