[发明专利]基于模糊控制的非充分灌溉控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及农田水利工程领域及模糊控制应用领域，具体涉及一种基于模糊控制的非充分灌溉控制方法。

背景技术

我国是世界上13个最缺水的国家之一，而且水资源的时空分布极为不匀。作为用水大户的农业，其用水量占到总水量的62％，但用水效率极低，仅为0.48，与发达国家0.7-0.8的用水效率有着较大的差距。

近年来，通过对作物水分亏缺的适应机制，作物有限缺水效应，干旱半干旱地区土壤水分特性，最优化理论等领域的深入研究，表明非充分灌溉作为一种新的灌溉制度，允许一定限度的减产，在水资源有限的条件下，建立合理的水量与产量关系模式，追求用水效率、产量和经济效益三方面达到有效的最优化设计，是当前我国北方干旱半干旱地区最为实用的灌溉制度。

非充分灌溉制度由于涉及大量公式运算，所需输入参数非常多，而许多参数由于测量手段的原因，并不能获取非常精确的数值，从而为非充分灌溉制度的应用造成了较大的困难。

而如何使得非充分灌溉的理论应用到实际生产过程中，则是非充分灌溉技术研究的最终目标与意义所在。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是：如何在当农田参数获取不完整或不精确时，实现非充分灌溉控制。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于模糊控制的非充分灌溉控制方法，包括如下步骤：

S1：选定作物，并确定该作物的生长周期；

S2：选择农田区域，并获取该农田区域的几何参数；

S3：实时获取该农田区域的气象参数；

S4：根据所获取的气象参数，计算所述作物的参考蒸发蒸腾量ET₀；

S5：根据作物的生长周期及所述该农田区域的几何参数，查表获得基本作物系数K_cb、土壤蒸发系数K_e和水分胁迫系数K_s；

S6：根据双作物系数法计算作物需水量ET_c，其中ET_c＝(K_cb*K_s+K_e)ET₀；

S7：根据所述作物需水量ET_c和当前土壤湿度θ得出灌水量m的值；

S8：根据所述灌水量m的值，控制灌溉阀门的开闭或者发出灌溉预警。

步骤S4中，按FAO Penman-Monteith公式计算所述作物对象的参考蒸发蒸腾量ET₀。

步骤S7具体为：以作物需水量ET_c和当前土壤湿度θ为输入量，以灌水量m为输出量，应用根据模糊控制理论中的模糊推理原则得出灌水量m的值。

步骤S7具体包括：

S71、对作物需水量ET_c进行归一化、模糊化处理，具体方式为：首先，选取作物需水量ET_c的变化域；其次，选取若干个ET_c的模糊语言变量；最后，建立成员函数集，根据所述ET_c的变化域、模糊语言变量和成员函数集对ET_c行模糊化处理；

S72、对土壤湿度θ进行归一化、模糊化处理，具体方式为：首先，选取土壤湿度θ的变化域；其次，选取若干个θ的模糊语言变量；最后，建立成员函数集，根据所述θ的变化域、模糊语言变量和成员函数集对θ进行模糊化处理；

S73、设计灌水量m的模糊语言变量；

S74、应用Mamdani推理法，根据步骤S71、S72、S73的结果建立模糊推理规则表；

S75、以作物需水量ET_c和当前土壤湿度θ为输入量，以灌水量m为输出量，利用所述模糊推理规则表得出灌水量m的模糊语言变量，然后利用采用加权平均法对灌水量m的模糊语言变量进行解模糊处理，得到对灌水量m的值。

步骤S75具体为：

首先，选取灌水量m的变化域；

其次，建立成员函数集，采用加权平均法，根据所述m的变化域、模糊语言变量和成员函数集对m进行解模糊化处理，得出灌水量m的值。

(三)有益效果