АНАЛІТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВОЛОГІСНОГО РЕЖИМУ В ТЕПЛИЦІ

Анотація

У статті розглянуто аналітичне моделювання температурно-вологісного режиму в теплицях як одного з ключових чинників, що визначають ефективність вирощування сільськогосподарських культур у захищеному ґрунті. В сучасних кліматичних умовах та зростанні вартості енергоносіїв проблема підтримання оптимального мікроклімату в теплицях набуває особливої актуальності. У роботі представлено математичну модель процесів тепло- та масообміну між основними компонентами теплиці – ґрунтом, повітрям, світлопроникливим огородженням та рослинами.Модель реалізована у вигляді системи диференціальних рівнянь теплового балансу, яка враховує інтенсивність сонячної радіації, потужність систем обігріву, температури зовнішнього середовища та інші параметри. Отримана система рівнянь приведена до стандартної форми Коші, що дало змогу провести структурно-аналітичне дослідження об’єкта керування, оцінити його керованість та спостережність з використанням критеріїв Калмана. Розраховано відповідні матриці стану, керованості та спостережності для конкретного типу теплиці на основі реальних конструктивних параметрів. Результати моделювання підтверджують повну керованість та спостережність об’єкта, що створює передумови для реалізації ефективних систем автоматичного регулювання мікроклімату. Зазначено, що через високу інерційність об’єкта доцільно застосовувати інтелектуальні адаптивні системи керування, зокрема на основі нейронних мереж і нечіткої логіки. Визначено оптимальні критерії керування – температура повітря та температура ґрунту, які повинні підтримуватись згідно з агротехнічними нормативами. Обґрунтовано необхідність переходу від традиційного графікового керування до інтеле туальних систем, що враховують велику кількість змінних і забезпечують енергоефективність та стабільність мікроклімату в тепличному господарстві.