[发明专利]一种基于多路流量控制的水肥一体机及其流量控制方法

权利要求书

1.一种基于多路流量控制的水肥一体机，其特征在于，包括：

用于采集水肥管路中主管路和支管路的实时流量的多个流量计；

对水肥管路的实时流量进行控制的执行系统，包括：多个数字调节阀、变频器和水泵；所述多个数字调节阀分别设置在供水主管路、大量元素的水溶肥支管路、微量元素的水溶肥支管路和酸液支管路以调节水肥管路的流量；所述水溶肥和酸液通过相应管路汇入供水主管路后再流入水泵并在水泵内混合均匀后输出到灌溉管路；所述变频器用于控制水泵转速以调节供水肥的压力；

对所述数字调节阀和水泵进行控制的PLC控制系统，包括：

水泵控制模块；

根据设定的支管路和主管路的流量比值、主管路的设定流量和主管路的实时流量计算各个支管路的设定流量的调和控制器模块；

根据管路的设定流量和实时流量间的偏差对管路中数字调节阀的开度进行闭环控制的PID控制模块；

所述调和控制器模块根据如下公式计算支管路的设定流量：

（1）

其中，t为当前时刻；r₁(t)为主管路的设定流量；y₁(t)为主管路的实时流量；r₂(t)为支管路的设定流量；k为支管路和主管路的流量比值；为增益加权值，其大小代表了在支管路的设定流量中，主管路的设定流量r₁(t)和主管路的实时流量y₁(t)所占比例的大小；增益加权值根据下式计算：

（2）

其中， 表示增益加权值的变化量；y₂(t)为支管路的实时流量；当S=0或者k y₁(t)- y₂(t)=0时，的调整达到平衡，不再改变；T_i的大小取主管路和支管路中较长的积分时间常数；S代表的是符号参数，它的取值为1、-1、0；符号参数的选取规则如下：

当主管路的设定流量r₁(t)增大时，S取值为1；如两路输出值满足，说明主管路设定流量影响小，应增大；而如果，则应该减小；

当主管路设定流量r₁(t)减小时，S取值为-1；如果两路输出值满足，说明支管路反应过大，此时应当减少；而如果，应当增大。

2.如权利要求1所述的基于多路流量控制的水肥一体机，其特征在于，所述PLC控制系统由封装于一体冲压而成的金属外壳中的PLC控制器和触摸屏组成。

3.如权利要求1所述的基于多路流量控制的水肥一体机，其特征在于，所述水肥一体机还包括：采集水泵出水口处压力的远程压力表；采集肥料参数的EC值传感器和PH值传感器；采集环境参数的土壤湿度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、空气温度传感器、光辐照度传感器、二氧化碳传感器；将环境参数传输给所述PLC控制系统的数据采集变送器，根据PLC中预先存储的专家经验规则，指导或提醒使用者进行施肥比例和施肥流量的调整。

4.如权利要求3所述的基于多路流量控制的水肥一体机，其特征在于，所述PLC控制系统还包括：用于存储所述肥料参数、环境参数和各管路的实时流量的数据采集与通讯模块。