[发明专利]一种植物工厂的智能控制方法及系统、智能监控系统

说明书

本发明的实施例提供一种植物工厂的智能控制方法及系统、智能监控系统，涉及智能控制领域，能够通过Q学习算法自适应的调整PID控制器的增益以使得植物生产环境达到最佳状态；该植物工厂的智能控制方法包括：获取植物生长环境的监测参数与设定参数之间的误差值；采用Q学习算法调整PID控制器的比例增益、积分增益以及微分增益；基于误差值和调整后的比例增益、积分增益以及微分增益输出对植物生长环境的控制系统的控制命令。

技术领域

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种植物工厂的智能控制方法及系统、智能监控系统。

背景技术

植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来。按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一，代表着未来农业的发展方向。

其中，对于植物工厂中植物生育的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件都需要通过计算机进行自动控制，以便能够实时的对植物的生长进行监控及调整，从而保证植物处于最适的生长环境中。

发明内容

本发明的实施例提供一种植物工厂的智能控制方法及系统、智能监控系统，能够通过Q学习算法自适应的调整PID控制器的增益以使得植物生产环境达到最佳状态。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例一方面提供一种植物工厂的智能控制方法，包括：获取植物生长环境的监测参数与设定参数之间的误差值；采用Q学习算法调整PID控制器的比例增益、积分增益以及微分增益；基于所述误差值和调整后的比例增益、积分增益以及微分增益输出对植物生长环境的控制系统的控制命令。

进一步优选的，所述采用Q学习算法调整PID控制器的比例增益、积分增益以及微分增益包括：根据关系式对当前时刻状态下的Q值表进行更新，并将当前时刻的最优行为策略对应的动作作为PID控制器的优化增益其中，x_t，k_t分别为当前时刻的监测参数和增益参数；x_t+1，k_t+1为下一时刻的监测参数和增益参数；r_t+1为从当前时刻的监测参数x_t转变到下一时刻的监测参数x_t+1时的奖励函数；γ为折扣因子；α为学习率，α∈(0，1]；增益参数k＝{k_p，k_i，k_d}，k_p比例增益、k_i积分增益、k_d微分增益。

进一步优选的，所述奖励函数r_t+1满足关系式：其中，X_ref为设定参数；σ为标准方差。

进一步优选的，所述智能控制方法还包括：从植物参数数据库中选取所述植物生长环境的设定参数。

进一步优选的，所述植物生长环境的监测参数包括温度测定值、湿度监测值、CO₂浓度监测值、营养液EC值、营养液PH值、光照强度值中的一种或多种。

本发明实施例另一方面还提供一种植物工厂的智能控制系统，包括：获取模块，用于获取植物生长环境的监测参数与设定参数之间的误差值；智能模块，用于采用Q学习算法调整PID控制器的比例增益、积分增益以及微分增益；所述PID控制器，用于基于所述误差值和调整后的比例增益、积分增益以及微分增益输出对植物生长环境的控制系统的控制命令。