基于改進離散灰色預測的變論域模糊PID灌溉控制

謝佩軍，張育斌，吳文賢

（1.浙江紡織服裝職業(yè)技術學院機電與軌道交通學院，浙江 寧波 315211；2.西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室，西安 710054）

0 引 言

我國農業(yè)灌溉用水量大，傳統(tǒng)水肥灌溉技術的水肥利用率低、浪費嚴重，國家高度重視農業(yè)節(jié)水灌溉技術。《“十四五”全國農業(yè)農村科技發(fā)展規(guī)劃》明確提出，加強水肥精準管控，研發(fā)高效節(jié)水灌溉、測土配方施肥等現(xiàn)代節(jié)水節(jié)肥技術，建立高效節(jié)水灌溉、肥料緩釋等技術體系。水肥灌溉系統(tǒng)按照作物生長期各階段的養(yǎng)分需求，以有效提升水肥利用率和提高作物產量為目標，根據(jù)灌溉控制策略自動調節(jié)灌溉肥液濃度和數(shù)量，減輕農藥、化肥對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染。水肥灌溉控制對象存在非線性、時變性和大慣性等問題，難以建立精確的數(shù)學模型。灌溉控制策略是水肥灌溉系統(tǒng)的關鍵技術，決定了系統(tǒng)的精準化和智能化程度。國內針對智能灌溉控制的研究主要采用PID控制技術和模糊控制策略，相關研究取得了一定成效。傳統(tǒng)PID 控制結構簡單、參數(shù)易整定、魯棒性強[1-3]，對于灌溉系統(tǒng)的非線性、時變性和時滯性，PID控制參數(shù)調整的復雜程度大幅增加，且控制精度無法滿足灌溉控制實際需求。近年來，智能算法在優(yōu)化控制參數(shù)、提升控制效果等方面呈現(xiàn)明顯優(yōu)勢。許景輝等[4]采用SOA（人群搜索算法）實現(xiàn)PID 控制參數(shù)的自動優(yōu)化、提高水泵控制精度，宋卓研等[5]利用PSO（粒子群優(yōu)化算法）和BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法雙向優(yōu)化PID 參數(shù)，有效提升了控制效果，但均存在建模難度大、模型適用性不強等問題。……