水肥精准配比控制系统研发
发布时间：2021-10-31 20:27
我国灌溉水资源匮乏,化肥污染严重。为保持农业的可持续发展,对灌溉施肥的控制与管理技术的研究越来越受到重视。随着科学技术的快速发展,更多的新技术在农业灌溉施肥中得到广泛应用。国内外对农业灌溉施肥的控制与管理技术都做了许多研究。但与国外优秀技术进行对比,国内的研究起步较晚且技术相对落后,存在着较大程度的差距。虽然国外的设备较为成熟,但因作物生长因素、气候环境、土壤条件等差异,难以满足中国的实际需求;再者,国内针对水肥精准配比的研究较少,大多设备配比精度低,并且系统造价昂贵。故有必要设计一套物美价廉的水肥精准配比控制系统满足社会需要。本研究通过对系统结构、配比方法、控制算法、软硬件设计等方面的研究,设计了一套水肥精准配比控制系统,通过营养液比例调配和水肥溶液的浓度精准配比,配制出适合农作物生长需求的水肥溶液,从而提高作物的产量、质量,并节约能源、保护环境。本文主要工作与成果如下。（1）系统需求分析与整体设计。针对用户需求分析,明确了该系统应用于单个玻璃温室的无土栽培作物生产,需对四种作物所必需的营养液进行设定比例调配,并以此为母液进行设定浓度的水肥精准配比灌溉,并且浓度误差不得超过5%,系统...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水肥一体化技术研究现状
1.2.2 水肥一体化控制方法研究现状
1.3 研究内容
1.4 技术路线
1.5 论文章节安排
第二章 系统需求分析与整体设计
2.1 应用场景与需求分析
2.2 系统整体设计
2.3 系统结构设计与加工
2.4 母液调配模块配比方法研究
2.5 水肥配比灌溉模块配比方法研究
2.5.1 文丘里吸肥器配比法
2.5.2 可调速水泵配比法
2.6 本章小结
第三章 模糊PID控制算法研究
3.1 PID控制算法
3.2 模糊控制器设计
3.2.1 模糊控制器结构设计
3.2.2 模糊化
3.2.3 模糊控制规则设计
3.2.4 反模糊化
3.3 模糊PID控制器设计
3.3.1 模糊PID原理
3.3.2 控制器的输入和输出模糊化
3.3.3 模糊控制器的控制规则设计
3.3.4 控制器工作过程
3.4 本章小结
第四章 控制系统软硬件设计
4.1 控制系统总体架构设计
4.2 控制系统硬件设计
4.2.1 电源模块
4.2.2 人机交互模块
4.2.3 母液调配模块
4.2.4 水肥配比灌溉模块
4.3 控制系统软件设计
4.3.1 ZigBee软件设计
4.3.2 单片机软件设计
4.3.3 工控屏软件设计
4.4 本章小结
第五章 系统试验验证与分析
5.1 无线通信稳定性测试
5.2 母液调配模块营养液比例调配精度测试
5.3 水肥配比灌溉模块配肥精度测试
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无线传感网的荔枝园智能节水灌溉双向通信和控制系统[J]. 谢家兴,余国雄,王卫星,陆华忠,林进彬. 农业工程学报. 2015(S2)
[2]球混式精准灌溉施肥系统的设计与试验[J]. 阮俊瑾,赵伟时,董晨,李卓远. 农业工程学报. 2015(S2)
[3]基于单片机控制的数字气压计的设计[J]. 朱叶. 现代电子技术. 2015(16)
[4]水肥一体化技术要点及应用前景分析[J]. 杨林林,张海文,韩敏琦,王成志,杨胜敏. 安徽农业科学. 2015(16)
[5]基于模糊控制的肥液自动混合装置设计与试验[J]. 李加念,洪添胜,冯瑞珏,倪慧娜. 农业工程学报. 2013(16)
[6]水肥一体化是提高水肥利用效率的核心[J]. 高祥照. 中国农业信息. 2013(14)
[7]温室温度控制系统不确定性与干扰的灰色预测补偿算法[J]. 张军,张侃谕. 农业工程学报. 2013(10)
[8]太阳能低功耗滴灌控制装置的设计与实现[J]. 刘永鑫,洪添胜,岳学军,徐兴,王叶夫. 农业工程学报. 2012(20)
[9]基于脉宽调制的文丘里变量施肥装置设计与试验[J]. 李加念,洪添胜,冯瑞珏,岳学军,罗瑜清. 农业工程学报. 2012(08)
[10]中国农业节水灌溉现状、发展趋势及存在问题[J]. 高雪梅. 天津农业科学. 2012(01)
博士论文
[1]基于模糊控制策略的温室远程智能控制系统的研究[D]. 王君.吉林大学 2015
[2]变量配肥施肥精准作业装备关键技术研究[D]. 刘阳春.中国农业机械化科学研究院 2012
[3]精准农业大豆变量施肥控制技术研究[D]. 王熙.黑龙江八一农垦大学 2010
[4]我国农业灌溉用水管理体制研究[D]. 丁平.华中农业大学 2006
硕士论文
[1]电液比例阀加载系统参数辨识与模糊PID控制策略的研究[D]. 高翔.长安大学 2014
[2]基于ZigBee和模糊PID技术的温室灌溉系统的设计与研究[D]. 周兵.昆明理工大学 2014
[3]基于灰色理论与模糊控制的智能灌溉系统研究[D]. 马胜利.陕西科技大学 2013
[4]智能灌溉施肥系统及其对茄子产量和品质的影响研究[D]. 陈国徽.华中农业大学 2013
[5]基于参数自整定的模糊PID控制在水箱控制系统中的应用[D]. 罗文军.中南大学 2011
[6]基于嵌入式的灌溉施肥系统的研究[D]. 张琼.中国科学技术大学 2009
[7]模糊PID控制在液位控制中的应用[D]. 李岩.合肥工业大学 2008
[8]基于单片机控制的设施农业营养液供给系统研制[D]. 程月华.江苏大学 2002
本文编号：3468799
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水肥一体化技术研究现状
1.2.2 水肥一体化控制方法研究现状
1.3 研究内容
1.4 技术路线
1.5 论文章节安排
第二章 系统需求分析与整体设计
2.1 应用场景与需求分析
2.2 系统整体设计
2.3 系统结构设计与加工
2.4 母液调配模块配比方法研究
2.5 水肥配比灌溉模块配比方法研究
2.5.1 文丘里吸肥器配比法
2.5.2 可调速水泵配比法
2.6 本章小结
第三章 模糊PID控制算法研究
3.1 PID控制算法
3.2 模糊控制器设计
3.2.1 模糊控制器结构设计
3.2.2 模糊化
3.2.3 模糊控制规则设计
3.2.4 反模糊化
3.3 模糊PID控制器设计
3.3.1 模糊PID原理
3.3.2 控制器的输入和输出模糊化
3.3.3 模糊控制器的控制规则设计
3.3.4 控制器工作过程
3.4 本章小结
第四章 控制系统软硬件设计
4.1 控制系统总体架构设计
4.2 控制系统硬件设计
4.2.1 电源模块
4.2.2 人机交互模块
4.2.3 母液调配模块
4.2.4 水肥配比灌溉模块
4.3 控制系统软件设计
4.3.1 ZigBee软件设计
4.3.2 单片机软件设计
4.3.3 工控屏软件设计
4.4 本章小结
第五章 系统试验验证与分析
5.1 无线通信稳定性测试
5.2 母液调配模块营养液比例调配精度测试
5.3 水肥配比灌溉模块配肥精度测试
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无线传感网的荔枝园智能节水灌溉双向通信和控制系统[J]. 谢家兴,余国雄,王卫星,陆华忠,林进彬. 农业工程学报. 2015(S2)
[2]球混式精准灌溉施肥系统的设计与试验[J]. 阮俊瑾,赵伟时,董晨,李卓远. 农业工程学报. 2015(S2)
[3]基于单片机控制的数字气压计的设计[J]. 朱叶. 现代电子技术. 2015(16)
[4]水肥一体化技术要点及应用前景分析[J]. 杨林林,张海文,韩敏琦,王成志,杨胜敏. 安徽农业科学. 2015(16)
[5]基于模糊控制的肥液自动混合装置设计与试验[J]. 李加念,洪添胜,冯瑞珏,倪慧娜. 农业工程学报. 2013(16)
[6]水肥一体化是提高水肥利用效率的核心[J]. 高祥照. 中国农业信息. 2013(14)
[7]温室温度控制系统不确定性与干扰的灰色预测补偿算法[J]. 张军,张侃谕. 农业工程学报. 2013(10)
[8]太阳能低功耗滴灌控制装置的设计与实现[J]. 刘永鑫,洪添胜,岳学军,徐兴,王叶夫. 农业工程学报. 2012(20)
[9]基于脉宽调制的文丘里变量施肥装置设计与试验[J]. 李加念,洪添胜,冯瑞珏,岳学军,罗瑜清. 农业工程学报. 2012(08)
[10]中国农业节水灌溉现状、发展趋势及存在问题[J]. 高雪梅. 天津农业科学. 2012(01)
博士论文
[1]基于模糊控制策略的温室远程智能控制系统的研究[D]. 王君.吉林大学 2015
[2]变量配肥施肥精准作业装备关键技术研究[D]. 刘阳春.中国农业机械化科学研究院 2012
[3]精准农业大豆变量施肥控制技术研究[D]. 王熙.黑龙江八一农垦大学 2010
[4]我国农业灌溉用水管理体制研究[D]. 丁平.华中农业大学 2006
硕士论文
[1]电液比例阀加载系统参数辨识与模糊PID控制策略的研究[D]. 高翔.长安大学 2014
[2]基于ZigBee和模糊PID技术的温室灌溉系统的设计与研究[D]. 周兵.昆明理工大学 2014
[3]基于灰色理论与模糊控制的智能灌溉系统研究[D]. 马胜利.陕西科技大学 2013
[4]智能灌溉施肥系统及其对茄子产量和品质的影响研究[D]. 陈国徽.华中农业大学 2013
[5]基于参数自整定的模糊PID控制在水箱控制系统中的应用[D]. 罗文军.中南大学 2011
[6]基于嵌入式的灌溉施肥系统的研究[D]. 张琼.中国科学技术大学 2009
[7]模糊PID控制在液位控制中的应用[D]. 李岩.合肥工业大学 2008
[8]基于单片机控制的设施农业营养液供给系统研制[D]. 程月华.江苏大学 2002
本文编号：3468799
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