通风情况下的日光温室湿度动态模型,输入参数有温室具体结构、位置、墙体导热系数、植物蒸腾参数、土壤温湿度、空气流动速度、降水量、大气辐射、水蒸气含量等等,输出湿度随时间变化曲线图。利用matlab 实现案例
时间: 2023-10-20 08:18:22 浏览: 65
基于逐步回归与BP神经网络的日光温室温湿度预测模型对比分析.pdf
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该问题的动态模型可以用以下微分方程来描述:
$\frac{dW}{dt} = \frac{1}{V} \sum_{i=1}^{N} (E_{i}-T_{i}-R_{i})A_{i} + \frac{1}{V} \sum_{j=1}^{M} (P_{j}-E_{s,j})V_{j}$
其中,$W$是温室内的水分质量,$V$是温室的体积,$N$是温室内的表面数量,$A_{i}$是第$i$个表面的面积,$T_{i}$是第$i$个表面的传热通量,$R_{i}$是第$i$个表面的辐射通量,$E_{i}$是第$i$个表面的蒸发通量,$M$是温室内的植物数量,$V_{j}$是第$j$个植物的体积,$P_{j}$是第$j$个植物的蒸腾通量,$E_{s,j}$是第$j$个植物的饱和蒸汽压。
该微分方程可以通过数值方法求解,得到湿度随时间变化的曲线。具体实现过程如下:
1. 定义模型参数,包括温室结构、植物参数、土壤温湿度等。
2. 定义微分方程,根据模型参数和当前时间$t$计算出$dW/dt$。
3. 采用数值求解方法(如ode45函数)求解微分方程,得到时间$t$到$t+dt$间隔内的湿度变化量。
4. 根据得到的湿度变化量,更新当前时间$t$的湿度值。
5. 重复步骤2-4,直到模拟的时间达到设定的结束时间。
6. 绘制湿度随时间变化的曲线图。
以下是matlab代码示例:
```
% 定义模型参数
V = 100; % 温室体积
A = [10, 10, 10, 10, 20, 20]; % 温室表面面积
T = [100, 50, 50, 0, 0, 0]; % 温室表面传热通量
R = [50, 20, 20, 0, 0, 0]; % 温室表面辐射通量
es = 3; % 大气中水蒸气饱和压力
M = 5; % 温室内植物数量
Vp = [0.1, 0.1, 0.2, 0.2, 0.5]; % 植物体积
Ps = [0.1, 0.1, 0.2, 0.2, 0.5]; % 植物蒸腾通量
Ws = 10; % 土壤水分质量
Ts = 20; % 土壤温度
% 定义微分方程
fun = @(t, W) (1/V)*sum(E-T-R).*A + (1/V)*sum(P-es).*Vp;
E = @(W, A) A.*(W./(1000*V)); % 计算表面蒸发通量
P = @(Vp, Ps) Vp.*Ps; % 计算植物蒸腾通量
T = @(A, Tc, Tw) A.*(Tc-Tw); % 计算传热通量
R = @(A, Tw, Tr) A.*(Tw^4-Tr^4)*5.67e-8; % 计算辐射通量
% 定义初始条件
W0 = 10; % 初始水分质量
tspan = [0, 10]; % 模拟时间范围
% 求解微分方程
[t, W] = ode45(fun, tspan, W0);
% 绘制湿度随时间变化的曲线图
plot(t, W);
xlabel('时间 (小时)');
ylabel('湿度 (kg)');
title('湿度随时间变化曲线');
```
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