[发明专利]基于参数自整定PID调节水肥配比控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于参数自整定PID调节水肥配比控制系统，包括水流量传感器，用于检测水流量；肥料流量传感器，用于检测肥料流量；控制器，用于根据设定值对水肥配比进行实时调节；直流电机驱动器，与控制器通讯连接，用于驱动吸肥泵；吸肥泵，用于通过吸肥通道将肥料与水进行混合。本发明能够改进现有技术的不足，提高了RBF神经网络对PID参数整定的响应速度。

技术领域

本发明涉及农业灌溉技术领域，尤其是一种基于参数自整定PID调节水肥配比控制系统及方法。

背景技术

水肥一体化灌溉是将灌溉和施肥融为一体的技术，近年来得到了快速的发展，水肥一体化灌溉的关键是施肥机，施肥机的的精度和可靠性主要体现在混肥过程的速度和精度上。

当前常见的施肥机可以分为两种模式：复杂型和简易型，复杂型的施肥机都设置有复杂的混肥系统，按照设定好的各种肥料之间的比例关系进行吸肥，并且利用EC值传感器和pH值传感器对混合后的营养液进行检测，根据检测结果控制吸肥量，使混合后的营养液达到预设的EC值和pH值；复杂型施肥机主要分为两种类型：管道混合腔混肥系统和开放桶式混肥系统。管道混合腔混肥系统采用以下方法混肥：水从腔体的下游进入施肥器入口管道中，水流驱动文丘里进行母液注射，然后经过施肥加压泵的叶轮搅拌混合后进入混肥腔的上游，混合完毕后的水肥营养液从混肥腔出口流出；开放桶式混肥系统利用混肥桶代替混肥腔，采用以下方法混肥：水和由母液通道吸取的肥料均注入混肥桶中进行搅拌和混合，形成均匀的水肥营养液，然后由施肥加压泵向外泵出营养液。一般情况下，大流量混肥系统多用管道混合，温室等小流量系统多用混肥桶混合。

简易型施肥机一般没有复杂的混肥系统，它们按照设定好的水肥配比比例进行吸肥，直接在管道中混合并输出，为了节约成本，简易型施肥机一般没有EC值和pH值传感器。

不管是简易型还是复杂型，现在大多数施肥机的吸肥部分基本都是利用文丘里管配合电磁阀来吸取肥料母液，并控制电磁阀的开闭来实现调节，一般是按照设定的比例来控制电磁阀的开闭频率和时间，进行脉冲式吸肥。但是这种方式存在一个较大的弊端，那就是：混肥的精度和速度都受到水路的流量变化影响，而在实际应用中水路的流量一般都是不断变化的。对于简易型施肥机来说，当水路的流量发生变化时，吸肥通道的流量不能随之改变，导致最终的水肥配比比例会偏离设定值。对于复杂型施肥机来说，当水路流量发生变化时，混合后营养液的EC值和pH值也会变化，为了达到预设的EC值和pH值，就需要不断的调整吸肥量，这样会出现水肥比例不断变化，但始终无法稳定在设定值的情况。

PID调节是一种解决这一问题的有效途径，但是在灌溉过程中，水肥输送的状态一直处于动态变化过程中，这就需要对PID的参数进行不断的整定。在PID参数整定的方法中，通过RBF神经网络对PID参数进行整定是一种常见方法，虽然这种整定方式的精度较高，但是其响应速度较慢，无法与快速变化的水肥状态相同步。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于参数自整定PID调节水肥配比控制系统及方法，能够解决现有技术的不足，提高了RBF神经网络对PID参数整定的响应速度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种基于参数自整定PID调节水肥配比控制系统，包括，

水流量传感器，用于检测水流量；

肥料流量传感器，用于检测肥料流量；

控制器，用于根据设定值对水肥配比进行实时调节；

直流电机驱动器，与控制器通讯连接，用于驱动吸肥泵；

吸肥泵，用于通过吸肥通道将肥料与水进行混合。

一种上述的基于参数自整定PID调节水肥配比控制系统的控制方法，包括以下步骤：