طراحی و پیاده‌سازی سامانه کنترل فازی در یک گلخانه مدل و بررسی کارایی آن با کشت محصول ریحان

در این پژوهش طراحی یک سامانه کنترل فازی و ارزیابی تاثیر آن بر کنترل دما و رطوبت داخل یک گلخانه و نیز تاثیر آن بر رشد محصول مدنظر بود. بدین‌منظور ابتدا الگوریتم کنترل فازی طراحی شده و در محیط نرم‌افزار fuzzy tech پیاده‌سازی شد. پس از آماده‌سازی گلخانه‌های مدل و شاهد، تجهیزات کنترل فازی شامل بوردهای الکترونیکی، حسگرهای دما، رطوبت محیط و رطوبت اطراف ریشه و نیز عملگرهای فن، بخاری، مه‌پاش و شیرهای برقی، درون گلخانه مدل نصب شد. در طی 40 روز آزمایش‌ها، تغییرات دما و رطوبت نسبی هوا درون و بیرون گلخانه‌ها ثبت شد. پس از آن محصول برداشت شد و برخی پارامترهای عملکردی گیاه ریحان اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که گلخانه با کنترل فازی نسبت به گلخانه شاهد دارای توان بیشتری در فراهم کردن شرایط مساعد رشد گیاه است. ریشه میانگین مربعات خطا (rmse) در کنترل دمای گلخانه‌های مدل و شاهد به‌ترتیب برابر با 1.33 و 5.71 درجه سلسیوس و در کنترل رطوبت نسبی هوای آنها برابر با 2.29 و 19.45 درصد به‌دست آمد که بیانگر عملکرد بهتر سامانه کنترل فازی نسبت به کنترل on/off در تامین دما و رطوبت مطلوب برای رشد گیاه است. از نظر درصد جوانه‌زنی، گلخانه‌های شاهد و مدل دارای عملکرد یکسانی بودند، اما از نظر سایر پارامترهای رشدی محصول، گلخانه مدل عملکرد بهتری داشت. مقادیر اندازه‌گیری شده برای وزن خشک و وزن تازه اندام‌های مختلف گیاه ریحان در گلخانه مدل نسبت به گلخانه شاهد به‌ترتیب نشان از افزایش 50 و 35 درصدی عملکرد محصول داشت. در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد که روش کنترل فازی قادر به کنترل بهینه شرایط محیطی گلخانه‌ها است؛ از این‌رو برای استفاده در گلخانه‌های جدید پیشنهاد می‌شود.

design and development of a fuzzy logic controller in greenhouse and evaluation of its performance by basil planting

in this research, the ability of a fuzzy logic control (flc) system in providing optimal temperature and humidity inside greenhouse and the effect of flc on the growth parameters of basil plant were aimed. at first, the flc algorithm was implemented in fuzzy tech software. second, two small, separated and isolated spaces were prepared as model and control greenhouses. then, the flc equipment were installed inside model greenhouse, including temperature, humidity and soil moisture sensors along with a fan, a heater, a fogger system and electric valves as actuators. during 40 days experiments, temperature and humidity changes inside and outside of the greenhouse were recorded. finally, the basil plants were harvested and some growth parameters of the crop were measured. the results showed that the flc greenhouse was more capable than the control greenhouse in providing the plantchr('39')s growth conditions. the root mean square errors (rmse) of temperature were 1.33 and 5.71 oc, and of humidity were 2.29 and 19.45% in flc and control greenhouses, respectively, which indicates better performance of flc than on/off control for providing optimum temperature and humidity for plant rsquo;s growth. both greenhouses had the same performance at germination percentage, but the flc greenhouse had better performance at other growth parameters. the measured values for dry and fresh weights of basil plant in the flc greenhouse showed 50 and 35% increase in the yield, respectively, compared to the control greenhouse. in general, the results of this study showed that the fuzzy control method is able to optimally control the environmental conditions of greenhouses; so it is recommended for use in new greenhouses.