自動(dòng)灌溉施肥機(jī)營(yíng)養(yǎng)液EC-pH與配比精確控制技術(shù)研究.pdf

1、灌溉施肥智能化控制技術(shù)已成為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，營(yíng)養(yǎng)液的調(diào)配效果直接影響作物的生長(zhǎng)。而目前的自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)，其母液配比精度以及混肥后營(yíng)養(yǎng)液的電導(dǎo)率(EC)和pH值的控制效果都不令人滿意，因此本文設(shè)計(jì)一套精確自動(dòng)灌溉施肥測(cè)控系統(tǒng)，提高了營(yíng)養(yǎng)液調(diào)配的控制效果和實(shí)現(xiàn)各通道母液精確配比。
　　 首先，根據(jù)精確自動(dòng)灌溉施肥測(cè)控系統(tǒng)的功能需求對(duì)控制系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括MCU的選擇、核心模塊設(shè)計(jì)以及電氣控制系統(tǒng)

2、設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括核心控制器測(cè)控流程設(shè)計(jì)、人機(jī)交互機(jī)軟件設(shè)計(jì)以及核心控制器與人機(jī)交互機(jī)通信模塊設(shè)計(jì)。
　　 接著，采用P-模糊PID控制和Smith預(yù)估相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)了自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)液EC、pH控制器，對(duì)Smith預(yù)估進(jìn)行了優(yōu)化并且基于灌溉流量對(duì)EC控制器進(jìn)行了改進(jìn)。對(duì)不同灌溉流量下EC、pH的調(diào)控效果進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明相比現(xiàn)有的控制方法，本文設(shè)計(jì)的營(yíng)養(yǎng)液EC、pH控制器減小了系統(tǒng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了EC

3、、pH的同步調(diào)控。EC、pH控制的平均最大超調(diào)量分別為4.9％、0.79％，從清水狀態(tài)到控制到營(yíng)養(yǎng)液EC/pH值為(1.5mS/cm，6.5)的平均上升時(shí)間分別為74.5s、67s，從營(yíng)養(yǎng)液EC/pH值為(1.5mS/cm，6.5)控制到(2.5mS/cm，6.2)的平均上升時(shí)間分別為80s、84.5s，平均穩(wěn)態(tài)誤差分別為±0.08mS/cm、±0.06，滿足控制器設(shè)計(jì)要求，提高了水肥的利用率。
　　 然后，分析了吸肥流量控制誤

4、差產(chǎn)生的原因，在此基礎(chǔ)上采用迭代的方法設(shè)計(jì)了多路母液配比誤差修正模型，并通過(guò)試驗(yàn)確定了修正周期，最后進(jìn)行了多路母液配比誤差修正試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的多路母液配比誤差修正模型在不同PWM實(shí)際輸出占空比和各路母液配比的情況下均有非常好的修正效果，最大配比誤差最終穩(wěn)定在2％～3％之間，實(shí)現(xiàn)了各路母液最大配比誤差小于5％的要求。
　　 最后，設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)灌溉施肥機(jī)從供水、吸肥、營(yíng)養(yǎng)液配制到灌溉/施肥的全工作過(guò)程的狀態(tài)監(jiān)測(cè)的裝