基于变论域模糊控制算法的树木年轮测量仪直流电机转速控制

为提高电机转速控制精度,分析了PID控制算法和变论域模糊控制算法原理,分别使用这2种控制算法控制年轮测量仪直流电机,并对落叶松、油松、云杉、山杨、白桦、红桦、辽东栎等7个树种圆盘进行测试,每个树种测试10次。变论域模糊控制算法电机转速在电机启动后约90 ms后进入稳定状态,PID控制算法约需要160 ms才进入稳定状态。在70组测试数据中,变论域模糊控制算法的误差标准差的总平均值是33.8r/min,PID控制算法的误差标准差的总平均值是40.3 r/min,模糊控制算法的控制精度比PID控制算法高0.21%。试验结果表明:变论域模糊控制算法与PID控制算法相比,变论域模糊控制算法响应速度快、鲁棒性好、稳态误差小。在变论域模糊控制算法的控制下,年轮测量仪对7个树种的平均年轮测量精度是84.38%,而PID控制算法下的平均测量精度是78.13%。因此,年轮测量仪直流电机控制算法选用变论域模糊控制算法。     

几种机械增氧方式在池塘养殖中的增氧性能比较

为评价池塘养殖中主要机械增氧方式的性能优劣,该文通过增氧清水试验和水产养殖池塘中实地试验,研究了几种机械增氧方式在清水试验中的增氧能力,动力效率和实际池塘中的溶解氧变化。结果表明,在清水中,叶轮增氧机增氧能力分别高出水车和螺旋桨增氧机4%和264%,动力效率分别高出12.7%和259%;在池塘中,叶轮增氧机对池塘水层的混合均匀时间要比水车和螺旋桨增氧机快40%,对溶解氧的增加值分别高115%和293%。叶轮增氧机综合增氧性能要高于水车和螺旋桨增氧机,螺旋桨增氧机综合增氧性能最差。该研究为在池塘养殖中合理运用机械增氧方式提供了有益的借鉴。     

基于逆模型解耦的绿茶烘焙变论域模糊控制

绿茶烘焙过程,伴随着复杂的物质交换和热交换,温、湿度变化耦合严重。针对这一问题该文提出了一种基于逆模型解耦的变论域模糊控制方法。采用支持向量机(support vector machine,SVM)方法辨识绿茶烘焙过程,建立精度相对较高逆模型,根据试验结果,电热丝电流平均误差为4.3%,而风机转速为8.5%。将该模型并与被控对象进行串联,建立伪线性系统,实现温、湿度解耦。同时采用模糊控制器对温、湿度分别进行独立控制,同时对模糊控制器的论域进行改进,增强系统的环境适应能力。性能试验结果表明,该控制系统能够将温度误差控制在小于1.4℃,相对湿度控制误差仅为2.8%;品质试验表明,绿茶橙花叔醇成分平均提升15.2%,α-法呢烯成分平均提升17.4%,芳樟醇成分平均提升14.2%。该文方法能够有效提升绿茶烘焙过程的控制效果,提供了一种控制绿茶烘焙过程的新途径。     

杏鲍菇温室开关式空调的无静差模糊控制器设计与试验

针对杏鲍菇工厂化生产中开关式空调温度控制精度较低的问题,考虑到常规模糊控制存在静态误差、静态模糊规则不适用于多温室及不断变化的外界环境的不足,该文提出了一种新型基于模糊控制的自适应变论域控制策略.在控制过程中,2个子模糊控制器受区域决策环节控制切换运行,自适应环节以开关式空调的启停周期作为滚动优化单元.当系统完成1个启停周期后,自适应环节根据该周期2个子模糊控制器所属区域的超调量分别校正各自模糊论域的中心点.通过多组对照试验表明,在北方夏季不同温室、自然因素等多变量试验条件下,设定1℃的范围温差,含自适应环节的模糊控制器均表现出良好的动态特性,与传统静态规则模糊控制器的效果相比,超调量平均下降6.5%,个别温室可下降15%以上,并保持在±5%以内.该方法在理论上实现了开关式空调的无静差模糊控制,试验中同样表现出了较好控制效果,且实现方法简单,普遍适用于开关式设备的温度控制.     

基于逆模型解耦的风力提水变论域模糊控制

针对风力提水系统风、辅动力存在耦合使控制效果难以保证的问题,该文提出了一种基于逆模型解耦的变论域模糊控制方法。采用神经网络方法辨识风力提水系统的逆系统,并与被控对象进行串联,建立伪线性系统,实现风、辅动力解耦。同时采用模糊控制器对风、辅动力分别进行独立控制,对模糊控制器的论域进行改进,增强系统的环境适应能力。逆模型仿真试验中变量泵控制和柴油机控制量平均误差分别为6.3%和4.5%,实际运行中离心泵的转速平均误差控制在5%以内,说明该文方法能有效抑制风速变化的影响。研究结果对风力提水系统的推广具有重要的意义。     

主成分分析和长短时记忆神经网络预测水产养殖水体溶解氧

为了提高水产养殖溶解氧预测的精度,提出了基于主成分分析(principal component analysis,PCA)和长短时记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)的水产养殖溶解氧预测模型。首先通过主成分分析提取水产养殖溶解氧的关键影响因子,消除了原始变量之间的相关性,降低了模型输入向量维度;然后,在Tensorflow深度学习框架的基础上建立LSTM神经网络的水产养殖溶解氧预测模型;最后,利用该模型对浙江省淡水水产养殖研究所综合实验基地某池塘溶解氧进行验证。试验结果表明:该模型与BP神经网络等其他浅层模型相比,模型评价指标平均绝对误差、均方根误差和平均绝对误差分别为0.274、0.089和0.147,均优于传统的预测方法;该模型具有良好的预测性能和泛化能力,能够满足水产养殖溶解氧精确预测的实际需要,可以为水产养殖水质精准调控提供参考。     

基于遗传算法的液肥变量施肥控制系统

为解决大田牵引式液肥施肥机的变量施肥作业精度不高、施肥流量不均匀以及肥料浪费问题,该研究针对液肥变量施肥控制系统,基于遗传算法的模糊PID(Proportion Integral Derivative)对电动比例阀的控制过程进行优化。首先对牵引式液肥变量施肥机的控制过程进行分析,建立液肥变量施肥控制系统的负反馈控制模型。根据控制系统要求,将模糊控制规则进行染色体编码,通过选择、交叉、变异等遗传算子对模糊控制规则进行仿真寻优,得到最优模糊控制规则表。依据得到的最优模糊控制规则对模糊PID控制器进行设置,并通过MATLAB软件进行仿真分析,结果表明,基于遗传算法的模糊PID控制的响应时间为4.86 s,小于传统PID控制的8.4 s和模糊PID控制的7.32 s。搭建试验平台进行液肥变量施肥控制系统流量控制的稳定性试验和变量控制试验,得到传统PID、模糊PID以及基于遗传算法的模糊PID在系统稳定运行时流量控制的相对误差分别为5.19%、3.40%、1.14%,响应时间分别为5.19、4.12、3.21 s,基于遗传算法的模糊PID较传统PID的相对误差减少了4.05个百分点,响应时间减少了1.98 s;基于遗传算法的模糊PID较模糊PID的相对误差减少了2.26个百分点,响应时间减少了0.91 s。基于遗传算法的模糊PID对液肥流量的控制效果优于传统PID和模糊PID,本文控制方法为变量施肥的研究提供了一种可行方案。     

双液压马达驱动的甘蔗根切器刀盘转速同步控制方法

为简化双刀盘甘蔗根切器的传动链,提高传动系统对时变载荷的适应性,该研究提出用双液压马达直接驱动双刀盘,并将电液比例负载敏感技术应用于根切器的传动方案,通过建模仿真和试验探究双刀盘同步精度的控制方法。建立根切器电液比例阀控马达闭环速度控制系统的传递函数,分析得到该系统的稳定裕度仅为16.5°,因此需要采用合适的控制算法提高系统的稳定性和控制精度。基于AMESim-MATLAB联合仿真,研究采用主从控制策略,主马达为PID控制,从马达分别采用PID、自适应模糊PID和滑模变结构控制算法时系统的稳定性和刀盘转速的控制精度。仿真结果为：不同控制算法下马达开启过程转速的动态调整时间分别为5.5、3.0、2.7 s,稳态阶段两个液压马达的速度差分别为20、8、5 r/min;最后搭建试验台,以实测载荷谱为负载输入,进行主从马达转速同步控制试验,得到PID、自适应模糊PID和滑模变结构控制系统启动阶段转速的动态调整时间分别为6.3、4.6、3.7 s,稳态阶段主从马达的转速差分别为47、23、13 r/min;仿真与试验结果均表明,基于滑模变结构算法的刀盘转速同步控制系统的各项指标均优于PID和自适应模糊PID控制。研究结果可为甘蔗收割机根切器传动与控制系统的优化设计提供理论参考。     

基于自适应模糊免疫PID的轧花自动控制系统

轧花自动控制是棉花加工过程自动化的重要环节,对棉花加工质量、产量等有着重要影响。以轧花机喂花辊的转速作为控制量,在含潮率、籽棉等级等因素发生变化时,通过调节喂花辊转速,来实时控制喂花量大小,以保持合适的籽棉卷的密度,来达到轧花自动控制的目的。根据轧花工艺特点,用模糊控制、免疫控制与传统PID控制相结合,设计了自适应模糊免疫PID控制系统来控制喂花辊的转速,通过实时修正PID参数来保持控制系统的稳定性。用Matlab对自适应模糊免疫PID、模糊免疫PID和自适应模糊PID 3种控制系统进行了仿真比较分析,同时对基于自适应模糊免疫PID控制的轧花实时运行数据进行了分析,仿真及运行结果表明所设计控制系统在轧花自动控制中是有效和可行的,其在稳定性、鲁棒性上比其他2种智能控制系统性能优越。该控制方法为轧花自动控制提供了一种新的控制策略。     

大型载重车辆电液多轴转向执行机构的模糊PID控制

针对大型载重车辆电液转向系统的研究,建立了转向执行机构——电液比例阀控液压缸的数学模型。采用PID控制策略对液压缸的位置进行控制。由于传统的PID控制器参数整定不容易,该文将模糊控制应用到PID控制中,在线调整PID参数。利用MATLAB中SIMULINK模块搭建包含Fuzzy控制的系统模型。仿真结果表明：模糊PID控制改善了控制系统的动态特性,增强实用性。     

家禽孵化过程模糊集成控制系统

分析了现代家禽孵化工艺要求，提出一种模糊集成控制器及其解耦设计方法，成功地应用于家禽孵化过程环境控制，实现了孵化过程模糊集成计算机控制，提高了孵化控制过程的性能和自动化水平。     

人工气候箱温湿度模糊控制

针对人工气候箱中温度控制、湿度控制的模型参数不确定及参数变化以及大滞后、强耦合特性,提出一种温湿度模糊控制及模糊解耦方法来进行控制。该方法不需要系统精确的模型,可以克服对象的大滞后和强耦合特性问题。文章给出了系统实现电路及仿真试验结果,试验结果表明该方法控制精度高、响应快,能够满足人工气候箱温湿度控制的要求,实际应用可以达到温度差±0.5℃的控制精度。     

饲料厂配料称重微机控制系统的研究

通过对饲料厂配料系统的分析研究，建立了配料过程的数学模型。采用自适应方法，对配料量进行预测控制，取得良好效果。该系统对环境变化的适应能力较强，配料精度有较大提高     

基于模糊自适应控制的温室温度调控

为了实现温室在冬季时温度控制精度高、能耗小的目标。该研究提出了一种将热量平衡原理与模糊控制相结合的模糊自适应控制方法,在模糊控制器中加入基于热量平衡方程的输出隶属度函数修正模块,通过监测温室内外温度数据,在上位机中对模糊控制器中的输出隶属度函数进行自适应调整,最终使温室温度稳定在目标温度。结果表明,基于热量平衡方程式的温室温度模糊自适应控制系统具有较好的稳定性和准确性,在设置20℃为目标温度值的情况下,基于热量平衡方程的模糊自适应控制最终使温室温度稳定在(19.8±0.11)℃,一般模糊控制方法最终使温室温度稳定在(13.5±0.5)℃,无法达到目标环境温度值,而阈值控制最终使温室温度稳定在(20.0±0.85)℃;同时,基于热量平衡方程式的温室温度模糊自适应控制能耗较低,且能量利用率更高,模糊自适应控制能量利用率为45.97%,而阈值能量利用率仅为20.21%。研究提出的基于热量平衡方程的模糊自适应控制方法不仅满足温室温度调控需求,而且能够提高能量利用率,降低能耗。     

拖拉机沿曲线路径的跟踪控制

近年关于农业用车轮型移动机器人的研究很多,但主要集中在直线行走方面。该研究进行了沿给定的曲线路径跟踪控制的研究。首先由给定的曲线路径生成四元状态空间,其次在利用预见控制求得车辆的未来值和目标值的基础上,利用最优控制理论设计跟踪控制器。最后在牧草地上对正弦路径和圆形路径进行了跟踪实验。试验结果为：车辆以1.5 m/s的速度行驶时,在很小转弯半径时最大误差可控制在35 cm以内。     

甘肃省黄土丘陵沟壑区第三副区小流域综合治理模式研究

针对黄土高原水土流失综合治理中存在的问题,在分析和总结小流域综合治理的基础上,针对黄土高原丘陵区第三副区建立小流域综合治理模式,采用模糊聚类定量分析方法和定性方法划分为4个亚区。并对各亚区土地利用结构进行了合理的调整,提出了水土保持措施的配置模式,对不同类型区综合治理有一定的指导意义。     

基于GPRS的远程控制温室自动施药系统设计

针对温室环境施药劳动强度大,药雾对操作人员的健康影响严重的问题,该文研究开发了一种在温室(或温室群)中基于GPRS通信技术和集散控制原理的远程控制自动施药系统。采用多线程技术和socket编程技术设计了弥雾机远程管理系统软件,用户指令基于GPRS网络在上位机端与弥雾机端之间传输。根据弥雾机的不同工作条件定义了3种工作模式并设计了不同工作模式下的数据通信格式。弥雾机以STM32芯片为控制器采用Fuzzy-PID控制策略控制输出脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号,用SIM900A模块接收上位机数据。通过通信试验、弥雾试验及沉积试验对远程控制自动施药系统验证,结果表明:上位机软件能够准确向弥雾机发送控制指令,弥雾流量、总弥雾量误差分别在3.9%、5%以内,系统的反应时间约2.25 s,弥雾机速度设定为18 cm/s时雾滴沉积变异系数最小。该研究可为温室弥雾机的研制提供参考。     

气调干制技术与实验设备研究

介绍了干制过程气体成分调节方法和实验设备，通过双冷凝器、双蒸发器热泵系统的不同组合状态选择与压缩机变频控制配合，实现对密闭干燥系统内定量循环气体的温、湿度调节，采用专家控制系统与PID控制软件相结合方法，达到对包括气体成分在内的干燥过程状态参数的智能化控制，实验表明，所研制QTM干燥机能满足各种产品气调干制实验要求。干制过程氧气含量对干制品质量有显著影响。     

拖拉机电控液压动力转向系统的研究

以铁牛654l拖拉机为实验平台设计了一种电控液压动力转向系统,提出了双通道PD控制方法,利用目标转角和实际转角的偏差作为控制器输入,控制器通过判断左右转向调整PD控制参数以补偿转向油缸的不对称性对转向系统造成的影响,从而使左右转向获得相同的转向特性。台架试验结果表明：该方法很好的解决了转向油缸不对称造成的左右转向不对称问题。提高了系统的稳定性,控制精度和快速响应特性,可以作为自动或辅助驾驶车辆的转向执行机构。     

空心圆柱土壤试样试验仪及应力路径自校正预报控制技术的研究

采用机、电、液、光一体化技术,研制了能实现土壤试样可控三维及扭矩加载的空心圆柱试样试验仪装置,以模拟农业土壤及实际工程问题的三维或伴随有主应力方向旋转的三维实际工况。采用Wittenmark自校正递推预报控制算法克服空心圆柱试样试验仪各加载通道响应速度不一致的问题,从而使尽可能多的离散点遵循设定的应力路径。整个试验过程在微机IBM—PC/XT控制下自动完成。