基于变论域模糊理论的温室番茄种植灌溉方法研究

发布时间：2020-05-16 18:08

【摘要】：随着我国农村温室保有数量不断攀升,温室种植所带来的经济效益与便利程度有目共睹,但存在的问题也日益凸显,尤其是在灌溉用水方面。现有温室灌溉实施策略欠缺对作物实际水分需求的考虑,缺乏动态适应性。而核心控制算法方面,由于温室内环境复杂多变不易预测,具有非线性、滞后性等特点,这就使得在控制操作执行时存在控制精度低,系统误差大等问题,水资源浪费现象严重,无法体现出温室农业种植的优势。因此对温室灌溉控制方法进行优化改进,可以在减少人力物力的同时使水资源利用率得到有效提升,对改善我国农业水资源浪费现象具有重大意义。为了提高农业灌溉用水的使用效率,本文以温室番茄种植为研究对象,围绕灌溉实施策略与核心控制算法两部分开展温室灌溉控制方法的优化改进研究。首先,结合农业专家种植经验与实际种植情况,提出基于权重的动态多项式拟合算法用以构建番茄生长的需水模型。随后将获得的需水模型与灌溉的调亏理论相结合,选定合理的灌溉阈值,完成灌溉实施策略的设计。接下来介绍现有变论域模糊改进算法存在的问题,在此基础之上提出基于动态变化域的变论域模糊算法,同时完成该算法的仿真对比实验。最后,搭建软硬件实验平台,对所提灌溉控制方法进行实际灌溉实验,并对所得结果进行总结分析。通过仿真对比实验的分析与研究,验证了所提基于动态变化域的变论域模糊控制算法在系统响应时间、控制精度、抗扰动性以及鲁棒性上的优越性;通过实际灌溉实验验证了本文所提灌溉控制方法的实用性以及在节水方面的优越性,为温室精准智能化灌溉提供了一条新的思路。
【图文】：

逦（３－１）逡逑７０邋，邋５１邋＜邋Ｊ邋＜邋７９逡逑７５邋，邋１９邋＜邋ｄ邋＜邋１７６逡逑根据以上表达式，我们可以得到如图３－１所示的墒情变化曲线。分段函数表示法可逡逑以简单明了的表示番茄不同生长时期适宜土壤墒情的变化情况，但是也存在着一定的问逡逑题。随生长时期的自然推移，曲线整体会呈现出一定的间断跳跃性，周期变化的连接点逡逑即为该分段函数的间断点。这种间断性显然与实际温室作物生长情况不符，土壤墒情的逡逑变化并不存在间断跳跃的过程，而是一个非间断、处处连续的变化过程，因此使用该方逡逑式来对适宜土壤墒情变化曲线进行表示虽然简单易得，但所得的变化曲线与实际墒情变逡逑化情况却存在较大差距。逡逑９０「－逡逑Ｉ逡逑８０１邋■逦逡逑Ｉ逡逑0１邋  邋—邋—逡逑延７０—逦逦逦逡逑诨逡逑Ｉｆ邋逦逡逑逦最佳湿度逡逑６０－逦邋逦湿度上限逡逑逦邋逦湿度下限逡逑ｃｎｌ逦！逦逦逦Ｌ逦！逦逦邋逦逦！逦ｉ逦！逦」逦！逦逡逑０逦２０逦４０逦６０逦８０逦１００逦１２０逦１４０逦１６０逦１８０逡逑时间（ｄ）逡逑图３－１分段函数表示法逡逑－１８－逡逑

逦７？２邋＝邋０．９５７８逦（３－１０）逡逑－０．０００３５８ｘｘＪ邋＋０．０４１５４ｘｘ２邋－１．７２５ｘｘ邋＋邋８２．６５逡逑上式所描述的拟合曲线与分段函数表示法对比如图３－２所示，通过曲线对比，我们逡逑可以发现多项式拟合曲线可以更为准确地表现出温室番茄不同生长时期的适宜土壤墒情逡逑变化过程。逡逑９０邋ｒ逡逑一七逦；逦－逡逑Ｉ７０－＼邋卜——二逡逑ｍ逦Ｌ邋＼逦逦ｉ逦令邋数据点逡逑屮逦＼逦逦拟合曲线逡逑６０－逦逦逦最佳湿度逡逑＊＊逦逦湿度上限逡逑逦邋逦湿度下限逡逑ｃｎ邋逦逦！逦！逦！逦！逦１逦１逦Ｌ逦１逦逦Ｌ逡逑°邋0邋２０逦４０逦６０逦８０逦１００逦１２０逦１４０逦１６０逦１８０逡逑时间（ｄ）逡逑图３－２多项式拟合表示法逡逑３．３．３基于权重的动态多项式拟合算法逡逑通过多项式拟合获得的墒情变化曲线可以更加准确的反应土壤墒情的变化情况，但逡逑是整个曲线拟合过程都是在种植专家总结经验基础上完成的，缺少反馈调节机制。在实逡逑际的种植过程中，无论是作物生长周期长度还是土壤墒情范围都会存在一定的偏差，为逡逑了更好的反应实际土壤墒情变化情况，本文在原有多项式拟合的基础之上，，将历年的收逡逑获情况作为参考因素，提出基于权重的动态多项式拟合算法。本算法旨在通过历年的番逡逑－２０－逡逑
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273.4;S641.2;S626

【参考文献】

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本文编号：2667105