【摘 要】
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在水资源的总量和人均方面,我国的占有份额均不容乐观,在这样的现状下,农业灌溉中的水利用率又显著低于美国、日本等发达国家,在限制西北地区农业生产发展的诸多因素里,水资源短缺是最重要的因素。我国每年的化肥使用量居世界前列,传统的施肥方式存在着许多弊端,它不仅造成了化肥的浪费,还造成了农作物品质下降、环境污染等严重后果。新疆是全国最大的膜下滴灌水肥一体化棉花生产基地,在现今新疆兵团棉花种植过程中,虽然在
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在水资源的总量和人均方面,我国的占有份额均不容乐观,在这样的现状下,农业灌溉中的水利用率又显著低于美国、日本等发达国家,在限制西北地区农业生产发展的诸多因素里,水资源短缺是最重要的因素。我国每年的化肥使用量居世界前列,传统的施肥方式存在着许多弊端,它不仅造成了化肥的浪费,还造成了农作物品质下降、环境污染等严重后果。新疆是全国最大的膜下滴灌水肥一体化棉花生产基地,在现今新疆兵团棉花种植过程中,虽然在棉花滴灌自动控制方面的研究已取得了一定的成果,但储肥罐中的肥料仍主要由农户配施获得,因此经常会出现肥液浓度及酸碱度难以控制的问题,致使滴灌施肥系统在棉花上的应用难以推广。从国外引进的滴灌施肥设备,由于存在着维护困难、不适合我国作物的种植模式等问题,目前尚未在我国的种植区大面积普及,因此研发适合我国国情及新疆本土的棉花滴灌施肥自动控制系统显得尤为必要,论文主要针对此问题进行了以下研究:（1）棉田滴灌施肥自动控制系统总体方案的设计。通过查阅文献、走访实地调查等方式了解该系统控制棉花的规模,并结合石河子市周边团场棉花生长过程中需水、需肥特点对控制系统进行分析,提出了系统的主要功能和性能要求,构建了清水、母液和酸液混合时的水肥EC、p H值调节过程的动态模型,最后对系统的主要组成和工作原理进行具体阐述。（2）棉田滴灌施肥自动控制系统的模糊控制器设计。首先确定水肥浓度及酸碱度的输入及输出变量、量化因子和比例因子、隶属度函数、清晰化、模糊化及控制规则,其次在MATLAB中的Fuzzy Logic Designer模块上对模糊推理系统进行编辑,最后用Simulink模块建立模糊仿真模型,并对建立的模型进行可靠性验证。（3）棉田滴灌施肥自动控制系统的设计。确定过滤器、PLC、施肥泵、储肥罐、电磁阀、液位计及流量计等硬件的选型,结合总体设计方案及功能要求确定PLC的I/O地址的资源分配,进行软件与通信系统的设计,完成对自动控制系统的设计。（4）棉田滴灌施肥自动控制系统的试验测试。根据对滴灌施肥自动控制系统的设计,搭建了棉田滴灌施肥自动控制系统,对该系统进行了手动功能和自动功能测试,分别进行了水肥EC值不同配方条件、水肥p H值不同轮灌条件下的试验测试,其中在配方1的试验测试中,模糊控制策略下系统的超调量以及调节时间分别比PID控制下的减小了13.69%和23 s,在轮灌条件1的试验测试中,模糊控制策略下系统的超调量以及调节时间分别比PID控制下的减小了9.17%和17 s,试验结果均表明:与PID控制策略下的系统相比,本文设计的模糊控制策略的系统超调量与调节时间均有所减小,动态性能有所提升,缓解了因工况条件变化而对系统造成的影响。
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