面向受控环境农业的以 VPD 为中心的级联控制及神经网络优化的能源效率气候管理
系统与控制
2026-04-16 v1 系统与控制
摘要
传统农业气候控制使用独立的 PID 回路控制温度和湿度，导致交叉耦合冲突，浪费 20-40% 的制冷能源。我们提出一种级联架构，将蒸发压力缺失 (VPD) 从被监控的指标提升为主导外环控制变量。7-3-3 神经网络优化器沿 VPD 约束曲线选择能耗最小的温湿度设定值，输入内环 PID 回路驱动 HVAC 执行器。Lyapunov 稳定性分析保证 PID 参数的有界性。部署在 30 多个商业设施、8 个美国气候区、7 年以上期间，实现了 30-38% 的 HVAC 能源降低、68-73% 的 VPD 稳定性提升、60-67% 的扰动恢复速度提升。
引用
@article{arxiv.2604.13461,
title = {VPD-Centric Cascading Control with Neural Network Optimization for Energy-Efficient Climate Management in Controlled Environment Agriculture},
author = {Andrii Vakhnovskyi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.13461},
year = {2026}
}
备注
13 pages, 1 figure, 1 table, 22 references