基于EDEM/Simulink仿真的双变量精准施肥机反馈控制研究

作     者：杨刚 

作者单位：河南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周志刚;党玉功;孙艳霞

授予年度：2023年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：双变量施肥机 开度 间隙值 控制组合 PID控制器参数 

摘      要：精准变量施肥技术是现代化农业生产中的主要部分,双变量施肥机具有控制变量多,变量与施肥量之间具有非线性关系,变量调节响应慢等特点,因此对施肥机的决策方法和控制系统提出了要求。施肥决策方法和施肥控制系统是双变量施肥机的重要组成部分,对其进行优化改进可以精准迅速的调节施肥量,可提高施肥性能、减少变量调节时间。所以对施肥决策方法的设计和控制系统中变量控制器的优化意义重大。本文的具体研究内容如下: 针对双变量施肥机排肥机构参数未达到最优而影响排肥量的问题,利用EDEM软件对双变量施肥机排肥机构进行优化,分析开度及螺旋叶片与排肥腔壁间的间隙值与施肥量的关系,获得对施肥影响最小的参数值。 针对双变量施肥机控制系统中变量控制器参数未达到最优而影响控制效果的问题,利用Simulink软件,搭建双变量施肥机控制系统;利用Matlab软件编译改进蝙蝠算法代码,将改进蝙蝠算法与时间乘误差绝对值积分准则结合,获取控制效果最佳的PID控制器参数,通过仿真实验比较得出,本文整定的PID控制器在上升时间和平均稳态偏差上性能最佳。 针对双变量施肥机中开度和转速的组合不能达到最优施肥性能和设备响应时间最佳的问题,构建基于Tent混沌映射和差分进化算法的变异环节改进麻雀搜索算法的双变量施肥机最优控制组合的决策方法,利用Matlab软件进行施肥控制组合决策,获取最优控制组合。此外,将最优控制组合在双变量施肥机台架上进行验证,得出本文所提的改进麻雀决策方法的平均相对误差、平均施肥量均匀性和平均调节时间最佳。