基于Matlab温室模糊控制的自动施肥策略研究

随着人工智能和物联网技术的进步,我国温室农业逐渐向精准自动化农业发展.本文针对温室作物生长所需的水和养分作为控制对象,设计了一套利用PLC和上位机控制的温室自动灌溉施肥装置,以施肥回路中电导率值作为控制目标,由于系统的延迟和惯性大等特点,无法建立起电导率和电磁阀开通时间之间的函数关系,特采用模糊控制策略.利用Matlab中模糊控制器建立输入输出模糊控制规则,计算出电导率模糊控制表,并在simlink中建立仿真模型图,仿真结果显示控制有效平稳.     

农业节水灌溉控制

农业节水灌溉有三个过程。基于水分亏缺与玉米、柑桔的需水信息,在温室中建立了由微机和作物需水信息控制的节水灌溉控制系统。当作物生长正常时,在温室里得到的节水率为15％～20％。这对未来田间的农业节水灌溉控制系统将是十分有用的。     

利用弃水蓄水灌溉效果研究

为了解决北方灌区半干旱的不良农业环境,采用试验研究和应用实践相结合的方法,对山西省三坝灌区不同质地土壤、用4种灌水定额方案进行灌溉,分析了利用弃水蓄水灌溉对灌区的影响.结果表明,利用弃水蓄水灌溉对灌区带来了有利的影响.灌溉可为作物生长提供水分、补充地下水、降低盐碱地的含盐量、促进作物增产、提高水分生产率,取得了良好的效果.利用弃水蓄水灌溉是对有效利用水资源、节约用水的一个重要贡献.     

微咸水灌溉作物生理生态响应与调节机制研究进展

为合理开发微咸水资源作为农业灌溉备用水源,完善微咸水灌溉理论技术体系,缓解淡水资源短缺、抗旱农业增产提供参考。综述微咸水灌溉下的作物生理生长指标的响应变化规律,分析作物的抗盐机理与调节机制等方面的研究现状,指出微咸水灌溉下作物遭受盐分胁迫是个综合、复杂的过程,究其根源在于两个方面:一方面是土壤溶液的渗透势增加引起生理干旱导致吸水困难产生水分胁迫;另一方面是离子吸收不平衡引起生理代谢紊乱抑制植物正常生长。展望了下一步有待研究的问题与方向,包括微咸水灌溉下盐分胁迫作用机理以及水盐-土壤-作物响应特征与调节机制等方面。     

温室大棚环境控制系统研究

温室大棚种植因其能实现环境条件精准控制而成为智慧农业中增产节水的主要技术措施之一.温室大棚环境控制系统以计算大棚蔬菜需水量模型为依据,通过采集温室大棚的土壤温度、空气温湿度、气压、风速、土壤湿度等环境参数,准确计算出各个不同时间段大棚蔬菜的需水量.控制系统根据分层设计理念,采用CC2530处理器,结合ZigBee协议和局域网组网技术设计而成.控制逻辑的设计和实现使得系统能够动态调节温室大棚环境,进而实现大棚作物的最佳生长条件,提高产品的产量和质量.     

灌溉水柱冲击种沟土壤压强信号的采集与处理方法

灌溉播种机在进行田间灌溉作业时存在灌溉水飞溅及冲种出穴的现象,导致作物的株距、播深不稳定,影响灌水播种质量及作物生长.提出了利用计算机与测力传感器直接测量灌溉水柱冲击压强的数值信号,并对信号采集过程中采样频率、采样时间的确定及信号在时域、频域内的相关分析方法进行研究,以期了解灌溉水柱冲击土壤压强的相关统计特性,并用于指导机具设计.     

基于模糊控制的智能浇灌系统设计

灌溉用水占用水总量的比例较大,提高灌溉用水的利用率可节约大量的水资源。针对目前灌溉系统存在的灌溉用水利用率低、浪费人力和易灌溉过量等缺点,设计了一个智能灌溉系统。该系统将检测到的土壤湿度和设置土壤湿度下限进行比较,若检测值低于设置的下限值则直接灌溉一个灌溉周期,若高于下限值则利用构建的两级双层模糊控制器对灌溉时长进行决策,实现对灌溉用水量的智能控制。仿真结果表明,该系统能够根据作物所处生育期和灌溉时间点是否适宜自动调节灌溉时长,能够较好地满足作物的生长规律,对提高灌溉用水的利用率和作物产量有促进作用。     

基于DSP的温室水肥控制系统

针对温室水肥精准灌溉问题,以温室环境参数和土壤参数为检测对象,基于DSP搭建了温室水肥控制系统,进行参数实时采集上传.应用LabVIEW构建了上位机监控平台,对温室环境参数进行实时监测显示,并对采集到的海量数据进行云端存储.考虑各环境参数与水肥之间的相互影响,综合各参数关系,采用三级模糊控制的方式,给出灌溉量和施肥量的预测值.利用LabVIEW和MATLAB的协同调试,将灌溉和施肥控制指令下发给下位机核心处理器,对水肥控制阀门进行控制,达到温室内灌溉和施肥之间的自动控制.     

作物病害胁迫声发射信号与环境因子分析

构建了作物声发射信号和环境因子检测平台,将声发射采集卡采集的声发射信号和各环境因子传感器采集的数据经PCI接口输入计算机.对检测数据进行统计分析,给出了声发射信号频次和各参数的日变化曲线,对声发射信号与各环境因子进行相关分析.结果表明:病害初期的声发射频次较高,随作物病害程度加重,声发射频次减弱,并出现多峰现象;声发射信号与各环境因子之间具有一定的相关性.     

基于无线传感器网络的农田环境监测系统设计

实时、准确获取农田环境信息是实现农业精准化作业、智能化管理的基础,也是农业信息化建设中的一个重要环节.设计了一种基于无线传感器网络的农田环境信息监测系统,通过分布于田间的传感器节点采集作物生长环境参数,采用CC2530构建Zig Bee数据传输网络,利用嵌入式网关完成Zig Bee网络、Wi Fi网络和GPRS网络的信息交互,实现了农田环境信息的远程监测.测试结果表明,该系统组网方式灵活、数据监测准确、覆盖范围广,通信距离可达350 m左右,为农田环境远程监测提供了一种有效可行的解决方案.     

模糊控制技术在灌区闸门远程自动控制系统中的应用

在灌区闸门远程自动控制系统中,现地控制单元承担着根据监控中心指令控制闸门开度调节泄水量的任务,闸门实时控制的优化与否直接关系到整个灌区的灌溉效率和灌溉用水利用率.采用模糊控制技术设计一种基于PLC的模糊控制器,对灌区闸门实施实时监控,可以有效地降低闸门动作频度,提高闸门的控制精度,从而达到优化和节约灌溉用水的目标.     

一种用于农场自动灌溉的远程智能控制器设计

对用于农场自动灌溉的远程智能控制器进行合理设计,可以在农业灌溉时减少大量的人力和物力,提高农业灌溉的效率。传统的控制器针无法有效控制灌溉时的水流量,造成了水资源不必要的浪费。设计一种新型用于农场自动灌溉的远程智能控制器,首先对远程智能控制器的总体结构进行描述,在湿度传感器设计、步进电机电路设计、阀门模型构建的基础上,将模糊控制器作为远程智能控制器中的核心部分。对土壤湿度信息进行采集和滤波处理,将处理的结果传输模糊控制器中,将模糊逻辑运算形成的驱动信号传输至上位机,通过上位机对步进电机进行控制,调控阀门开度的大小,完成于农场自动灌溉的远程智能控制。实验结果表明,与传统的控制器相比,设计的控制器控制精度和稳定性较高,可以将阀门开度变化保持在理想状态内,说明本文控制器具有较强的实用性,可以适用于大范围的农场自动灌溉。     

基于WOFOST与CROPWAT模型的松嫩平原春玉米灌溉制度研究

从挖掘作物生产潜力和生育期优化配水的角度,运用WOFOST模型模拟典型年松嫩平原的5个典型站点春玉米的潜在产量和雨养产量,并应用FAO推荐的CROPWAT模型进行春玉米灌溉水量优化分析。研究表明:松嫩平原在枯水年、平水年、丰水年的潜在产量分别为5.94~10.18、7.20~10.57、7.43~11.59 t?hm?2;富裕和泰来在不同水平年的生产潜力分别为3~5、2~4 t?hm?2,长岭在平水年的生产潜力为3.85 t?hm?2。灌溉制度方面,春玉米在枯水年、平水年和丰水年的作物需水量为480~560 mm,灌溉总需水量分别为216.7~300.2、215.2~272.9、102.9~234.9 mm;快速生长期和生长中期是春玉米灌溉的关键期;作物需水量在不同生育阶段的灌溉需水量大小排序为生长中期、快速生长期、成熟期、初始生长阶段。      

Research on the Winding/Unwinding Control System Based on Fuzzy Control Theory

A fuzzy controller of the winding/unwinding control system used in jig-dyeing machine is introduced, which is superior to the one with conventional optimal PID controller in convergence speed and stability. Its mathematical model and transfer function are presented based on mechanism of the winding/unwinding control system. Simulation of the fuzzy controller carried out in the MATLAB （Simulink） environment proves that the control system based on fuzzy controller is superior in quality, precision and operation to a conventional optimal PID controller. The outlined experimental results also show the effectiveness and the robustness of the fuzzy PID controller in good dynamic performance, high robustness to parameter variation and disturbance.     

用T-S型模糊神经网络的机械手轨迹跟踪自适应控制

对于常见的将 CMAC神经网络前馈控制器和常规反馈控制器相结合的机械手轨迹跟踪控制方案 ,它的控制性能同时受神经网络前馈控制器学习能力和反馈控制器控制精度的制约。该文提出的采用 T- S型模糊神经网络的机械手轨迹跟踪自适应控制方案充分利用了 T- S模糊模型的特点和优点 ,以一种基于简化的 T- S型的模糊神经网络作为前馈控制器 ,同时反馈控制器也采用 T- S型模糊神经网络实现。针对三自由度机械手轨迹跟踪问题的仿真实验表明 ,采用 T- S型模糊神经网络的机械手轨迹跟踪自适应控制方案是可行的和有效的     

The effect of water saving and production increment by drip irrigation schedules

Drip irrigation system can achieve high uniformity. When the system is designed for uniformity coefficient equal or more than 70%, the water application in the field can be expressed as a normal distribution and further simplified to a linear distribution. This paper will describe the irrigation scheduling parameters, percent of deficit, application efficiency and coefficient of variation by simple mathematical model. Using this effective model and the irrigation application, the total yield affected by the total water application for different uniformity of irrigation application can be determined. More over, this paper uses the cost of water, price of yield, uniformity of the drip irrigation system, crop response to water application and environmental concerns of pollution and contamination to determine the optimal irrigation schedule. A case study shows that the optimal irrigation schedule can achieve the effect of water saving and production increment compared with the conventional irrigation schedule in which the whole field is fully irrigated.     

作物非充分灌溉制度的模拟优化方法

非充分灌溉条件下作物灌溉制度优化可以有效地提高作物产量及水分利用率。以农田水量平衡模拟模型、作物水分生产函数和水分敏感指数累积函数为基础,建立了以灌溉日期为决策变量的非充分灌溉制度模拟优化模型,利用单纯形搜索法来确定最优灌溉制度(以作物产量最高为目标)。针对北京1999年冬小麦返青后的实际情况,利用以上方法对冬小麦灌溉制度进行了模拟与分析。结果表明,随着灌溉定额的增加,最优灌溉制度下的田间腾发量和冬小麦产量也相应增加,但其增加幅度却逐渐减小。在灌溉水量不足的条件下,应首先保证抽穗初期的灌溉,然后考虑在拔节期进行灌溉,可以达到较好的增产效果。     

模糊PID自整定技术在叶片检测控制系统中的应用

鉴于叶片检测系统对运动控制系统高精度的要求,分析叶片检测系统的运动控制方式。基于IMAC400控制卡研究其PID参数调整原理,设计fuzzy logic的PID自整定算法,比较传统PID与模糊自整定PID的控制性能。实验结果表明:在抛物线响应中,常规PID控制的最大跟随误差为-8.602 9,而模糊自整定PID控制最大跟随误差为-8.492 2。模糊自整定PID技术对运动控制系统的稳定性及精确度均有很大的提升。     

一种模糊神经网络的硬件电路优化设计方式

为提高模拟电路实现模糊神经网络的精度,通过对模糊神经网络中的高斯函数电路、求小电路以及去模糊电路分别进行性能优化,从整体上达到模拟电路实现模糊神经网络中高精度、高速的特性要求.所设计的模糊神经网络整体电路采用电压模式实现,并通过逼近一个非线性函数来验证.所设计的模拟单元电路均采用TSMC 0.18 μm工艺参数设计完成.通过Cadence软件仿真,结果表明:在1.8 V的工作电压下,所提出的改进型单元电路具有精度高、结构简单、便于调节和扩展的特性,并且能够完整地实现模糊神经网络的控制.     

基于模糊PID控制的火炮随动系统

常规的PID控制技术已经很成熟,但对于大质量的随动系统,常规的PID控制技术不能满足理想的控制效果。针对这个问题,采用了模糊PID控制完成了火炮随动系统的控制设计,并建立数学仿真模型。仿真结果表明文中设计的算法要比常规的PID算法精度高,鲁棒性好。