精准水产养殖中鱼类生长参考跟踪的模型预测控制范式
系统与控制
2021-02-02 v1 系统与控制
摘要
在精准水产养殖中，主要目标是在最小化生产成本的同时最大化生物量产出。该目标可通过优化对鱼类生长有强烈影响的因素来实现，如投喂率、温度与溶解氧。本文在精准水产养殖中具有代表性的生物能学生长模型下，对三种用于鱼类生长参考跟踪的模型预测控制（MPC）策略进行比较研究。我们提出基于滚动时域评估三种候选MPC公式：第一种MPC公式跟踪期望鱼类生长轨迹，同时对投喂量、温度与溶解氧进行惩罚；第二种MPC优化策略直接惩罚饲料转化率（FCR，即食物量与鱼类增重之比），同时最小化实际生长状态与给定参考生长轨迹的偏差；第三种MPC公式包含生长率轨迹跟踪、动态能量与食物成本之间的权衡。文中给出了集成尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）现实生物能学生长模型的数值模拟，以检验三种所提最优控制策略的对比性能。
引用
@article{arxiv.2102.00004,
title = {Model Predictive Control Paradigms for Fish Growth Reference Tracking in Precision Aquaculture},
author = {Abderrazak Chahid and Ibrahima N'Doye and John E. Majoris and Michael L. Berumen and Taous-Meriem Laleg-Kirati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.00004},
year = {2021}
}