模糊与PI分段调控肥液EC的优化设计与试验

作     者：王海华 付强 孟繁佳 梅树立 王俊衡 李莉 Wang Haihua;Fu Qiang;Meng Fanjia;Mei Shuli;Wang Junheng;Li Li

作者机构：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北京100083 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 

基　　金：国家自然科学基金项目(31301240) 土壤植物及其系统技术国家重点实验室开放课题(2014-SKL-03) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2016年第32卷第15期

页      码：110-116页

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 m S/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 m S/cm,优于采用单PI控制的180 s和2.62 m S/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。

主 题 词：温室 灌溉 传感器 模糊控制 PI控制 分段调控 水肥一体化 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 082802[082802] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 09[农学] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.15.016

馆 藏 号：203180433...