模糊与PI分段调控肥液EC的优化设计与试验

• 作者: 付强 孟繁佳 李莉 梅树立 王俊衡 王海华
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 温室 灌溉 传感器 模糊控制 PI控制 分段调控 水肥一体化
• 年，卷（期）: 2016,（15）
• 所属期刊栏目: 农业水土工程
• 页码范围: 110-116
• 页数: 7页
• 分类号: S275
• 字数: 6172字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.15.016

摘要

设施蔬菜生产中对肥液电导率(EC)的精量调控是实现智能灌溉的关键技术之一.肥液混合过程中,由于母液浓度、吸肥方式和灌溉流量等存在差异,试验检测到的EC值会产生滞后和不稳定现象.针对上述问题,本研究设计了一种通过测量频率间接得到肥液电导率的传感器,并以MSP430单片机为主控制器构建了一套水肥调控试验系统.同时,在肥液调控方法方面设计了粗细分段控制策略,控制方法均为以输出相应的占空比来控制吸肥电磁阀的开闭.当实测EC值与目标EC值相差较大时,采用PI控制方法,能够快速缩小差距;而当两者偏差较小时,采用模糊控制可以使混肥EC值逼近设定值.此外,试验利用多管路复合式文丘里,设计了4组不同的EC目标值和4种不同的吸肥管路组合进行吸肥测试.结果表明,EC传感器间接测量到的频率与实际肥液EC值有显著的线性关系,决定系数为0.999 5,保证了测试精度.当目标EC值设定为2 mS/cm时,分段控制情况下实测EC达到稳态的用时为122 s,最大EC值为2.34 mS/cm,优于采用单PI控制的180 s和2.62 mS/cm.且目标EC值越大,稳态EC值越精确,但是稳态时延和过量超调现象更明显.本研究表明分段调控能够较好地克服EC值的过量超调,同时混肥时间和实测EC值能够满足实际需求.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王海华	中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室	19	249	8.0	15.0
5	梅树立	中国农业大学信息与电气工程学院	55	270	10.0	12.0
6	孟繁佳	中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室	10	35	5.0	5.0
7	付强	中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室	7	151	3.0	7.0
8	王俊衡	中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室	4	76	3.0	4.0