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模糊与PI分段调控肥液EC的优化设计与试验 总被引：3，自引：2，他引：1
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。 相似文献
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日光温室封闭式栽培系统的设计与试验 总被引：4，自引：2，他引：2
土壤连作灾害、生产资源严重浪费和环境污染已成为日光温室生产中制约其发展的瓶颈问题,为了解决这些问题,实现节水、节肥、保护环境的目的并提高温室生产的管理水平和自动化水平,该文设计了一种日光温室封闭式栽培系统。与传统栽培管理方式不同,该系统使用基质栽培代替土栽方式,采用基质袋装或塑料薄膜完全包裹的模式,实现了与外界环境的有效隔离;使用水肥一体化营养液滴灌代替水肥分离灌溉方式,回收多余营养液并循环利用;采用无线传感器网络模式,实现了温室环境信息的自动采集和发送。试验结果表明,采用封闭式栽培比传统土栽方式番茄产量提高了11.7%,水、肥用量均节省了2%（基质不同,节省水、肥量不同）,同种基质情况下,采用封闭式栽培方式,由于营养液实现了循环利用,水、肥节省率可以达到17.2%。 相似文献
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比例施肥泵吸肥活塞结构优化与试验 总被引：1，自引：1，他引：0
为了提高比例施肥泵的注肥精度,该研究分析了吸液活塞的工作原理,采用二次回归正交组合试验对关键结构参数进行优化,以吸液活塞下端直径、泄流槽宽度以及泄流槽深度为变量,以注入流量为响应指标,建立多元回归模型,并通过试验进行验证。结果表明：在不同压差和设定肥液注入比例下,比例施肥泵的实际肥液注入比例均低于设定肥液注入比例。压差在0.15 MPa以下时,随着设定肥液注入比例的升高,实际肥液注入比例与设定肥液注入比例的偏差减小,采用较高的设定肥液注入比例有利于提高注肥精度。吸液活塞下端直径、泄流槽宽度、泄流槽深度对注入流量都有显著影响（P＜0.01）。注入流量随着吸液活塞下端直径和泄流槽深度的增大而先升高后降低,随泄流槽宽度的增大而增大。对注入流量的影响顺序从大到小依次为泄流槽宽度、泄流槽深度、吸液活塞下端直径。优化后的吸液活塞下端直径为16.6 mm、泄流槽宽度为5.5 mm和泄流槽深度为3.7 mm,工作压差为0.05、0.10和0.15 MPa时的注肥精度分别提高了4.03、1.96和11.16个百分点。研究结果可为比例施肥泵的优化设计及实际应用提供理论支持。 相似文献
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基于模糊控制的肥液自动混合装置设计与试验 总被引：8，自引：6，他引：2
为提高混肥精度,该文在基于脉宽调制的文丘里变量施肥装置的基础上,对其结构进行了改进,并利用电导电极设计了一个电导率测量仪用以实时反馈肥液浓度,使之构成一个闭环控制的自动混肥装置。该装置采用粗细2级调节的控制策略,首先根据检测的入口水压调用对应的函数关系,自动调节电磁阀PWM（pulse width modulation）控制的占空比进行混肥;然后以电导率测量仪实时反馈混肥浓度,并采用模糊控制算法进一步细调PWM的占空比,使混肥浓度尽量逼近目标浓度。试验结果表明,电导率测量仪的有效测量范围为0~12.64 mS/cm,它所测量的电导率与肥液浓度呈显著的线性关系,其决定系数R2为0.997。对混肥装置进行了实测验证,结果表明混肥时的最大浓度误差为0.04%,控制装置达到稳态的响应时间为7.8～10.4 s,能满足实际应用的要求。 相似文献
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滴灌点源施肥灌溉对土壤氮素分布影响的试验研究 总被引：16，自引：1，他引：16
利用室内试验,研究了点源施肥灌溉条件下硝态氮和铵态氮的分布规律。试验土壤为砂壤土,滴头流量的变化范围为0.6～7.8L/h、灌水量为6～15L、肥液(NH4NO3)浓度为100～700mg/L。销态氮在距滴头17.5cm范围内呈均匀分布,其浓度随肥液浓度的增加而增加;在湿润边界上硝态氮产生累积;肥液浓度是影响硝态氮分布的主要因子。在距滴头15cm范围内,滴头流量和灌水量对土壤中硝态氮分布的影响不明显,在此范围以外,随滴头流量的增大或灌水量的减小,硝态氮浓度增加。铵态氮浓度在滴头附近出现高锋值,肥液浓度越高,锋值越大,且施肥灌溉对铵态氮分布的影响范围较小,一般在距滴头10cm范围以内 相似文献
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微灌系统压差式施肥罐施肥性能试验研究 总被引：3，自引：9，他引：3
压差式施肥罐是中国应用最多的微灌施肥装置，但尚未形成明确的运行操作规程。该文对不同施肥量和压差条件下施肥罐出口肥料溶液浓度的动态变化进行了测试和分析。试验中施肥量选用13、26 kg两个水平，通过施肥罐的压差选用0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 MPa 6个水平，而所有试验中施肥罐出口压力固定为0.10 MPa。研究结果表明：通过施肥罐的流量随压差的增大呈幂函数关系增加，施肥罐出口肥液浓度随时间持续减小，施肥开始阶段尤为明显；由于压差是影响肥液浓度变化的最主要因子，为了在微灌系统内获得均匀的肥料分布，保证施肥开始后和施肥过程中压差稳定至关重要。该文还建立了可用于估算肥液浓度动态变化和肥液浓度衰减为零时的回归模型。 相似文献
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球混式精准灌溉施肥系统的设计与试验 总被引：1，自引：1，他引：1
针对作物灌溉施肥不均匀,存在多施少施,肥料浓度过高等现象严重,该文设计了一种能实现自动灌溉、施肥、配方、混肥为一体的球混式水肥灌溉系统。该文详细描述了灌溉施肥系统的装置结构、自动控制系统、上位机软件设计,研究了配肥子系统特点和控制算法。根据不同作物的不同需要,对营养液的EC值(电导率间接反映营养液的浓度)和p H值(酸碱度)进行精确控制和实时调节,并利用嵌入式技术、变频技术、自动控制技术以及计算机信息技术开发灌溉施肥自动控制系统,实现灌区的自动灌溉施肥。试验证明,该系统EC、p H值调节品质好,性能稳定可靠,组装简便,操作人性化,实用性强,有利于推广使用。该研究为精准灌溉施肥系统的进一步研究提供了参考。 相似文献
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温室水肥一体化营养液调控装备设计与试验 总被引：11，自引：7，他引：4
针对当前温室生产中用水效率普遍较低、肥料使用量较高的问题,有必要对水肥一体化营养液调控及灌溉技术进行深入研究,探索适合中国具体情况的,低成本的水肥一体化营养液灌溉模式和相关农业装备。该文设计了一种水肥一体化营养液调控装备,根据营养液制备装置特点和制备过程,建立了营养液制备系统二阶数学模型,并利用增量式PID(proportion integration differentiation,比例-积分-微分)算法和改进Smith预估器对营养液的制备过程进行精确控制;利用EC传感器和p H传感器实时检测营养液的制备情况,并且通过驱动相应的继电器实现营养液的调控。试验结果表明,该水肥一体化营养液调控装备30 s左右可以进入营养液调控的稳定阶段(EC值误差在±0.1 m S/cm),系统达到规定的EC值的响应时间不超过60 s,使用该装备能够快速、精确的实现营养液的调控。 相似文献
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以“奶油生菜”为研究对象,将不同量的山崎配方水溶肥溶于工厂化养鱼尾水,配制成混合营养液,进行营养液膜栽培(NFT)水培生菜实验,以期筛选出最佳水肥配比,为实现工厂化养鱼尾水资源化利用提供理论依据。实验设置5个处理,分别为S1(123g水溶肥+150L养鱼尾水)、S2(98.4g水溶肥+150L养鱼尾水)、S3(73.8g水溶肥+150L养鱼尾水)、S4(49.2g水溶肥+150L养鱼尾水)、S5(24.6g水溶肥+150L养鱼尾水),以CK(123g水溶肥+150L清水)作为对照,探究不同处理对生菜产量和品质的影响。采用基于熵权法的TOPSIS综合效益评价模型分析确定最佳水肥配比参数。结果表明,混合营养液能提高生菜对水肥的吸收量,但随水溶肥浓度增加,生菜耗肥量呈先增大后减小的趋势;不同处理下生菜耗水耗肥量均低于CK处理,S1-S5处理相比CK处理分别节肥25.01%、19.15%、34.12%、51.89%和74.10%。混合营养液能有效促进生菜生长,但生菜各项生长指标均随水溶肥浓度上升呈先增大后减少的趋势,S2处理下生菜产量最高,为1.88kg·m-2,相比CK... 相似文献
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基于遗传算法的液肥变量施肥控制系统 总被引：4，自引：4，他引：0
为解决大田牵引式液肥施肥机的变量施肥作业精度不高、施肥流量不均匀以及肥料浪费问题,该研究针对液肥变量施肥控制系统,基于遗传算法的模糊PID(Proportion Integral Derivative)对电动比例阀的控制过程进行优化。首先对牵引式液肥变量施肥机的控制过程进行分析,建立液肥变量施肥控制系统的负反馈控制模型。根据控制系统要求,将模糊控制规则进行染色体编码,通过选择、交叉、变异等遗传算子对模糊控制规则进行仿真寻优,得到最优模糊控制规则表。依据得到的最优模糊控制规则对模糊PID控制器进行设置,并通过MATLAB软件进行仿真分析,结果表明,基于遗传算法的模糊PID控制的响应时间为4.86 s,小于传统PID控制的8.4 s和模糊PID控制的7.32 s。搭建试验平台进行液肥变量施肥控制系统流量控制的稳定性试验和变量控制试验,得到传统PID、模糊PID以及基于遗传算法的模糊PID在系统稳定运行时流量控制的相对误差分别为5.19%、3.40%、1.14%,响应时间分别为5.19、4.12、3.21 s,基于遗传算法的模糊PID较传统PID的相对误差减少了4.05个百分点,响应时间减少了1.98 s;基于遗传算法的模糊PID较模糊PID的相对误差减少了2.26个百分点,响应时间减少了0.91 s。基于遗传算法的模糊PID对液肥流量的控制效果优于传统PID和模糊PID,本文控制方法为变量施肥的研究提供了一种可行方案。 相似文献
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针对当前植保四轴飞行器在作业过程中自身载荷发生改变后的飞行控制性能下降、抵抗环境扰动能力差的问题,该文改进了传统比例积分微分(proportion,integration,differentiation,PID)控制算法,提出了一种模糊PID控制算法。该文通过研究四轴飞行器的姿态解算和飞行原理,设计了以STM32系列的单片机为核心处理器的四轴飞行控制系统。采用AHRS模块实时解算飞行器姿态参数,结合模糊控制和PID控制算法调节电机的输出量来控制飞行姿态。试验结果表明:与传统PID相比,模糊自整定PID控制算法适应性强,参数整定简单,系统的动态响应能力和稳定性获得了提高,实现了四轴飞行器的稳定飞行。该文为植保无人机控制算法研究提供了一定的参考。 相似文献
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我国肥料产业面临的挑战与发展机遇 总被引：21，自引：6，他引：15
白由路 《植物营养与肥料学报》2017,23(1):1-8
本文从我国农业对肥料的需求入手,分析了我国肥料产业面临着种植业施肥目标、肥料供需环境、肥料施用方式的变化以及肥料负面作用受到人们重视的客观现实。厘清我国植物营养与施肥在不同时期的任务和目标,肥料产业存在的问题,对指导我国肥料产业健康发展具有重要的参考意义。建国以来直到上世纪末,粮食和农业初级产品短缺一直困扰着国民经济的发展,提高肥料投入来增加供给是肥料施用和养分高效的主要目的。随着我国经济的发展,肥料施用从单纯的提高产量到产量与环境并重,而且环境要求越来越严,农业生产迫切需要养分效率高、环境友好型的肥料。肥料生产由卖方市场向买方市场的根本性转变加剧了肥料企业间的不正当竞争。我国肥料产业发展中出现了过分炒作概念、无限延伸肥料功能、肥料概念把握不科学、行业浮躁、踏实精神不足等问题,肥料标准过细等也影响着我国肥料产业的创新与发展。我国经济的连续快速发展,农业资金投入的大幅增加和农村劳动力的转移,规模化种植的推广,对我国肥料从产品、剂型到施用技术都提出了新的要求,为产业的发展提供了新的机遇。生产养分浓度、养分比例和养分形态适应不同作物和土壤环境容量的肥料产品,适应简化施肥技术的缓控释肥,适应肥水一体化的全水溶肥料都要求肥料助剂的创新。 相似文献
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基于广义回归神经网络的灌溉系统首部多用户配水快速PID控制 总被引：1，自引：0，他引：1
针对多用户配水状态下灌区流量、压力需求变化范围大,传统流量、压力控制响应速度慢等问题,建立适用于多用户灌区配水的灌溉系统首部控制技术。该研究通过分析供水系统流量、压力调节方式,提出了流量、压力PID(Proportion Integration Differentiation)耦合调节方法,建立以电动阀开度为流量控制量、变频器频率为压力控制量对流量和压力进行调控的灌溉首部控制系统。为了减少系统的调节时间,提高系统的运行效率,采用广义回归神经网络(Generalized Regression Neural Network,GRNN)建立流量、压力和电动阀控制模拟量、变频器控制模拟量间的预测模型,形成神经网络PID控制模型(GRNN_PID),并进行模型精度和控制精度验证。GRNN训练结果显示,变频器控制模拟量的相对误差为0.11%～3.86%,电动阀控制模拟量相对误差为0.09%～5.74%,模型精度较高。使用3个调节过程模拟3个用户的需水行为对模型进行验证,结果表明,GRNN_PID模型3个过程的调节时间分别为11.6、10.7和7.2 s,PID模型3个过程的调节时间分别为31.7、29.6和16.9 s,GRNN_PID模型大幅减少了系统的调节时间,提高了系统的运行效率;分别计算了2种模型的控制精度,GRNN_PID调节方法和传统PID调节方法的稳态流量和压力误差都在1%以内,最大超调量为8%,控制精度较高但相差不大,表明GRNN是从策略上加速系统调节速度,其本身并没有对PID的参数进行调整,因此对系统的控制精度影响不大。研究可为灌溉系统流量压力快速控制提供参考。 相似文献
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基于Smith-模糊PID控制的变量喷药系统设计及试验 总被引：11，自引：7，他引：4
为实现精准变量喷药技术,该文设计了旁路节流式变量喷药控制系统用于变量喷药和幅宽调节控制,运用流体网络理论建立系统的数学模型,将模糊PID控制与基于喷药流体网络模型的Smith预估控制结合起来喷药量的调节,并对国产3W-250型喷杆喷雾机进行改造并构建喷药试验平台。试验结果表明,基于喷药流体网络模型的Smith-模糊PID控制算法的动态响应更快,降低了变量喷药系统滞后性和非线性的不利影响,超调量小于13.1%,稳态误差小于3.52%,且具有较好的适应能力和鲁棒性,为精准变量喷药控制提供一种实现方法。 相似文献
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仿生注液沃土装置工作参数的优化与试验 总被引：1，自引：1，他引：0
为探索仿生注液沃土装置在土壤内部作业时工作参数对工作阻力和土壤粘附量的影响规律,优化作业参数,以保障并提高注液沃土装置作业质量,同时降低工作阻力和土壤粘附。该研究采用Box-Behnken试验优化设计方法,通过搭建农机土槽台车试验系统以模拟田间作业环境,开展注液沃土装置样机工作参数优化试验,将入土深度、注液量、土槽台车速度3个工作参数设为自变量,将工作阻力和土壤粘附量设为响应值,建立多元二次多项式回归方程,根据自变量与响应值之间的关系,优化仿生注液沃土装置的工作参数。结果表明:以土壤粘附量和工作阻力为响应值建立的回归方程模型拟合度良好;入土深度、液肥流量和工作速度对降低工作阻力和减小土壤粘附量的影响均显著,且入土深度和速度存在交互效应;试验因素对注液沃土装置降低工作阻力和减小土壤粘附量的影响程度为:入土深度>速度>流量,得到最优的工作参数为:入土深度11 cm、速度1.0 m/s、流量350 g/s。在最优工作参数条件下,注液沃土装置的工作阻力为260.01 N,土壤粘附量为8.73 g。该研究工作为注液沃土技术的应用和推广提供了参考依据。 相似文献
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联合收获机单神经元PID导航控制器设计与试验 总被引：5，自引：4，他引：1
针对联合收获机在田间直线跟踪作业中在维持高割幅率条件下易产生漏割的问题,设计了一种基于单神经元PID(Proportion Integration Differentiation)的联合收获机导航控制器。以轮式联合收获机为平台,通过对原有液压转向机构进行电控液压改装,搭载相关传感器构建了导航硬件系统。开展了常规PID控制和单神经元PID控制的仿真以及实地对比试验,仿真结果表明单神经元PID控制具有超调小和进入稳态快等特点;路面试验表明,当收获机速度为0.7 m/s时,单神经元PID控制最大跟踪偏差为6.10 cm,平均绝对偏差为1.21 cm;田间试验表明,收获机速度为0.7 m/s时,单神经元PID控制田间收获最大跟踪偏差为8.14 cm,平均绝对偏差为3.20 cm。试验表明所设计的联合收获机导航控制器能够满足自动导航收获作业要求,为收获作业自动导航提供了技术参考。 相似文献