自适应模糊pid与pi复合控制变量施肥系统研究

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1、2015年10月农机化研究第10期自适应模糊PID与PI复合控制变量施肥系统研究112景兴红，王泽芳，宋乐鹏(1．重庆工程学院电子信息学院，重庆400056;2．重庆科技学院，重庆401331)摘要:针对农业生产中变量施肥量很难精确控制的问题，提出了变参数自适应模糊PID与变参数PI控制相结合的方法。系统初期采用P主导型PI控制，以提高系统快速性;系统中期采用自适应模糊PID，同时兼顾系统快速性和稳定性;系统末期采用I主导型PI控制，充分体现系统的稳定性。实验结果表明:自适应模糊PID与变参数PI复合控制施肥系统的最大超调量不超过2．21%，响应时间为0．23s。自适应模

2、糊PID与变参数PI结合的方法优于传统的PID控制，可为变量施肥精确控制提供一种有效的途径。关键词:变量施肥;模糊PID控制;PI控制;参数自整定中图分类号:S365;TP273文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)10－0029－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.10.006［5］研发施肥决策系统，指导用户使用化肥量。这些方0引言法有效地解决了农田需要的化肥量，但根据农田需要我国农业贡献已体现到我国各行各业中，但我国的化肥量如何精确、准确地将该化肥量撒播到田间农业的发展方式主要是传统的农业生产方式，通过增呢?这是本文要解决的

3、问题。本次研究首先对采用［1］加人力、物力等单位投入以获得更大的产出;而不常规PID控制，其次采用自适应模糊PID与PI的复合恰当地使用化肥和农药，出现了土地退化、土壤的生控制对施肥系统进行设计，然后根据处方图、施肥车产力下降等现象，也生产出许多在质量上不符合“绿的速度和机具宽幅的要求，来精准控制田间颗粒肥施色”标准的农产品。因此，研究如何实现农业现代化，肥量，最后对其进行数学建模，并经过MatLab仿真得［2］并使其绿色、健康、高效发展显得日益突出。智能出精确施肥的结果。控制是有效提高精准农业施肥施药的有效途径，本次1设计思想研究选用自适应模糊PID与变参数PI算法复合

4、实现对变量施肥的精确控制，从而有助于实现农业生产的施肥系统在相应地格上要完成准确施肥和均匀可持续发展。施肥的任务，施肥系统原理图如图1所示。施肥系统目前，国内外将智能控制应用于精准农业的方法具有大滞后、强时变和非线性的特点，既要具有理想越来越多。于合龙、陈桂芬等采用拉格朗日乘子方的动态品质，又要有准确的稳态精度。传统的控制方法，计算以化肥量和土壤养分含量为输入量、生产量法很难解决这样的矛盾，单纯采用一种PI(比例积分)［3］为输出量的BP神经网络的精准施肥模型，能有效控制方案或PID(比例积分微分)控制难以取得理想得到施肥效量，比传统计算更有效。袁媛、李淼等用的控制效果，

5、而采用PI和自适应模糊PID的复合控制GP(TheGeneticProgramming，GP)构造施肥模型，并通方式不失为一种理想的控制方法［6］。它既具有模糊过GA(GeneticAlgo－rithm，GA)优化初始施肥模型参控制鲁棒性且适应性强的优点，又具有PI控制精度高［4］数，通过该模型可以比较好地预测化肥使用量。李响应速度快的特点。给定施肥量与实际施肥量之差勇、赵军等利用精准农业GIS和地统计学建立施肥决为误差e，将误差分为3段:误差很大(即

6、e

7、≥e1，e1为策处方图及施肥模型，并在SuperMapObject平台上很大的一个误差值)，误差较大(即e1≥

8、e

9、

10、≥e2，e2为较小的一个误差值)，误差较小(即

11、e

12、≤e2)。给定施收稿日期:2014－10－29基金项目:重庆市应用开发计划项目(cstc2014yykfA80012);重庆市肥量与实际施肥量为大误差时(即

13、e

14、≥e1)，选择开教委自然科学基金项目(KJ131416，KJ133501)关将PI控制器(P主导作用)与PWM驱动电路接通;作者简介:景兴红(1984－)，男，重庆垫江人，讲师，硕士研究生，此时的PI控制器中P参数权重很大，I参数权重很(E－mail)52411120@qq．com。小，PI控制器类似于Bang－Bang控制，目的是使系统通讯作者:宋乐鹏(197

15、6－)，男，陕西耀县人，副教授，硕士，(E－mail)slphq@163．com。具有最佳的快速性。给定施肥量与实际施肥量为较·29·2015年10月农机化研究第10期大误差时(即e1≥

16、e

17、≥e2)，选择开关将模糊PID控制根据式(1)～式(4)可得出直流伺服电机的动态器与PWM驱动电路接通，此时的系统不但要考虑快结构图，如图2所示。速性还要考虑稳定性。模糊PID控制器正好可以满足此时系统的动态特性，模糊PID控制器的PID参数Kp、Ki、Kd由Fuzzy控制通过在线修改，实时动态自整定，使模糊PID控制器参数达到自整定，从