基于模糊控制的智能滴灌控制系统设计

田思庆，曹 宇，魏 强，郑家风，张炳权

(1. 佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154007；2. 佳木斯大学机械工程学院，黑龙江 佳木斯 154007；3. 南京乐金化学新能源汽车电池有限公司，南京 210038 )

0 引 言

智能滴灌控制系统通过对作物生长土壤及光照环境数据进行实时检测，并将检测数据反馈给控制器，控制器将对数据进行处理，并根据实际情况对执行元件进行实时控制，实现对作物的适时、适量的精确滴灌。根据各个大棚内土壤湿度的不均衡性，以及难以建立精确的数学模型等特点。灌水器部分，即灌水系统采用模糊控制策略，同时为了保证滴灌水压的恒定，根据3条支路比例电磁阀的开度，制定出模糊控制规则，以改变变频器频率，控制水泵转速保持恒压供水。本系统经过仿真和实地运行验证，具有超调量小、动态时间短和稳健性好等特点。

1 滴灌控制系统

为满足温室大棚内作物生长的需求，而设计的温室滴灌控制系统，不但节约了能源，降低了成本，更提高了作物灌溉的自动化水平[1]。滴灌控制系统工艺流程图如图1所示。

图1 智能滴灌控制工艺流程图

按照功能划分滴灌控制系统主要由3个部分组成，如图1中3个虚线框。其中第一部分为储水控制部分即水源供给部分，以保证系统具有充足的水源；第二部分为主干路供水部分，以保证系统的恒压运行供水；第三部分为灌水器控制部分，以实现灌水器管网的滴灌控制，保证土壤湿度的精确滴灌。

2 灌水器模糊控制设计

2.1 滴灌系统分析

本系统中灌水器滴灌系统本身是一个较为复杂的被控对象，用二阶纯滞后模型近似描述，如式(1)所示。……