文 章 編 號 時(shí) 變 論 域 下 設(shè) 施 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的 模 糊PID 控 制 王 正 孫 兆 軍 寧 夏 大 學(xué) 新 華 學(xué) 院 銀 川 寧 夏 大 學(xué) 土 木 與 水 利 工 程 學(xué) 院 銀 川 寧 夏 大 學(xué) 環(huán) 境 工 程 研 究 院 銀 川 教 育 部 中 阿 旱 區(qū) 特 色 資 源 與 環(huán) 境 治 理 國 際 合 作 聯(lián) 合 實(shí) 驗(yàn) 室 銀 川 摘 要 針 對 設(shè) 施 農(nóng) 業(yè) 中 灌 溉 系 統(tǒng) 控 制 算 法 不 穩(wěn) 定 自 適 應(yīng) 能 力 差 等 問 題 通 過 引 入 伸 縮 因 子 提 升 自 適 應(yīng) 模 糊 控 制 器 的 性 能 來 獲 得 控 制 精 度 高 振 蕩 弱 的 最 佳 控 制 方 法 結(jié) 果 表 明 基 于 時(shí) 變 論 域 自 適 應(yīng) 模 糊P D 控 制 系 統(tǒng) 具 有 超 調(diào) 量 小 調(diào) 整 時(shí) 間 短 穩(wěn) 定 性 高 等 優(yōu) 點(diǎn) 相 對 于 傳 統(tǒng) 模 糊P D 控 制 效 果 明 顯 提 升 同 時(shí) 田 間 測 試 的 結(jié) 果 表 明 系 統(tǒng) 可 根 據(jù) 土 壤 濕 度 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 自 動 控 制 使 土 壤 濕 度 始 終 保 持 在 給 定 值 附 近 實(shí) 現(xiàn) 灌 溉 的 精 準(zhǔn) 管 理 和 精 確 控 制 為 發(fā) 展 設(shè) 施 農(nóng) 業(yè) 精 準(zhǔn) 灌 溉 提 供 一 種 新 的 解 決 方 案 關(guān) 鍵 詞 土 壤 濕 度 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 模 糊P D 時(shí) 變 論 域 自 適 應(yīng) 中 圖 分 類 號 S TP 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 VariableUniverseFuzzy PIDControlofFacilityIntelligentDripIrrigationSystem WANGZheng SUNZhao jun Co egeofXin u ingxi Unive si y Yinc u n C in Sc oo ofCivi Enginee ing ndHyd u icEnginee ing ingxi Unive si y Yinc u n C in ns i u eofEnvi onmen Enginee ing ingxi Unive si y Yinc u n C in C in ingxi C in b KeyL bo o yofResou ces ssessmen ndEnvi onmen Regu ionin idRegions Yinc u n C in Abstract nvie of e ob emsofuns b econ o go i m nd oo d ive bi i yofi ig ionsys eminf ci i y g icu u e n d ivefuzzycon o e sin oduced oim ovei s e fo m nce so s oob in eo im con o me od i ig con o ccu cy nd e kosci ion T e esu s s o ed e v i b e unive se fuzzy P Dcon o sys em d e dv n ges of o e ove s oo s o d us ing ime nd ig s bi i y Com ed i e di ion fuzzyP D econ o effec sim ovedsignific n y es me ime e fie d es esu ss o ed esys emcou dbe u om ic ycon o ed cco ding o esoi mois u ed so esoi mois u e s yske ne egivenv ue ic e ized e ccu em n gemen ndcon o ofi ig ion nd ovided ne so u ionfo e deve o men of ecisioni ig ioninf ci i y g icu u e Keywords soi mois u e in e igen i ig ionsys em fuzzy P D v i b eunive se se f d ive 收 稿 日 期 基 金 項(xiàng) 目 寧 夏 年 度 高 等 學(xué) 校 雙 師 型 實(shí) 踐 鍛 煉 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 寧 夏 大 學(xué) 新 華 學(xué) 院 科 學(xué) 研 究 基 金 資 助 項(xiàng) 目 XHKY 作 者 簡 介 王 正 男 博 士 研 究 生 講 師 主 要 智 能 控 制 和 智 能 算 法 應(yīng) 用 的 研 究 工 作 E m i ngzs xc 6 com 通 訊 作 者 孫 兆 軍 6 男 博 士 研 究 員 博 士 生 導(dǎo) 師 主 要 從 事 智 能 灌 溉 節(jié) 水 新 技 術(shù) 研 究 E m i sunz o unyx 6 com 目 前 應(yīng) 用 智 能 灌 溉 系 統(tǒng) 是 提 高 農(nóng) 業(yè) 用 水 利 用 效 率 最 廣 泛 的 方 式 通 過 人 工 智 能 算 法 自 動 控 制 理 論 交 互 機(jī) 制 使 智 能 灌 溉 系 統(tǒng) 可 以 配 置 出 符 合 作 物 生 長 規(guī) 律 和 需 水 要 求 的 控 制 策 略 同 時(shí) 完 成 灌 水 設(shè) 備 參 數(shù) 的 優(yōu) 化 和 管 理 6 實(shí) 現(xiàn) 精 確 控 制 精 準(zhǔn) 供 水 然 而 智 能 灌 溉 系 統(tǒng) 是 時(shí) 變 非 線 性 系 統(tǒng) 具 有 大 時(shí) 滯 大 慣 性 以 及 多 隨 機(jī) 干 擾 等 特 點(diǎn) 這 將 對 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 和 穩(wěn) 定 性 產(chǎn) 生 重 要 影 響 研 究 表 明 優(yōu) 化 算 法 與 模 糊P D 結(jié) 合 形 成 的 交 互 控 制 策 略 可 有 效 地 解 決 這 些 問 題 張 志 柏 等 提 出 利 用 遺 傳 算 法 來 調(diào) 整P D 參 數(shù) 的 方 法 結(jié) 果 表 明 該 方 法 可 提 高 參 數(shù) 的 搜 索 精 度 縮 短 穩(wěn) 態(tài) 響 應(yīng) 時(shí) 間 趙 亮 等 將Fuzzy P D 直 接 應(yīng) 用 于 溫 室 節(jié) 水 控 制 系 統(tǒng) 中 可 使 系 統(tǒng) 的 魯 棒 性 增 強(qiáng) 節(jié) 水 率 約 提 高 吳 興 利 等 設(shè) 計(jì) 了 基 于 模 糊 控 制 的 智 能 滴 灌 裝 置 結(jié) 果 表 明 該 裝 置 能 準(zhǔn) 確 地 采 集 土 壤 水 分 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 精 準(zhǔn) 供 水 控 制 且 相 比 對 照 作 物 長 勢 更 好 田 思 慶 等 采 用 模 糊 控 制 方 式 對 部 分 灌 水 器 進(jìn) 行 了 有 效 控 制 結(jié) 果 表 明 該 方 法 可 提 高 水 資 源 節(jié) 水 灌 溉 年 第 期 i ig e com cn利 用 效 率 促 進(jìn) 作 物 生 長 劉 洪 靜 等 設(shè) 計(jì) 了 基 于 odbus 協(xié) 議 的 模 糊P D 算 法 對 灌 溉 設(shè) 備 實(shí) 施 智 能 控 制 結(jié) 果 表 明 灌 溉 系 統(tǒng) 振 蕩 時(shí) 間 縮 短 最 大 超 調(diào) 量 減 小 李 建 軍 等 和 劉 東 等 將 BP 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 算 法 應(yīng) 用 于 模 糊P D 的 參 數(shù) 調(diào) 節(jié) 結(jié) 果 表 明 該 方 法 可 實(shí) 現(xiàn) 精 量 灌 溉 吳 迪 等 提 出 將 模 糊P D 與 變 頻 器 結(jié) 合 控 制 地 下 恒 壓 灌 溉 系 統(tǒng) 結(jié) 果 表 明 能 有 效 抑 制 超 調(diào) 縮 短 響 應(yīng) 時(shí) 間 節(jié) 能 以 上 節(jié) 水 以 上 雖 然 智 能 算 法 與 模 糊P D 控 制 結(jié) 合 能 較 準(zhǔn) 確 地 配 置 和 管 理 設(shè) 施 智 能 灌 溉 設(shè) 備 但 當(dāng) 土 壤 環(huán) 境 和 灌 水 條 件 等 外 部 干 擾 輸 入 變 化 時(shí) 智 能 算 法 僅 能 優(yōu) 化 模 糊P D 控 制 器 的 參 數(shù) 而 不 能 自 適 應(yīng) 調(diào) 整 模 糊 規(guī) 則 故 易 產(chǎn) 生 較 大 的 誤 差 因 此 本 文 于 設(shè) 施 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 模 糊P D 控 制 中 引 入 時(shí) 變 論 域 算 法 建 立 時(shí) 變 論 域 下 的 模 糊P D 控 制 器 模 型 運(yùn) 用 模 糊 數(shù) 學(xué) 推 理 實(shí) 現(xiàn)P D 參 數(shù) 和 模 糊 規(guī) 則 的 自 適 應(yīng) 調(diào) 整 提 高 控 制 精 度 1 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 數(shù) 學(xué) 模 型 本 研 究 的 設(shè) 施 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 如 圖 所 示 主 要 由 決 策 管 理 和 數(shù) 據(jù) 顯 示 模 塊 模 糊P D 控 制 器 數(shù) 據(jù) 采 集 模 塊 濕 度 傳 感 器 電 磁 閥 可 編 程 控 制 器 控 制 柜 P og mm b eLogic Con o e PLC 和 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 模 塊 水 泵 水 表 等 組 成 圖1 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 示 意 圖 通 過 建 立 水 泵 電 機(jī) 水 泵 供 水 系 統(tǒng) 和 其 他 控 制 及 檢 測 元 件 等 環(huán) 節(jié) 的 數(shù) 學(xué) 模 型 進(jìn) 一 步 構(gòu) 建 智 能 滴 灌 控 制 系 統(tǒng) 的 傳 遞 函 數(shù) 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 是 利 用 變 頻 器 來 調(diào) 節(jié) 水 泵 供 水 量 而 變 頻 器 調(diào) 節(jié) 水 泵 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 過 程 可 近 似 為 一 個(gè) 慣 性 環(huán) 節(jié) 慣 性 環(huán) 節(jié) 時(shí) 間 常 數(shù) 為 T 其 大 小 由 變 頻 器 和 水 泵 性 能 決 定 數(shù) 學(xué) 表 示 為 G s N m s F s K T s 式 中 K 為 放 大 系 數(shù) T 為 慣 性 環(huán) 節(jié) 時(shí) 間 常 數(shù) N m s 為 水 泵 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 n m t 的L ce 變 換 F s 為 變 頻 器 輸 入 頻 率 f t 的 L ce 變 換 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 采 用 變 壓 供 水 模 式 即 供 水 壓 力 不 斷 增 加 增 加 到 某 一 值 時(shí) 維 持 穩(wěn) 定 由 壓 力 上 升 階 段 和 恒 壓 階 段 組 成 變 壓 供 水 過 程 可 用 時(shí) 間 常 數(shù) 為 T 的 慣 性 環(huán) 節(jié) 和 時(shí) 間 常 數(shù) 為 的 延 時(shí) 環(huán) 節(jié) 串 聯(lián) 近 似 描 述 其 中 T 的 大 小 由 滴 頭 數(shù) 量 決 定 的 大 小 由 管 網(wǎng) 長 度 及 水 流 速 度 決 定 數(shù) 學(xué) 表 示 為 G s P s N p s K T s e s 式 中 K 為 放 大 系 數(shù) T 為 慣 性 環(huán) 節(jié) 時(shí) 間 常 數(shù) N p s 為 水 泵 轉(zhuǎn) 速 n p t 的L ce 變 換 P s 為 水 泵 輸 出 供 水 壓 力 p t 的 L ce 變 換 通 常 可 理 想 化 地 將 系 統(tǒng) 其 他 控 制 及 檢 測 元 件 的 數(shù) 學(xué) 模 型 假 定 為 比 例 環(huán) 節(jié) 數(shù) 學(xué) 表 示 為 G s K 為 簡單起 見 認(rèn)為 系 統(tǒng) 中 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 n m t 與 水 泵 轉(zhuǎn) 速 n p t 相等 即 n m t n p t 故整 個(gè)供 水 系統(tǒng) 閉環(huán) 傳 遞函 數(shù)可 表 示為 G s G s G s G s K T s K T s e s K K e s T s T s 式 中 K K K K T T T 令 n T T T 稱 為 無 阻 尼 固 有 頻 率 d s T T T T 稱 為 阻 尼 比 研 究 表 明 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 在 工 況 較 為 穩(wěn) 定 變 頻 器 頻 率 降 低 時(shí) 可 用 模 型 近 似 描 述 而 當(dāng) 工 況 變 化 較 大 較 快 或 變 頻 器 頻 率 增 加 時(shí) 系 統(tǒng) 需 要 用 結(jié) 構(gòu) 更 為 復(fù) 雜 的 模 型 近 似 表 示 本 研 究 為 了 更 好 地 驗(yàn) 證 控 制 方 法 的 有 效 性 選 擇 模 型 進(jìn) 行 模 擬 仿 真 試 驗(yàn) 測 得 的 數(shù) 據(jù) 利 用 TL BR 編 寫 程 序 進(jìn) 行 反 演 得 到 模 型 的 參 數(shù) 為 K 6 T 6 n 6 d s 故 傳 遞 函 數(shù) 為 G s 6 e s s s 2 時(shí) 變 論 域 下 模 糊PID 控 制 時(shí) 變 論 域 下 模 糊P D 控 制 的 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 方 框 圖 如 圖 所 示 根 據(jù) 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 控 制 流 程 構(gòu) 建 有 反 饋 回 路 的 結(jié) 構(gòu) 經(jīng) 濕 度 傳 感 器 測 得 的 土 壤 實(shí) 際 濕 度 反 饋 回 決 策 管 理 設(shè) 備 形 成 負(fù) 反 饋 同 時(shí) 將 濕 度 誤 差 e 和 誤 差 變 化 率 e c 的 值 實(shí) 時(shí) 送 入 控 制 時(shí) 變 論 域 下 設(shè) 施 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的 模 糊P D 控 制 王 正 孫 兆 軍圖2 基 于 時(shí) 變 論 域 的 模 糊PID 系 統(tǒng) 方 框 圖 器 并 參 與 控 制 作 用 通 過 變 論 域 算 法 進(jìn) 行P D 參 數(shù) 模 糊 規(guī) 則 的 整 定 和 校 正 實(shí) 現(xiàn) 土 壤 濕 度 的 智 能 控 制 確 保 土 壤 濕 度 始 終 維 持 在 給 定 值 附 近 與 傳 統(tǒng) 模 糊P D 相 比 時(shí) 變 論 域 的 模 糊 P D 控 制 過 渡 過 程 時(shí) 間 更 短 抗 干 擾 能 力 更 強(qiáng) 2 1 模 糊PID 控 制 策 略 通過向?qū)?家咨 詢及以 往參 數(shù)識別的經(jīng) 驗(yàn) 制定 以下控制規(guī) 則 當(dāng) 土 壤 濕 度 迅 速 上 升 接 近 于 給 定 值 時(shí) 濕 度 誤 差 e 為 正 值 且 逐 漸 減 小 濕 度 誤 差 變 化 率 e c 為 負(fù) 值 且 其 絕 對 值 增 大 此 時(shí) 應(yīng) 增 大 K p 而 K i K d 盡 量 較 小 而 后 為 保 證 不 出 現(xiàn) 較 大 超 調(diào) 量 應(yīng) 減 小 K p 和 K i 且 增 大 K d 當(dāng) 系 統(tǒng) 輸 出 超 過 給 定 值 并 持 續(xù) 增 加 時(shí) 濕 度 誤 差 e 為 負(fù) 值 且 逐 漸 增 大 濕 度 誤 差 變 化 率 e c 仍 為 負(fù) 值 但 變 化 速 率 減 緩 此 時(shí) 應(yīng) 通 過 減 小 K p 來 抑 制 過 大 超 調(diào) 量 同 時(shí) 增 大 K i 和 K d 來 加 快 過 渡 過 程 使 系 統(tǒng) 響 應(yīng) 變 快 當(dāng) 系 統(tǒng) 輸 出 再 次 接 近 給 定 值 時(shí) 濕 度 誤 差 e 為 負(fù) 值 且 逐 漸 減 小 濕 度 誤 差 變 化 e c 為 正 值 且 逐 漸 增 大 此 時(shí) 應(yīng) 盡 量 消 除 誤 差 加 快 響 應(yīng) 選 擇 增 大 K p 而 后 為 避 免 出 現(xiàn) 振 蕩 選 擇 減 小 K p 和 K d 增 大 K i 隨 著 時(shí) 間 推 移 系 統(tǒng) 誤 差 逐 漸 消 除 此 時(shí) 選 擇 增 大 K p 和 K d 通 過 以 上 分 析 可 以 得 到 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 模 糊P D 控 制 中 K p K i 和 K d 個(gè) 參 數(shù) 的 控 制 規(guī) 則 如 表 所 示 根 據(jù) 表 可 以 寫 出 系 統(tǒng) 在 不 同 情 形 下 的 模 糊 規(guī) 則 實(shí) 現(xiàn)P D 參 數(shù) 的 自 適 應(yīng) 調(diào) 整 表1 模 糊PID 控 制 規(guī) 則 K p K i K d E C PB P PS ZO S B E PB PB B PB PS PB S P S S PS S PS ZO P ZO ZO PB P PB S PB B P S P ZO ZO PS S ZO ZO ZO ZO ZO PS PB PS P S P S PS S PS S S ZO ZO S S P PS S PS P ZO PS S PS B S PS S PS ZO ZO PS S S PB PS P P S PS ZO PS S ZO P S ZO P S S P S S PB P P PB ZO ZO S ZO S S P S S P ZO P S PB P B PB P B ZO S P S S PS S PB PS B P PB B PB PB B PB PB 2 2 時(shí) 變 論 域 伸 縮 因 子 由 于 系 統(tǒng) 易 受 環(huán) 境 變 化 影 響 為 提 高 模 糊 規(guī) 則 的 適 應(yīng) 性 和 參 數(shù) 的 準(zhǔn) 確 性 需 要 引 入 時(shí) 變 論 域 來 提 高 控 制 器 對 輸 出 值 的 辨 別 能 力 時(shí) 變 論 域 模 糊 控 制 即 引 入 隨 時(shí) 間 變 化 的 模 糊 論 域 以 適 應(yīng) 系 統(tǒng) 輸 入 變 化 和 環(huán) 境 改 變 通 過 添 加 輸 入 和 輸 出 伸 縮 因 子 使 模 糊 論 域 跟 隨 濕 度 誤 差 e 及 誤 差 變 化 率 e c 的 數(shù) 值 變 動 而 實(shí) 時(shí) 調(diào) 整 6 其 策 略 為 當(dāng) 土 壤 實(shí) 際 濕 度 與 給 定 濕 度 之 間 差 距 較 大 時(shí) 采 用 較 粗 的 模 糊 劃 分 當(dāng) 土 壤 濕 度 逐 漸 被 控 制 系 統(tǒng) 調(diào) 節(jié) 接 近 給 定 值 時(shí) 采 用 較 細(xì) 的 模 糊 劃 分 并 收 縮 論 域 范 圍 本 文 選 取 固 定 函 數(shù) 變 化 的 伸 縮 因 子 其 中 輸 入 論 域 為 x x 輸 出 論 域 x x x 具 體 表 達(dá) 式 為 輸 入 伸 縮 因 子 x e k x x e k x 6 輸 出 伸 縮 因 子 x c e x c e x c e 3 仿 真 測 試 與 結(jié) 果 分 析 為 驗(yàn) 證 時(shí) 變 論 域 下 模 糊P D 控 制 系 統(tǒng) 的 有 效 性 在 TL B R simu ink 平 臺 進(jìn) 行 建 模 與 仿 真 其 結(jié) 構(gòu) 如 圖 所 示 通 過 不 斷 調(diào) 試 設(shè) 定 模 糊P D 控 制 器 的 個(gè) 參 數(shù) 初 始 值 分 別 為 K p K i K d 時(shí) 控 制 效 果 較 好 考 慮 最 佳 土 壤 濕 度 為 左 右 因 此 在 本 研 究 仿 真 測 試 中 假 定 土 壤 濕 度 初 值 為 用 大 小 為 的 階 躍 輸 入 信 號 對 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 分 別 進(jìn) 行P D 模 糊P D 和 時(shí) 變 論 域 模 糊P D 等 種 控 制 方 法 的 仿 真 實(shí) 驗(yàn) 仿 真 時(shí) 間 設(shè) 置 為 s 采 樣 周 期 為 s 結(jié) 果 如 圖 所 示 根 據(jù) 圖 可 知 與P D 模 糊P D 相 比 時(shí) 變 論 域 下 模 糊 時(shí) 變 論 域 下 設(shè) 施 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的 模 糊P D 控 制 王 正 孫 兆 軍圖3 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的Simulink 模 型 圖4 土 壤 濕 度 仿 真 曲 線 P D 控 制 的 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的 土 壤 濕 度 響 應(yīng) 曲 線 較 平 滑 過 渡 時(shí) 間 短 無 超 調(diào) 量 穩(wěn) 定 性 較 強(qiáng) 調(diào) 整 時(shí) 間 短 穩(wěn) 態(tài) 誤 差 較 小 但 上 升 時(shí) 間 略 長 表 明 系 統(tǒng) 能 很 快 地 進(jìn) 入 穩(wěn) 定 工 作 狀 態(tài) 具 有 更 好 的 穩(wěn) 定 性 和 魯 棒 性 它 們 的 各 項(xiàng) 性 能 指 標(biāo) 對 比 如 表 所 示 表2 控 制 系 統(tǒng) 各 項(xiàng) 性 能 指 標(biāo) 對 比 項(xiàng) 目 上 升 時(shí) 間 s 超 調(diào) 量 調(diào) 整 時(shí) 間 s 穩(wěn) 態(tài) 誤 差 P D 6 模 糊P D 6 時(shí) 變 論 域 模 糊P D 4 系 統(tǒng) 測 試 于 年 月 在 寧 夏 靈 武 市 某 蔬 菜 大 棚 中 針 對 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的 功 能 性 能 安 全 性 等 進(jìn) 行 測 試 測 試 周 期 為 d 系 統(tǒng) 不 停 歇 運(yùn) 行 對 比 分 析 了 系 統(tǒng) 控 制 的 土 壤 濕 度 和 灌 水 量 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 如 表 所 示 從 測 試 結(jié) 果 可 以 看 出 當(dāng) 設(shè) 定 土 壤 濕 度 為 6 時(shí) 相 對 誤 差 不 超 過 當(dāng) 灌 水 量 為 時(shí) 相 對 誤 差 不 超 過 表 明 系 統(tǒng) 能 精 確 控 制 灌 水 量 和 土 壤 濕 度 滿 足 灌 溉 要 求 5 結(jié) 語 本 文 論 述 了 時(shí) 變 論 域 下 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的 模 糊P D 控 制 方 表3 智 能 灌 溉 系 統(tǒng) 測 試 數(shù) 據(jù) 序 號 土 壤 濕 度 設(shè) 定 值 實(shí) 際 值 誤 差 灌 水 量 L m 設(shè) 定 值 實(shí) 際 值 誤 差 6 6 6 6 66 66 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 注 誤 差 表 示 實(shí) 際 值 與 設(shè) 定 值 之 間 的 差 值 法 通 過 時(shí) 變 論 域 算 法 實(shí) 時(shí) 調(diào) 整P D 參 數(shù) 和 模 糊 規(guī) 則 并 對 實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 管 理 和 顯 示 實(shí) 現(xiàn) 了 設(shè) 施 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的 智 能 化 和 精 細(xì) 化 通 過 系 統(tǒng) 仿 真 與 測 試 顯 示 該 系 統(tǒng) 工 作 狀 態(tài) 良 好 響 應(yīng) 速 度 較 快 穩(wěn) 定 性 和 適 應(yīng) 性 較 好 具 有 較 好 的 應(yīng) 用 價(jià) 值 參 考 文 獻(xiàn) 李 嵩 周 建 平 許 燕 基 于PSO 優(yōu) 化Fuzzy P D 精 量 灌 溉 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) J 節(jié) 水 灌 溉 於 沈 剛 馬 明 舟 岳 雪 峰 等 模 糊P D 智 能 灌 溉 控 制 器 的 設(shè) 計(jì) 及 TL B 仿 真 J 節(jié) 水 灌 溉 6 梁 云 月 崔 天 時(shí) 何 亞 非 溫 室 節(jié) 水 灌 溉 系 統(tǒng) 模 糊 控 制 器 設(shè) 計(jì) 及 TL B 仿 真 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 6 田 思 慶 曹 宇 魏 強(qiáng) 等 基 于 模 糊 控 制 的 智 能 滴 灌 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) J 節(jié) 水 灌 溉 6 張 育 斌 魏 正 英 馬 勝 利 等 灰 色 模 糊P D 灌 溉 控 制 技 術(shù) 發(fā) 開 J 中 國 農(nóng) 村 水 利 水 電 6 6 邵 鵬 飛 曹 江 濤 桑 紅 等 Fuzzy P D 復(fù) 合 控 制 在 溫 室 節(jié) 水 灌 溉 中 的 應(yīng) 用 J 傳 感 器 與 微 系 統(tǒng) 6 李 建 軍 許 燕 張 冠 等 基 于BP 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 預(yù) 測 和 模 糊 控 制 的 灌 溉 控 制 器 設(shè) 計(jì) J 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 與 研 究 張 志 柏 朱 敏 基 于 免 疫 遺 傳 算 法 優(yōu) 化 的 自 調(diào) 整P D 控 制 器 研 究 J 電 子 設(shè) 計(jì) 工 程 6 趙 亮 瞿 少 成 劉 雪 純 等 基 于Fuzzy P D 的 溫 室 節(jié) 水 滴 灌 控 制 系 統(tǒng) J 節(jié) 水 灌 溉 6 吳 興 利 崔 世 鋼 何 林 等 基 于 模 糊 控 制 的 智 能 植 物 滴 灌 裝 置 設(shè) 計(jì) J 灌 溉 排 水 學(xué) 報(bào) 6 6 6 下 轉(zhuǎn) 第88 頁 時(shí) 變 論 域 下 設(shè) 施 智 能 滴 灌 系 統(tǒng) 的 模 糊P D 控 制 王 正 孫 兆 軍表1 一 次 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 測 得 C 0 0 502g L 取 樣 斷 面 處 水 流 中 原 有 的 示 蹤 劑 濃 度 C g L 上 游 斷 面 處 一 次 注 入 示 蹤 劑 的 濃 度 C g L 不 同 時(shí) 間 在 取 樣 斷 面 處 的 示 蹤 劑 濃 度 C g L 注 入 示 蹤 劑 濃 度 為C 的 全 部 溶 液 體 積 V L 示 蹤 劑 在 取 樣 斷 面 由 出 現(xiàn) 至 消 失 的 時(shí) 間 T s 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 M T C C d t 6 Q C V M 6 L s m s 重 復(fù) 上 述 實(shí) 驗(yàn) 通 過 改 變 矩 形 明 渠 流 量 進(jìn) 行 多 次 重 復(fù) 實(shí) 驗(yàn) 重 復(fù) 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 見 表 表2 重 復(fù) 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 測 次 稀 釋 法 所 測 流 量 Q m s 電 磁 流 量 計(jì) 所 測 實(shí) 際 流 量 Q m s 相 對 誤 差 6 6 66 6 6 6 6 6 4 結(jié) 語 通 過 對 矩 形 明 渠 中 的 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 分 析 基 于 稀 釋 法 的 自 動 測 流 裝 置 在 矩 形 明 渠 中 測 流 和 電 磁 流 量 計(jì) 測 流 的 相 對 誤 差 控 制 在 了 以 內(nèi) 進(jìn) 一 步 證 明 了 基 于 稀 釋 法 的 自 動 測 流 裝 置 在 矩 形 明 渠 中 測 流 的 可 行 性 與 準(zhǔn) 確 性 傳 統(tǒng) 的 測 流 方 法 如 流 速 面 積 法 具 有 斷 面 平 均 流 速 難 以 測 量 的 關(guān) 鍵 問 題 稀 釋 法 通 過 測 量 濃 度 然 后 換 算 成 流 量 不 需 要 對 斷 面 平 均 流 速 進(jìn) 行 測 量 減 少 了 不 可 避 免 發(fā) 生 的 誤 差 斷 面 平 均 流 速 無 法 精 確 測 量 但 需 要 保 證 溶 液 混 合 均 勻 和 所 選 示 蹤 劑 不 與 水 以 及 水 中 物 質(zhì) 發(fā) 生 反 應(yīng) 不 與 光 發(fā) 生 光 合 作 用 保 證 示 蹤 劑 溶 液 具 有 一 定 的 混 合 長 度 與 水 流 混 合 均 勻 本 文 將 稀 釋 法 與 物 聯(lián) 網(wǎng) 云 平 臺 相 結(jié) 合 對 單 片 機(jī) 進(jìn) 行 硬 件 和 軟 件 設(shè) 計(jì) 制 作 了 一 種 基 于 稀 釋 法 的 自 動 測 流 裝 置 由YD H 型 鹽 度 計(jì) 測 量 水 流 的 鹽 度 變 化 值 通 過 自 帶 D 轉(zhuǎn) 換 功 能 的 STC C 6 S 單 片 機(jī) 換 算 成 明 渠 流 量 值 由 總 線RS 和 上 位 機(jī) 通 訊 傳 輸 實(shí) 現(xiàn) 在 線 監(jiān) 控 還 可 以 通 過 無 線 傳 給 遠(yuǎn) 程 計(jì) 算 機(jī) 進(jìn) 行 監(jiān) 測 和 儲 存 基 于 稀 釋 法 的 自 動 測 流 裝 置 與 傳 統(tǒng) 的 測 流 裝 置 如 流 速 儀 測 流 相 比 減 小 了 成 本 和 誤 差 提 高 了 適 用 性 本 文 所 述 裝 置 實(shí) 現(xiàn) 了 自 動 化 測 流 過 程 節(jié) 省 了 人 力 物 力 和 測 流 時(shí) 間 解 決 了 應(yīng) 用 稀 釋 法 測 流 時(shí) 人 工 讀 數(shù) 容 易 產(chǎn) 生 較 大 誤 差 的 問 題 解 決 了 斷 面 平 均 流 速 不 能 精 確 測 量 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 問 題 通 過 濃 度 直 接 換 算 流 量 極 大 地 減 小 了 測 流 誤 差 基 于 稀 釋 法 的 自 動 測 流 裝 置 能 應(yīng) 用 于 多 種 斷 面 明 渠 中 對 斷 面 形 狀 沒 有 要 求 流 量 只 是 濃 度 和 時(shí) 間 的 函 數(shù) 該 裝 置 測 流 精 度 高 經(jīng) 濟(jì) 實(shí) 惠 易 攜 帶 能 應(yīng) 用 于 各 種 各 樣 的 復(fù) 雜 環(huán) 境 具 有 良 好 的 應(yīng) 用 前 景 和 市 場 推 廣 前 景 參 考 文 獻(xiàn) 張 志 昌 明 渠 測 流 的 理 論 和 方 法 西 安 陜 西 人 民 出 版 社 韓 惠 蘭 食 鹽 電 導(dǎo) 稀 釋 法 測 試 明 渠 水 流 量 技 術(shù) J 環(huán) 境 工 程 周 義 仁 數(shù) 字 式 物 位 傳 感 器 的 智 能 化 研 究 J 傳 感 器 與 微 系 統(tǒng) 6 6 費(fèi) 業(yè) 泰 誤 差 理 論 與 數(shù) 據(jù) 處 理 北 京 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 胡 云 進(jìn) 陳 國 偉 郜 會 彩 明 渠 規(guī) 則 斷 面 流 量 測 量 方 法 研 究 J 水 文 上 接 第84 頁 劉 洪 靜 李 黎 高 金 輝 基 于 模 糊P D 控 制 的 節(jié) 水 灌 溉 智 能 控 制 系 統(tǒng) J 節(jié) 水 灌 溉 劉 東 張 昌 明 基 于 模 糊 邏 輯 系 統(tǒng) 的 灌 溉 時(shí) 間 的 決 策 算 法 J 節(jié) 水 灌 溉 吳 迪 李 余 進(jìn) 黃 兆 波 等 模 糊P D 和 變 頻 器 在 地 下 恒 壓 灌 溉 控 制 系 統(tǒng) 的 應(yīng) 用 J 自 動 化 與 儀 表 孔 繁 余 何 玉 洋 邵 飛 等 轉(zhuǎn) 柱 泵 瞬 時(shí) 流 量 的 理 論 推 導(dǎo) 及 數(shù) 值 模 擬 J 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 自 然 科 學(xué) 版 蒙 蕊 蕊 湯 玲 迪 湯 躍 等 供 水 系 統(tǒng) 模 型 辨 識 與 動 態(tài) 特 性 分 析 J 排 灌 機(jī) 械 工 程 學(xué) 報(bào) 6 冀 常 鵬 孫 巍 變 論 域 自 適 應(yīng) 模 糊P D 控 制 系 統(tǒng) 仿 真 與 應(yīng) 用 J 測 控 技 術(shù) 曾 麗 蓓 張 海 濤 涂 亞 慶 等 基 于 變 論 域 模 糊P D 的 血 透 機(jī) 溫 度 控 制 方 法 J 自 動 化 與 儀 器 儀 表 6 基 于 稀 釋 法 的 矩 形 明 渠 自 動 測 流 研 究 胡 琳 君 周 義 仁