精准园艺中的作物表现：随机不确定性下的最优气候控制
最优化与控制
2023-07-31 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
本文针对状态动态存在不确定性的作物生产，提出了一种风险缓释、时变反馈控制算法。该基于模型的案例研究涉及温室中为期 40 天的生菜生产轮次，其控制输入由日间和夜间温度设定点组成。控制问题被表述为一个随机马尔可夫决策过程，目标是在收获时最大化期望净收益。通过与考虑不确定性但为静态的控制器以及动态但忽略状态动态不确定性的控制器进行比较，研究了时变反馈和风险缓释的重要性。对于热量受限的作物生长以及收获重量精度有严格要求的情况，动态随机控制器在最大期望净收益（高出 19%）和收获时状态精度（标准差减小 50%）方面均优于静态控制器。它在两项指标上也优于确定性控制器（最大期望净收益高 15%，标准差小 8%）。详细的敏感性分析表明，这种性能提升是稳健的，因为它们在状态动态不确定性、所需收获精度水平、起始日和初始重量的大范围内均成立。结果为不确定性下高精度要求时动态反馈和风险缓释策略的潜力提供了见解。尽管结果应谨慎解释，但它们说明了在需要高精度时不确定性下随机温室气候控制的巨大潜在益处。
引用
@article{arxiv.2303.14678,
title = {Plant Performance in Precision Horticulture: Optimal climate control under stochastic uncertainty},
author = {Simon van Mourik and Bert van't Ooster and Michel Vellekoop},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.14678},
year = {2023}
}