システム同定手法による温室内環境の解析と制御

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04660275
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 仁科 弘重 愛媛大学, 農学部, 助教授 (70134509)
• Keywords: 温室 / 環境 / システム同定 / 制御 / オブザーバ / 最適レギュレータ

Research Abstract

本年度は、オブザーバを併合した最適レギュレータを設計して、システムの安定化を図るとともに、レギュレータのパラメータを変化させて、制御特性の検討を行った。
温室内温度環境の制御に関する実験は、模型のビニール温室を製作して行った。ポンプによって水槽の水を温室内の熱交換器に循環させ、模型温室内気温を制御した。水槽内の水温は、投げ込みクーラを連続運転させたまま、投げ込みヒータの操作量を39段階に変化させて制御した。
ヒータの操作量をランダム変化させた場合の1分毎の計測データに対して、入力をヒータの操作量、出力を内外気温差として、システム同定を行い、次数2のARMAモデルのパラメータを求めた。さらに、Riccati方程式の解および状態フィードバックゲインを求め、最適レギュレータを設計した。また、ARMAモデルのパラメータから、オブザーバを設計した。最適レギュレータとオブザーバを組み合わせることによって、出力の誤差を0に収束させる制御を実現した。
さらに、2次形式評価関数におけるq/rを0.1、0.5、1の3段階に変化させて、制御特性の検討を行った。暖房および冷房の状態を想定して、それぞれ、内外気温差を約-5℃、約+5℃の状態から制御を始めた。その結果を、図10、図11に示す。出力の誤差は、暖房の場合は、q/rが1の時はq/rが0.1の時に比べて約30分速く0に収束し、冷房の場合は、q/rが1の時はq/rが0.1の時に比べて約10分速く0に収束した。

Research Products

• [Publications] 仁科弘重: "システム同定による温室内温度環境の解析" 生物環境調節. 31(4). 189-195 (1993)
• [Publications] 松本文: "温室内温度環境の同定と制御" 愛媛大学農学部施設生産機械学研究発表論文集. 3. 61-64 (1994)
• [Publications] 趙日煥: "自然光利用型植物工場の夏期昼間の局所冷房" 植物工場学会誌. 4(1). 30-39 (1992)
• [Publications] 仁科弘重: "新版・生物環境調節ハンドブック(分担)" 日本生物環境調節学会, (1994)