農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理系統(tǒng)環(huán)境控制器的輸出量

溫室系統(tǒng)是一個(gè)非線性時(shí)變多輸入多輸出時(shí)延系統(tǒng)，并且具有參數(shù)多、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)。作物生長對(duì)環(huán)境有其自身的要求，農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理系統(tǒng)中的各種狀態(tài)也不能夠任意變化。為滿足作物生長的需求，環(huán)境狀態(tài)應(yīng)該控制在一定的范圍之內(nèi)。另外，農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理系統(tǒng)環(huán)境控制器的輸出量受控制器硬件結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的限制也不能作無限變化，實(shí)際的物理量總是受到一定條件的約束?；谶@些實(shí)際條件的限制，環(huán)境變量和控制輸入變量都要約束在一定范圍內(nèi)。需要指出的是，在溫室系統(tǒng)的優(yōu)化與控制中，為了提高產(chǎn)量和節(jié)約能源，在作物生長的不同階段，可能面臨環(huán)境狀態(tài)的約束條件也不盡相同。
所以農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理系統(tǒng)建模除了要建立能夠準(zhǔn)確反映溫室內(nèi)多因子互作關(guān)系的模型之外，也需要確定這些環(huán)境變量和控制輸入變量的約束條件。不同的約束條件下，優(yōu)化和控制的效果可能會(huì)相差很大，因此約束條件的確立是溫室系統(tǒng)建模的重要組成部分。從系統(tǒng)控制考慮，農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理系統(tǒng)模型不能太過復(fù)雜，這主要是因?yàn)閺?fù)雜非線性系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)非常困難，計(jì)算量大，控制的實(shí)時(shí)性得不到保證。一個(gè)相對(duì)簡單、低階的溫室系統(tǒng)模型無論在理論分析還是工程應(yīng)用中都具有突出的優(yōu)勢(shì)。一個(gè)有效的農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理系統(tǒng)模型應(yīng)該具備模擬精度高而結(jié)構(gòu)簡潔。獲得一個(gè)相對(duì)簡單而不失精度且面向控制的溫室系統(tǒng)模型，一種有效的途徑就是首先選擇一個(gè)機(jī)理完善的復(fù)雜模型進(jìn)行簡化和重構(gòu)。這是一個(gè)從復(fù)雜到簡單的過程。以Vanthoor模型為例，從控制角度來說，沒有必要建立5層土壤溫度的動(dòng)態(tài)，實(shí)際上這些溫度動(dòng)態(tài)可以看作是地面與恒溫層土壤熱交換的中間變量，在保證模擬精度的前提下，*可以把總共1.26m厚的5層土壤和一層地面的溫度動(dòng)態(tài)進(jìn)行合并，用一個(gè)等效地面溫度動(dòng)態(tài)來取代，這樣可以大大降低模型的階數(shù)（即狀態(tài)微分方程的個(gè)數(shù)）。
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