Control Basado en Eventos de la Temperatura de un Invernadero

Control Basado en Eventos de la Temperatura de un
Invernadero
A. Pawlowski, J.L. Guzmán, F. Rodrı́guez, M. Berenguel
Dep. Lenguajes y Computación, Universidad de Almerı́a
e-mail: [email protected]
J. Sánchez, S. Dormido
Dep. Informática y Automática, UNED Madrid
Resumen
El control del clima del invernadero puede ser representado como un sistema basado en eventos,
donde el control de las principales variables que
poseen dinámicas lentas puede ser gobernado mediante eventos generados a partir de perturbaciones externas. Por lo tanto, este trabajo presenta
ideas preliminares y algunos resultados obtenidos
en simulación sobre el control basado en eventos
aplicado al problema del control del clima de un
invernadero.
Palabras clave: control basado en eventos,
muestreo por cruces de nivel, invernaderos
1.
Introducción
Debido a las fuertes demandas de la producción
y la diversidad, calidad y exigencias de la presentación del mercado, el sector agro-alimenticio
está continuamente sujeto a una continua incorporación de nuevas tecnologı́as, donde se requiere
una renovación permanente tecnológica del sector
y donde la ingenierı́a de control juega un papel
decisivo. En este sentido, el control automático y
técnicas de robótica están presentes en todos los
niveles de la producción agrı́cola: plantación, producción, cosecha, procesos de poscosecha y transporte. La agricultura moderna está sujetada a regulaciones en términos de la calidad e impacto ambiental y es un campo donde la aplicación de técnicas del control automáticas ha aumentado considerablemente durante los últimos años [21], [7],
[19], [11], [20].
Los sistemas basados en eventos se hacen cada vez
más habituales, en particular para sistemas distribuidos de adquisición de datos en tiempo real y
control. Los sistemas de control basados en eventos están presentes actualmente como soluciones
para muchos problemas de control [1], [3], [12],
[18]. En los sistemas del control basados en eventos, es la propia evolución de la dinámica de la
variable de sistema, que decide cuando se ejecuta
la siguiente acción de control, mientras que en un
sistema de control basado en el tiempo, la progre-
sión del tiempo provoca la ejecución de acciones
de control. La razón fundamental para la predominancia de los sistemas de control basados en el
tiempo ha estado basada en la existencia de la
teorı́a bien establecida para los sistemas del control con un tiempo de muestreo constante [2]. Sin
embargo, los sistemas de control distribuidos también imponen restricciones de arquitectura al sistema que dificultan la adopción del paradigma de
eventos activados por el tiempo. Una alternativa
a estos enfoques consiste en utilizar controladores basados en eventos que no estén restringidos
a la ocurrencia sı́ncrona de las acciones del controlador. Los principales problemas del control en
un invernadero se centran en el control del clima y
los problemas de fertilización. El problema de control del clima consiste en mantener la temperatura
del invernadero en los niveles especı́ficos a pesar
de las perturbaciones. Por otro lado, el problema
del control de fertilización es por lo general solucionado proporcionando la cantidad del agua y
fertilizantes requeridos por el cultivo. Por lo tanto, los sistemas de fertilización y de clima pueden ser representados como problemas del control
basado en eventos, donde las acciones de control
serán calculadas y realizadas cuando sean requeridas por el sistema, por ejemplo, cuando el cultivo
requiere agua o cuando la ventilación debe estar
cerrada debido a los cambios de las condiciones
meteorológicas exteriores. Además, como se mencionó anteriormente, con sistemas del control basados en eventos sólo una nueva señal del control
es generada cuando se observa un cambio en el sistema. Es decir, las conmutaciones de la señal del
control son reducidas y actúan solamente cuando
un evento ocurre. Este hecho es muy importante para la vida de actuadores especialmente desde
un punto de vista económico (reduciendo el uso
de electricidad o combustible), sobre todo en los
invernaderos donde la actuación se realiza por dispositivos mecánicos controlados por reles.
Este artı́culo presenta algunas ideas preliminares y
simulaciones sobre el uso de un sistema de control
basado en eventos para el control de temperatura
de un invernadero. El control basado en eventos
ha sido aplicado para el problema del control de
temperaturas tanto diurna usando el sistema de
ventilación como nocturna usando el sistema de
calefacción. El artı́culo se organiza de la siguiente
manera. En la sección 2 se describe el problema del
control del clima de un invernadero. Después, se
discute el sistema basado en eventos para el control de temperatura del invernadero. En la sección
4 se presentan los resultados de las simulaciones.
Finalmente en la sección 5 se describen algunas
conclusiones.
2.
2.1.
Problema del Control Climático
en un Invernadero
Descripción del problema del control
climático
El crecimiento del cultivo depende principalmente
de las variables climáticas ambientales y de la cantidad de agua y fertilizantes suministrados por la
irrigación. Este es la razón principal por la qué un
invernadero es ideal para cultivar, ya que constituye un ambiente cerrado del cual las variables
climáticas y fertilización pueden estar controladas para permitir un crecimiento y desarrollo óptimo de la cosecha. El clima y el fertirrigation son
dos sistemas independientes con los problemas del
control diferentes. Empı́ricamente, las exigencias
de agua y los nutrientes de especies de diferentes
cultivos son conocidos y, de hecho, los primeros
sistemas automatizados eran aquellos que controlan estas variables. Si como el problema de la producción del cultivo del invernadero es una cuestión compleja, una simplificación aplicada consiste en suponer que las plantas reciban la cantidad
de agua y fertilizantes que requieren en cada momento. De esta manera, el problema se reduce al
control del crecimiento del cultivo en función de
condiciones climáticas [17], [16]. Los principales
modos para controlar el clima del invernadero son,
la ventilación y calefacción para modificar la temperatura interior y las condiciones de humedad,
sombreamiento y luz artificial para cambiar la radiación interna, la inyección de CO2 para influir
en la fotosı́ntesis, y rociamiento para el enriquecimiento de humedad. Un estudio más profundo
sobre los rasgos del problema del control climático se puede encontrar en [17].
Basándose en las estructuras del invernadero, los
actuadores más comunes, los tipos del cultivo y
las condiciones comerciales del Sudeste de España
(donde se adquirió los datos reales usados para las
simulaciones realizadas en este trabajo), la variable principal del clima a controlar es la temperatura. Debido al elevado coste de inyección artificial
de CO2 , en mayorı́a de los casos sólo se supervisa la concentración de CO2 . La radiación PAR se
controla por pantallas de sombreamieto pero su
Figura 1: Variables climáticas del control.
uso no es muy amplio. Teniendo en cuenta todo
lo anterior, este trabajo se centra en el control de
temperatura haciendo uso de los sistemas de ventilación y calefacción.
2.2.
Control de la temperatura de aire
Las plantas crecen bajo la influencia de la radiación PAR (condiciones diurnas), realizando el proceso de la fotosı́ntesis. Además, la temperatura influye a la velocidad de la producción de azúcar por
la fotosı́ntesis, y ası́ la radiación y la temperatura
tienen que estar en correlación en la manera que el
alto nivel de temperatura corresponde al alto nivel
de radiación. De este modo, en condiciones diurnas
es necesario mantener la temperatura en un nivel
alto, siendo óptimo para el proceso de la fotosı́ntesis. En las condiciones nocturnas, las plantas no
están activas (el cultivo no crece), entonces no es
necesario mantener la temperatura tan alta. Por
esta razón, normalmente se considera dos puntos
de consignas de temperatura: diurna y nocturna
[10]. Debido a las condiciones del clima favorables
del Sudeste de España, durante los intervalos diurnos, la energı́a requerida para alcanzar la temperatura óptima es proporcionada por el sol. De hecho,
el problema del control de temperaturas diurnas
es la refrigeración del invernadero (con temperaturas más altas que la consigna diurna) utilizando
la ventilación natural para alcanzar la temperatura diurna óptima. Por otro lado, el problema del
control de las temperaturas nocturnas es la calefacción del invernadero (con temperaturas más bajas que la consigna nocturna) utilizando sistemas
de calefacción para alcanzar la temperatura óptima nocturna. Como se mencionó anteriormente,
en este trabajo se analiza el control de temperaturas diurnas y nocturnas para estudiar el control
basado en eventos propuesto.
2.3.
Control de la temperatura con
sistemas de ventilación y calefacción
La ventilación natural determina el intercambio
de aire y flujo de aire en un invernadero como una
consecuencia de las diferencias entre temperaturas
exteriores e interiores. El objetivo principal de este
sistema del control es mantener la temperatura interior alrededor de una consigna. La relación entre
la apertura de ventanas y de la temperatura interior no es lineal [15], donde generalmente se hace
uso de una estrategia de control gain-scheduling
(ver la Figura 2). La mayorı́a de las soluciones
comerciales incluyen esta clase de controladores
(tipo gain-scheduling) con objetivo de enfrentarse
a las perturbaciones de dinámicas lentas y rápidas. Este controlador consiste en un esquema de
PI donde los valores de controlador son ajustados basándose en algunas perturbaciones: la temperatura exterior y la velocidad de viento. Para
controlar la temperatura noctura, aunque existen
numerosas estrategias de control disponibles [14],
se ha realizado un estudio basado en controladores todo/nada ya que son los controladores más
comúnmente utilizados en los invernaderos convencionales. Una descripción profunda de estos algoritmos puede ser encontrada en [17].
Mecanismo
Adaptativo
Controlador
de
Temperatura
y(t)
d
t
Temperatura
Ventilación
Natural
Invernadero
Figura 2: Controlador gain-scheduling.
El control basado en eventos en
invernadero
Antes de discutir el control de temperatura de invernadero como un problema del control basado
en eventos, se introducen algunas informaciones
básicas sobre muestreo por cruces de nivel y el
control basado en eventos.
3.1.
(1)
Temperatura exterior
-
3.
|x(tk ) − x(ts )| > δ
Velocidad de viento exterior
Consigna de
Temperatura
+
lación delta ası́ncrona, método de banda muerta,
método send-on-delta, muestreo por cruce de nivel
y muestreo de Lebesgue. A pesar de sus nombres
diferentes (en este trabajo el muestreo de cruce de
nivel), el principio básico es el mismo: la señal se
muestrea cuando el valor absoluto de la diferencia
entre el valor actual x(ts ) y el ultimo valor muestreado x(tk ) es mayor que un lı́mite especificado
δ. Cuando el cambio en la señal es relativamente
pequeño, el número de muestras es significativamente menor que en el caso del método del muestreo periódico, tal y como se muestra en la Figura
3 [5]:
Muestreo por cruce de nivel y
control basado en eventos
En un sistema del control basado en eventos las
acciones del control se llevan a cabo de manera
asincrónica, es decir, el perı́odo de muestro es gestionado por eventos y es llamado muestreo basado
en eventos. La idea del muestreo basado en eventos
es una idea muy antigua [6] e indica que el método
más apropiado para muestrear consiste en transmitir la información sólo cuando existe un cambio
significativo en la señal, que justifica la adquisición
de una nueva muestra. Este tipo de estrategias de
muestreo ha recibido diferentes nombres en la literatura [5]: criterio de diferencia de amplitudes
constante, muestreo basado en magnitud, modu-
Figura 3: Muestreo por cruce de nivel.
Si el muestreo es liberado por el evento, los sistemas del control basados en eventos pueden ser
considerados como la alternativa para sistemas del
control basados en el tiempo. Otros nombres para
estos sistemas del control son aperiódicos o sistemas del control asincrónicos. En un sistema basado en eventos, la aparición de un evento, más bien
que el paso del tiempo, decide cuando una muestra esta tomada. La naturaleza del evento podrı́a
variar. Se podrı́a mencionar siguientes ejemplos:
una señal medida cruza un cierto lı́mite, o la llegada de un paquete de datos a un nodo en una red
de ordenadores [1]. De un modo general, un controlador basado en eventos consiste en dos partes:
un detector de eventos y un controlador. El detector de eventos indica al controlador que debe
producir una acción del control porque un evento
ha ocurrido. Por ejemplo, la decisión para calcular una nueva señal del control podrı́a consistir en,
cuando el valor absoluto de la diferencia entre el
valor actual del error, e(tk ), y el último valor del
error calculado, e(ts ), es mayor que un lı́mite δ,
o cuando el tiempo transcurrido desde que se calculó la última supere un lı́mite hmax . La última
condición es una simple medida de seguridad:
|e(tk ) − e(ts )| > δ and tk − ts ≥ hmax
(2)
El efecto de esta condición será que el regulador
se ejecutará en el tiempo nominal del muestreo
hnom durante transitorios, por ejemplo, cambios
de consigna y perturbaciones de carga, y que el
regulador se ejecutará en el intervalo de muestreo
máximo durante los periodos estacionarios [1].
3.2.
Muestreo por cruce de nivel y
control basado en eventos en un
invernadero
4.
4.1.
La Tabla 1 presenta los lı́mites individuales de
las variables más comunes usadas para el control
de temperatura en inveranderos. Estos lı́mites de
δ = 3 % y δ = 5 % se han calculado basados en
la experiencia de los autores y tras analizar más
de tres años de datos. El cálculo del lı́mite δ para
cada variable individual fue realizado estudiando
sus valores mı́nimos y máximos, done el cambio de
cada variable para δ = 3 % y δ = 5 % fue determinado calculando el 3 % y el 5 % de la diferencia
entre los valores máximos y mı́nimos. En lugar
de elegir sólo un lı́mite para cada variable, se seleccionaron dos lı́mites diferentes para analizar su
efecto, como se presenta en la siguiente sección.
Por otra parte, el controlador clásico para el control de temperaturas fue sustituido por un regulador basado en eventos. Por lo tanto, el sistema
del control esta formado ahora por un generador
de eventos y un controlador. De esta manera, el
controlador calculará una nueva acción de control
cuando un evento es detectado por el generador
de eventos. En la siguiente sección se analizan los
mecanismos de generacion de eventos comentados
anteriormente.
Variable
Temperatura interior
Temperatura exterior
Humedad
Radiacion solar
Velocidad de viento
Dirección de viento
δ = 5%
0,60
0,61
0,49
34,30
0,53
17,84
δ = 3%
0,36
0,36
0,29
20,58
0,31
10,70
Cuadro
Tabla 1: Los limites de variables de invernadero
Materiales y métodos
Las simulaciones presentadas en esta sección han
sido realizadas usando el modelo climático de invernadero desarrollado por [17] y el TrueTime
Toolbox para MATLAB/Simulink [9]. TrueTime
es una herramienta desarrollada para Simulink
orientada para simulaciones de sistemas de tiempo
real, sistemas de control basados en red, modelos
de comunicación, etc.
4.2.
Antes de proceder al control basado en eventos,
se procede al estudio de los lı́mites δ convenientes
para cada variable de invernadero.Como se muestra en la siguiente sección, este lı́mite tiene una
influencia directa en la generación de eventos y en
la cantidad de datos transmitidos.
Resultados de Simulación
Transmisión de datos
En los sistemas del control modernos, es habitual
usar la red de comunicación para transmitir datos
entre los diferentes bloques de sistema del control.
Normalmente se transmite gran cantidad de datos
en cada instante de muestreo, sobre todo debido a
requerimientos del sistema de control. A veces, esta solución puede producir una gran carga de red
(en un sistema del control del invernadero, todos
los datos están transmitidos cada minuto o incluso
más rápido) e introduce los retardos en el tiempo
de la entrega de los paquetes de datos. Cuando la
carga de la red aumenta, la probabilidad de pérdidas de datos también aumenta, y este factor puede
ser muy negativo para el rendimiento del control.
Una solución de este problema es el uso del muestreo basada en eventos, es decir, el muestreo por
cruces de nivel descrito en secciones anteriores. Esta técnica permite transmitir sólo los datos necesarios. Es este apartado se muestra un estudio del
uso de muestreo por cruces de nivel para ser usado en el control climático de un inverandero. Las
simulaciones fueron realizadas para un periodo de
8 dı́as completos donde los lı́mites δ usados para
el muestreo por cruces de nivel están descritos en
la Tabla 1.
La Tabla 2 presenta los resultados de transmisión
de datos obtenidos después de la simulación, para
las variables del invernadero. En la tabla se muestra la comparación del número de muestras obtenidas y transmitidas utilizando el muestreo por
cruce de nivel con el muestreo basada en el tiempo
donde los datos están transmitidos cada minuto,
como es tı́pico en sistemas del control del invernadero. Como se puede observar, se obtiene un
ahorro de transmisión muy importante para ambos lı́mites, δ = 3 % y δ = 5 %, valores más del
90 % para la mayorı́a de las variables. Además,
se observó que la cantidad de datos transmitidos
es más pequeña cuando el lı́mite es más grande.
Por otro lado, la dinámica de cada variable afecta
considerablemente al número de muestras tomadas. Este fenómeno puede ser observado para los
Variable
Temperatura interior
Temperatura exterior
Humedad
Radiacion solar
Velocidad de viento
Dirección de viento
Clásico
11808
11808
11808
11808
11808
11808
δ = 3%
469
762
674
826
5720
5003
Ahorro ( %)
96,02
93,54
94,29
93,00
51,55
57,63
δ = 5%
279
353
358
553
3715
3255
Ahorro ( %)
97,63
97,01
96,96
95,31
68,53
72,43
Apertura [%]
Temperatura interior
Cuadro
Tabla 2: Resultados de transmisión de datos, comparación del número de muestras
Consigna
Apertura [%]
Cont. basado en eventos d = 5%
Cont. basado en eventos d = 3%
26
25.5
25
24.5
24
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2000
4000
8000
10000
12000
100
50
0
0
100
50
0
0
Apertura [%]
Clasic cont.
26.5
100
50
0
0
6000
Tiempo (min)
Figura 4: Control basado en tiempo en comparación con control basado en eventos - consigna diurna.
variables que cambian su valor con alta frecuencia
como la velocidad y dirección del viento. Como se
puede observar, la cantidad de los datos transmitidos es más pequeña para δ = 5 % pero ocasiona
una mayor destrucción de la señal original. Como
la conclusión global de esta simulación, se deduce
que eligiendo un umbral de δ = 3 %, es posible
obtener una gran reducción de muestras adquiridas sin importantes pérdidas de información en
las señales desde un punto de vista del diseño de
control.
4.3.
Control de temperatura basado en
eventos
Esta sección se presentan los resultados de la simulación obtenidos para el control de la temperatura
diurna usando ventilación y calefacción. Las Figura 4 y 5 muestran los resultados de control para el
control diurno y nocturno de tempratura haciendo uso del sistema de ventilación y calefacción res-
pectivamente. Como se puede observar el controlador calcula sólo una nueva señal de control cuando ocurre un nuevo evento. La aparición de los
eventos es gestionado por un generador de eventos que detecta los posibles eventos que afectan al
controlador. Para este estudio de simulación, estos eventos están representados por cambios de:
consigna, la temperatura interior, la temperatura
exterior y la velocidad de viento. La frecuencia de
eventos para las variables climáticas depende del
valor lı́mite δ usado para el muestreo por cruce de
nivel como se muestra en la Tabla 2. Por lo tanto,
ambos lı́mites, δ = 3 % y δ = 5 %, se han usado
de nuevo para analizar sus influencia en el problema de control basado en eventos. Los resultados
de control para el control basado en eventos están
presentados como señales muestreadas para mostrar mejor la influencia de los eventos. La simulación ha sido realizada para un periodo de 8 dı́as
completos donde la temperatura de consigna fue
elegida a 26o C para el periodo diurno y de 17o C
Temperatura interior
Controlador cálsico
Controlador basado en eventos G=3%
Controladorbasasdo en eventos G=5%
Consigna
18
17.5
17
16.5
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2000
4000
6000
Tiempo (min)
8000
10000
12000
1
Estado de calefacción
0.5
0
0
1
0.5
0
0
1
0.5
0
0
Consigna
Cont clásico
Cont basade en eventos d = 3%
Cont basade en eventos d = 5%
27
26
25
24
6400
6450
6500
6550
6600
6650
6700
6750
6800
6450
6500
6550
6600
6650
6700
6750
6800
6450
6500
6550
6600
6650
6700
6750
6800
6450
6500
6550
6650
6700
6750
6800
100
50
Apertura [%]
0
6400
100
Apertura [%]
Apertura [%]
Temperatura interior
100
50
0
6400
50
0
6400
6600
Tiempo (min)
Figura 6: Resultado de control para el quinto dı́a.
Controlador basado en eventos G=3%
Controlador cálsico
Controladorbasasdo en eventos G=5%
Consigna
18
17.5
17
16.5
0.99
1
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
4
1
x 10
0.5
Estado de calefacción
para el nocturno. Las Figuras 6 y 7 muestran una
comparación de los resultados de control obtenidos usando el control clásico basado en el tiempo
y el control basado en eventos, donde esta representada la banda del interés. Se puede ver que el
regulador basado en el tiempo obtiene mejores resultados de control, pero ocasiona un número más
grande de conmutaciones en la señal del control.
La Figura 6 muestra los resultados del control para el quinto dı́a durante el periodo diruno, donde
se observa que el número de cambios de la señal
de control es mucho más pequeño para los casos
de control basado en eventos. El mismo fenómeno
se observa para el octavo dı́a durante el periodo
nocturno tal y como se observa en la Figura 7.
Temperatura interior
Figura 5: Control basado en tiempo en comparación con control basado en eventos - consigna nocturna.
0
0.99
1
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1
0.5
0
0.99
1
4
x 10
1
0.5
0
0.99
1
1.01
1.02
1.03
Tiempo (min)
1.04
1.05
1.06
1.07
4
x 10
Figura 7: Resultado de control para la octava noche.
Este hecho es importante para el tiempo de vida de los actuadores, sobre todo en invernaderos
donde el sistema de ventilación y calefacción están
formados por actuadores mecánicos. Después de
estudiar los ocho dı́as de simulación, se ha obtenido que el control basado en el tiempo para el
periodo diurno produjo 539 conmutaciones en la
señal de control mientras 113 y 86 conmutaciones
se obtuvieron para el control basado en eventos
con δ = 3 % y δ = 5 %, respectivamente. Para
el periodo nocturno se ha obtenido 3429 conmutaciones para el controlador clásico, y 1410 para
δ = 3 % y 804 para δ = 5 %. Este factor es importante para la vida de actuadores pero también
Calefacción
200
IAE
150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
Numero de la noche
7
8
9
Ventilación
50
Controlador clásico
Controlador basado en eventos G=3%
Controlador basado en eventos G=5%
IAE
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
Numero del día
6
7
8
Figura 8: Rendimiento de control mediante IAE.
desde un punto de vista económico ya que el uso
de electricidad y combustible se reduce considerablemente. En las Figuras 4 y 5 también se puede
observar que el rendimiento de la variable controlada es peor para el control basado en eventos.
Teniendo en cuenta dicho aspecto se ha usado la
integral absoluta del error (IAE) como la medida
de comparar el rendimiento de control. La Figura
8 presenta dicha comparación. Como ha sido de
esperar, el controlador basado en el tiempo presenta mejores resultados de control, donde además
se observa que los valores de IAE obteniendo por
controlador basado en eventos con δ = 3 % son
menores que en el caso con δ = 5 %.
Este resultado también puede ser observado en la
Figura 8. Un resultado interesante es que el regulador basado en eventos con δ = 3 % proporciona
mejores resultados de control que el control basado en el tiempo durante algunos dı́as especı́ficos.
Esto es debido a que el regulador basado en el
tiempo actúa también para pequeños valores de
error mientras el regulador basado en eventos sólo
trabaja cuando el error es superior que el lı́mite
δ, quedándose sin actuar cuando el valor de error
es constante durante un perı́odo de tiempo más
largo.
5.
Conclusiones
Este trabajo presenta una técnica de control basada en eventos para el problema de control de
clima de un invernadero. El regulador basado en
eventos ha permitido disminuir considerablemente
el número de conmutaciones en la acción de control, haciendo posible de estudiar el compromiso
entre la cantidad de datos a transmitir y la calidad de control. El lı́mite del muestreo por cruce
de nivel ha presentado una gran influencia en el
rendimiento de control basada en eventos, donde
para el problema del control del clima del invernadero, un valor del 3 % ha proporcionado resultados prometedores. Por otra parte, el control
basado en eventos reduce el número de conmutaciones hasta el 80 % en comparación con el controlador tradicional basado en el tiempo. Este resultado es muy importante para invernaderos ya
que esto permite reducir los gastos y prolongar
la vida de actuadores, sobre todo para el sistema
de calefacción donde el consumo de combustible
es un factor muy crı́tico. Como trabajo futuro se
plantea probar mencionados anteriormente ideas
para el resto de algoritmos del control del invernadero, como por ejemplo: control de humedad con
ventilación o control de fertilización, donde serı́a
también posible obtener resultados satisfactorios
desde un punto de vista económico. Finalmente,
una vez que los algoritmos sean probados en simulación, todas estas ideas serán puestas en práctica
en un invernadero real con el objetivo de verificar
los resultados obtenidos.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por la CICYT,
bajo los proyectos DPI2007-66718-C04-04 y
DPI2007-61068, y por IV PRICIT (Plan Regional de Ciencia y Tecnologı́a de la Comunidad
de Madrid, 2005-2009), bajo la subvención S0505/DPI/0391.
Referencias
[1] K. J. Arzen. A simple event-based pid controller. In Proceedings of 14th IFAC World
Congress. Beijing, China, 1999.
[2] K. J. Astrom. Analysis and Design of Nonlinear Control Systems, chapter Event based
control. Springer Verlag, 2007.
[3] K. J. Astrom and B. Wittenmark. Computer
controlled systems: Theory and design. Prentice Hall, New Jersey, 1997.
[4] G. P. A. Bot. Greenhouse climate from physical processes to a dynamic model. PhD thesis,
Agricultural University of Wageningen, The
Netherlands, 1983.
[5] S. Dormido, J. Sánchez, and E. Kofman.
Muestreo, Control y Comunivación Basados
en Eventos. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 5(1):5–26,
2008.
[6] P. Ellis. Extension of phase plane analysis to
quantized systems. IRE Transactions on Automatic Control, 4(2):43– 54, 1959.
[7] I. Farkas. Modelling and control in agricultural processes. Computers and Electronics in
Agriculture, 49(3):315–316, 2005.
[8] L. Gonda and C. E. Cugnasca. A proposal of
greenhouse control using wireless sensor networks. In 4thWorld Congress Conference on
Computers in Agriculture and Natural Resources. Orlando, Florida, USA, 2006.
[18] J. H. Sandee, W. P. M. H. Heemels, and P.
P. J. van den Bosch. Event-driven control as
an opportunity in themultidisciplinary development of embedded controllers. In Proceedings of the American Control Conference.
Portland, Oregon, USA, 2005.
[9] D. Henriksson, A. Cervin, and K. E. Arzen.
Truetime: Real-time control system simulation with matlab/ simulink. In In Proceedings
of the Nordic MATLAB Conference. Copenhagen, Denmark, 2003.
[19] N. Sigrimis, P. Antsaklis, and P. Groumpos.
Control advances in agriculture and the environment. IEEE Control System Magazine.
Special Issue, 2001.
[10] P. G. H. Kamp and G. J. Timmerman. Computerized environmental control in greenhouses. A step by step approach. IPC Plant, The
Netherlands, 1996.
[20] N. Sigrimis and R. King. Advances in greenhouse environment control. Computers and
Electronics in Agriculture. Special Issue,
26(3), 1999.
[11] R. King and N. Sigrimis. Computational
intelligence in crop production. Computers
and Electronics in Agriculture. Special Issue
on Intelligent Systems in Crop Production,
31(1), 2000.
[12] M. Miskowicz. The event-triggered sampling
optimization criterion for distributed networked monitoring and control systems. In Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology. Maribor, Slovenia, 2003.
[13] L. V. Narasimhan, A. Arvind, and K. Bever.
Greenhouse asset management using wireless
sensor-actor networks. In IEEE International Conference on Mobile Ubiquitous Computing, Systems, Services and Technologies.
French Polynesia, Tahiti, 2007.
[14] A. Ramı́rez-Arias, F. Rodrı́guez, J.L.
Guzmán, M. Berenguel, M. R. Arahal., J.C.
López. Improving efficiency of greenhouse
heating systems using model predictive
control. Proceedings of the 16th IFAC World
Congress, 2005. Praga, República Checa.
2001. Oporto, Portugal.
[15] F. Rodrı́guez, M. Berenguel, and M. R.
Arahal. Feedforward controllers for greenhouse climate control based on physical models.
Proceedings of the European Control Conference ECC01, 2001. Oporto, Portugal.
[16] F. Rodrı́guez, J. L. Guzmán,M. Berenguel,
andM. R. Arahal. Adaptive hierarchical control of greenhouse crop production. International Journal of Adaptive Control Signal
Processing, 22:180–197, 2008.
[17] F. Rodrı́guez. Modeling and hierarchical control of greenhouse crop production. PhD thesis, University of Almerı́a, Spain, 2002.
[21] G. van Straten. What can systems and control theory do for agriculture? In IFAC 2nd
International Conference AGRICONTROL
2007. Osijek, Croatia, 2007.
[22] Y. W. Zhu, X. X. Zhong, and J. F. Shi.
The design of wireless sensor network system
based on zigbee technology for greenhouse.
Journal of Physics: Internacional Sympodium
on Instrumentation Science and Technology,
(48):1195–1199, 2006.