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matlab simulink 模糊控制蔬菜氣霧栽培營養液供給自動監控

1、内容簡介

-可以交流、咨詢、答疑

2、内容說明

模型基本數學公式參考的是碩士論文

摘要:随着社會的發展,世界人口逐漸增加,耕地面積日益減少,而且人們對 優質、安全、無污染的蔬菜需求也越來越高,植物工廠成為蔬菜栽培技術未來 發展的必然趨勢,氣霧培技術的應用很好的解決了普通水培中水氣沖突的問題, 并可為作物根系生長提供良好的根際環境,具有節肥、節水的特點,為高産優 質蔬菜的工廠化生産提供保障。研究基于植物工廠的氣霧化栽培技術,并應用 于蔬菜工廠化生産是現在極為迫切的研究問題。 工廠化氣霧化栽培營養液供給自動監控關鍵技術和系統內建是植物工廠建 設的核心技術。随着近幾年的深入發展,各種相關技術得到了突破,但智能化 低、成本高,一些關鍵技術比如營養液調節及供給控制技術不夠成熟仍制約着 我國植物工廠的發展。本文提出及研發了基于工廠化蔬菜氣霧化栽培營養液供 給自動監控關鍵技術及系統,本系統主要通過現場控制系統采集溫濕度、光照 度、水管壓力、根際溫濕度、營養液的 EC 值和 p H 值,經營養液混肥智能調控、 霧培噴霧營養液供給的模糊神經網絡控制算法處理,實作營養液自動調節和供 給,并通過現場控制和遠端控制的結合,實作蔬菜氣霧化栽培高效智能化管理。 針對營養液混肥智能調控,提出了 T-S 模糊控制算法,采用實時檢測營養 液中的 EC 值和 p H 值,經模糊控制器控制輸出,控制加液電磁閥的通斷來實作 Na Cl 溶液、母液和酸堿液的加入,進而控制營養液濃度和 p H 值在設定範圍。 目前國内霧培噴霧控制及控制參數的設定基本都是根據人工經驗來獲得, 本系統通過栽培工程對比實驗得出的霧培優化控制中心參數,結合采集到的根 際溫濕度和光照強度資料多傳感融合,建立 T-S 模糊神經網絡預測模型,實作 對霧培噴霧營養液供給的自動控制,并進行實際測試,試驗結果表明控制效果 良好。 本系統已在浙大農業科技園霧培大棚中運作,能滿足實際的需求,為其他 蔬菜的氣霧化栽培提供了一種新思路。

關鍵詞:氣霧化栽培;自動監控;植物工廠;營養液;蔬菜;現場控制;遠端 控制

首先說ph這個控制

其中6.25為ph設定數值,Signal Generator1為産生随機信号,其中2.5為ec的設定值,ph設定數值和ec設定數值通過比例因子後一起進入模糊控制器中,模糊控制器通過模糊計算後得到控制輸出量u,u就是表達式3-19的x,通過公式3-19就可以計算出變化量,通過對變化量進行積分就得到了對應的輸出量,輸出量和設定值做誤差計算,然後進行回報

Ec控制同理,不同的差別就在于設定值和控制量變化

兩種控制都是使用的同一個模糊控制方法

Ph控制模糊控制器輸出結果U為

Ph數值變化結果為

其中黃線就是沒加模糊控制的ph數值變化,藍線是加了模糊控制的ph數值,可以看出模糊控制的有效性,能夠減少ph數值波動,穩定在設定值,響應時間較快

EC控制模糊控制器輸出結果U為

EC數值變化結果為

其中黃線就是沒加模糊控制的EC數值變化,藍線是加了模糊控制的EC數值,可以看出模糊控制的有效性,能夠減少EC數值波動,穩定在設定值,響應時間較快

模糊控制器設計過程為

首先matlab打開模糊控制箱

分别建立兩個輸入ph、ec和一個輸出U

設定ph論域範圍±1.1,隸屬度函數設定為3級;ec論域範圍為 [-0.35 0.35],隸屬度函數設定為3級;u的範圍為 [-1 1],隸屬度函數設定為5級;

設計的模糊規則表為

Ph

EC

negative none positive
low Open_fast Open_slow No_change
okay Open_slow No_change Close_slow
high No_change Close_slow Close_fast

模糊規則曲面為:

3、仿真分析

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4、參考論文

工廠化蔬菜氣霧栽培營養液供給自動監控關鍵技術及系統_張浙烽.caj

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