[发明专利]一种能够实现闭环控制的水肥一体化算法及控制器

说明书

技术领域

本发明属于农业生产自动化管理领域，尤其涉及一种能够实现闭环控制的水肥一体化算法及控制器。

背景技术

随着农业园林栽培集约化程度，劳动力成本越来越高，亟待提供一个符合当前栽培现状，提高人工效率，减少人工参与的高效农业生产自动化管理系统。

并且现有技术的施肥和灌溉系统通过人工控制，操作复杂，灌水和施肥分开控制，系统稳定性差，没有考虑到电机的保护和整个管道的保护。随着农业园林栽培集约化程度、劳动力成本较高，亟待提供一个符合当前栽培现状、提高人工效率，减少人工参与的高效农业生产自动化管理系统。

水利是国家的命脉，是人类生存和建设的宝贵资源。我国是世界上水资源缺乏的国家，人均占有量只相当于世界人均占有量的四分之一，北方许多地区缺水更为严重。当今设施农业正在扩大，但只注重改善小气候环境，在精细灌水调控技术方面存在一些缺陷，制约了节能、节水效。为了促进设施农业(温室、大棚)再上新台阶，综合中国国情，实施科学、低廉、节水节能的精细灌溉技术势在必行。

闭环比例积分微分(proportional-integral-derivative)(PID)控制算法可以被调整以具有响应时间(例如，加速的响应时间)来满足流体流量应用的控制要求。但是，调整闭环PID控制算法的响应时间来满足具体应用的要求可能具有不想要的副作用。例如，被调整为快速算法以迅速地响应在流体流量中突发的显著变化的闭环PID控制算法可在流体流量稳定时造成带噪声的流量。快速算法放大了高频率传感器、模数转换器(ADC)量化以及电子噪声，导致带噪声的控制信号。

另一方面，被调整为具有较慢的响应时间的闭环PID控制算法虽然没有向稳定的流体流量引入噪声，但是也不能准确且迅速地校正流量条件中突发的显著变化(例如，设定点中的突变或压力变化)。与仅实现快速或缓慢响应时间算法相关联的问题由于非理想的情况，例如流量传感器读取的滞后或者流量控制器元件中的非线性而变得更加复杂。因此，需要解决目前方法的不足并且提供其它新颖且创新的特征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现闭环控制的水肥一体化算法及控制器，以减少农作物在生产的过程中的人工参与、劳动力成本过高的技术问题。

本发明是这样实现的，一种能够实现闭环控制的水肥一体化算法及控制器，一种能够实现闭环控制的水肥一体化算法，包括：

接收设定点指示值，所述设定点指示值指示流体流量设定点；

接收由传感器产生的传感器指示值，所述传感器指示值指示所述流体的流率；

偏置自适应闭环控制算法和相关联的参数，使得所述自适应闭环控制算法具有缓慢模式；

基于所述传感器指示值或所述设定点指示值中的至少一个，将反馈滤波器从缓慢模式修改到快速模式，所述反馈滤波器与所述闭环控制的水肥一体化算法相关联，所述闭环控制的水肥一体化算法与流量控制器相关联；

将所述反馈滤波器从所述快速模式修改回到所述缓慢模式；以及基于对所述反馈滤波器的所述修改来改变与所述自适应闭环控制算法相关联的调整参数，当所述反馈滤波器被修改时，改变所述调整参数以稳定所述自适应闭环控制算法。

还包括基于所述传感器指示值或所述设定点指示值中的至少一个来修改自适应增益，所述自适应增益在所述自适应闭环控制算法中用于补偿与所述流量控制器相关联的至少一个非线性特性。

还包括基于所述传感器指示值或所述设定点指示值中的至少一个来修改自适应增益，所述自适应增益在所述自适应闭环控制算法中用于补偿与所述流量控制器相关联的至少一个非线性特性，修改所述自适应增益的步骤包括：响应于通过所述流量控制器的流体流率的变化并且根据数学方程来进行修改。

其中修改所述反馈滤波器的步骤包括：通过调节与所述反馈滤波器相关联的时间常数来修改与所述反馈滤波器相关联的响应时间。

其中所述自适应闭环控制算法基于比例控制、积分控制或微分控制中的至少一个。

其中所述传感器是流量传感器、定时器、压力传感器或温度传感器中的至少一个。

其中修改所述反馈滤波器的步骤包括：响应于通过所述流量控制器的流体流率的变化并且根据数学方程来进行修改。

其中所述反馈滤波器处于所述缓慢模式时所述自适应闭环控制算法的响应时间不同于所述反馈滤波器处于所述快速模式时所述自适应闭环控制算法的响应时间。

其中修改所述反馈滤波器的步骤包括：参考与所述传感器指示值或所述设定点指示值中的至少一个相关联的至少一个阈值来进行修改。