杏鲍菇菌丝生长期关键环境因子的调控策略研究

摘要

杏鲍菇作为一种药食同源的真菌，深受广大群众喜爱，占据较大的食用菌市场份额，在我国西北地区得到了较为广泛的栽培。在培养过程中，杏鲍菇菌丝的生长发育情况直接影响了其品质与产量，在整个培养过程中起到了决定性作用。影响菌丝生长的因素主要包括营养条件和环境条件两个方面，本文主要研究环境条件对杏鲍菇菌丝生长的影响。
　　通过文献分析和单因素试验结果可知，影响菌丝生长的环境因素包含温度、湿度以及CO2浓度。利用正交试验，分析得出各个环境因素对菌丝生长的影响，并得到了适宜菌丝生长的最佳环境组合。通过BBD(Box-Behnken Design)响应面试验分析，绘制了温湿度和CO2浓度对菌丝满袋时间的响应曲面和等高线图，得到了满袋时间的数学模型并求出最佳响应值。同时，在实验数据相关性分析的基础上，拟合出菌丝满袋时间与温湿度之间的多元回归方程。最后，通过机理分析辨识出温湿度传递函数模型，并设计前馈补偿器，对培养室内的温湿度进行解耦，并利用模糊PID控制温湿度，使仿真结果达到生产要求。研究结果如下:
　　(1)正交试验分析结果表明:菌丝生长最佳的环境因子组合为温度24-26℃，空气湿度为65％-70％，CO2浓度为1500-2500ppm。影响菌丝生长的主次顺序为:温度＞湿度＞CO2浓度，而且温度与湿度对菌丝生长都有显著性影响，CO2浓度只有一定的影响。通过响应面分析，建立了菌丝满袋时间与温湿度之间的模型，并通过计算得出，当温度25.48℃、湿度66.8％、CO2浓度2665ppm时，菌丝长满整个菌袋的理论最短时间为30.1天。
　　(2)相关分析显示，温度与湿度对菌丝生长有较强的相关关系，而CO2浓度并没有明显的相关性，因此拟合出菌丝满袋时间与温湿度之间的多元回归方程。通过能量守恒定律可知，温室内温湿度传递函数模型由一阶惯性环节和延迟环节组成，并利用两点法求出K、T、τ这3个参数，建立了温湿度传递函数。
　　(3)利用前馈补偿器进行了温湿度解耦，求出了补偿器的传递函数;并在Simulink环境中分别对解耦前、模糊解耦以及模糊PID解耦的模型进行仿真，结果显示，前馈补偿器实现了温湿度解耦，消除了温湿度之间的相互影响;从仿真曲线以及性能参数表看出，在模糊PID解耦作用下，调节时间少，响应速度快，系统性能稳定，实现了对温湿度的良好控制。

目录

声明

摘要

1．1课题来源

1．2研究背景及意义

1．3国内外研究现状分析

1．4研究目标与内容

1．5可行性分析

第二章菌丝生长影响因素与试验原理分析

2．1影响因素分析

2．2试验原理分析

2．3本章小结

第三章试验的设计与实现

3．1试验材料

3．2试验仪器与设备选型

3．3试验处理

3．4测定指标和方法

3．5本章小结

第四章数据处理与分析

4．1梯度试验处理分析

4．2正交试验分析

4．3响应面分析

4．4本章小结

5．1相关分析

5．2菌丝满袋时间模型

5．3系统温湿度模型的构建

5．4本章小结

第六章培养室温湿度模糊PID解耦算法分析

6．1 PID算法

6．2模糊控制算法

6．3解耦算法

6．4算法仿真

6．5本章小结

7．1结论

7．2展望

参考文献

致谢

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