[发明专利]一种水肥一体化设备的施肥精度控制方法及其控制系统

说明书

本发明涉及一种水肥一体化设备的施肥精度控制方法及其控制系统，其方法包括以下步骤：步骤S1：建立水肥一体化设备的施肥精度控制模型；步骤S2：采用分布估计算法求解施肥精度控制模型的最优解。本发明将分布估计算法与水肥一体化设备的施肥精度控制模型相结合，求解出提高水肥一体化设备的控制精度的最优控制过程；与时间控制和PID控制相比较，本发明提出的方法在充分考虑系统结构延时所造成的影响下，采用全过程的控制方式提高设备的控制精度；使得水肥一体化设备在施肥浓度的精度控制上得到了提高，提高了水肥一体化设备的性能。

技术领域

本发明涉及农业生产自动化管理技术领域，尤其涉及一种水肥一体化设备的施肥精度控制方法及其控制系统。

背景技术

控制施肥的精度是水肥一体化设备的主要性能指标。水肥一体化设备通过检测回路监测混肥桶内的EC值及PH值的变化，通过控制吸肥通道的开闭来控制混肥桶内的肥料浓度，控制设备吸肥的过程直接影响到设备的施肥精度。

一般水肥一体化设备采用时间控制和PID控制的方法来控制施肥的精度，采用时间控制方法时EC值波动范围较大；采用PID控制方法时，由于结构上传感器采集数据的延时以及吸肥通道吸肥的延时使得控制精度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水肥一体化设备的施肥精度控制方法及其控制系统，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明的一个方面，提供了一种水肥一体化设备的施肥精度控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：建立水肥一体化设备的施肥精度控制模型；

步骤S2：采用分布估计算法求解所述施肥精度控制模型的最优解；

所述步骤S1的具体实现方式为：

步骤S11：对水肥一体化设备进行测试，并实时采集混肥桶内肥液浓度值及其对应的时间值；

步骤S12：采用最小二乘法将采集到的所述肥液浓度值及其对应的时间值拟合成肥液浓度变化曲线；

步骤S13：根据所述肥液浓度变化曲线建立水肥一体化设备的施肥精度控制模型：

min{max|f_t(x)-Set|} t＝1,2,3,......n (1.2)

其中：f_t(x)为水肥一体化设备的肥液浓度变化曲线，U_t-td(x)为肥液浓度上升时的变化曲线，L_t-td(x)为肥液浓度下降时的变化曲线，t为时间序号，td为系统结构及浓度监测传感器的延时时间，R_t为浓度随机波动值，s表示施肥通道是否开启，其中s＝1表示施肥通道开启，s＝0表示施肥通道关闭；Set表示需要达到的设定肥液浓度值；

所述步骤S2的具体实现方式为：

步骤S21：确定所述施肥精度控制模型的解为X＝[x₁,x₂,x₃,......x_n],其中x_n为第n秒时的吸肥通道开关状态；设置分布估计算法的参数：种群的规模为N、种群进化总代数为m以及局部搜索每代种群的搜索次数为a；令b＝0，并在满足变量非负约束的条件下，采用随机方式生成N个个体构成初始种群P(b)；

步骤S22：结合式(1.1)和式(1.2)并采用高斯分布算法进行采样，生成由N个个体构成的集合O1；

步骤S23：对所述集合O1中的个体的值进行变异操作，并生成由N个个体构成的下一代种群P(b)，令b＝b+1，q＝0；