[發明專利]一種基于PID-PLPF控制算法的柑橘園防蟲害系統

在審

• 申請號: 202110274351.1
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113040116A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王興旺;孫修東;王妍;袁少英;包斌;譚春茂
• 申請（專利權）人: 上海農林職業技術學院
• 主分類號: A01M7/00
• 分類號: A01M7/00;A01C23/04;A01G7/04;A01G25/02;A01G25/16;G05B11/42
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 高迷想

1.一種基于PID-PLPF控制算法的柑橘園防蟲害系統，其特征在于，包括控制器、測繪單元、監測單元、環境數據獲取單元、環境改善單元和移動終端，所述控制器與測繪單元、監測單元、環境數據獲取單元、環境改善單元和移動終端通過信號連接；

所述測繪單元測繪出柑橘園的地貌信息和植株種植的位置信息，所述監測單元用于對柑橘園進行實時監測，將監測數據發送至所述控制器與對比植株數據做出比較，所述環境數據獲取單元用于土壤中的濕度、土壤中的營養成分和光照強度，所述環境改善單元用于改善土壤中的濕度、土壤中的營養成分和光照強度，所述移動終端可接收和查看柑橘園的信息；

還包括有與控制器信號連接的數據庫和噴藥單元，所述監測單元監測到植株上發生害蟲后，將數據發送至所述數據庫并于庫內的害蟲信息比對，且將害蟲信息以及推薦用藥信息發送至所述控制器和移動終端，所述監測單元監測到植株的生長情況，將數據發送至所述數據庫并于庫內的植株信息比對，且將施肥信息發送至所述控制器和移動終端，所述噴藥單元用于對植株噴灑農藥。

2.根據權利要求1所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘園防蟲害系統，其特征在于，所述控制器采用PID控制器，所述PID控制器后設置有低通濾波器，提出了后置式低通濾波器PID控算法(簡稱PID-PLPF控制算法)不完全微分結構，其傳遞函數為：

第一步，將公式(1)離散化為：

u(k)＝u_p(k)+u_I(k)+u_D(k) (2)第二步，將uD(k)進行推導，得到公式(3)

第三步，轉化為微分方程：

第四步，取采樣時間為Ts，將公式(4)離散化為：

第五步，整理公式(5)，得到：

令則顯然有α1，1-α1成立，則可得到PID-PLPF控制算法表達式為：

u_D(k)＝K_D(1-α)(error(k)-error(k-1))+αu_D(k-1) (7)PID-PLPF控制算法是在PID算法中加入一個一階慣性環節(低通濾波器)。

3.根據權利要求1所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘園防蟲害系統，其特征在于，所述測繪單元設置采用全站儀成圖或航空攝影測量，在所述控制器內繪制出地貌信息和植株信息。

4.根據權利要求1所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘園防蟲害系統，其特征在于，所述監測單元為高清攝像機，所述高清攝像機在每排植株中設置為多個，所述高清攝像機用于實時拍攝植株的實際生長圖像，并將拍攝到的實際生長圖像與所述數據庫中的植株對比。

5.根據權利要求1所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘園防蟲害系統，其特征在于，所述環境數據獲取單元包括濕度傳感器、數據分析儀和照度計，所述濕度傳感器、數據分析儀設置在植株旁的土壤中，所述照度計設置在柑橘園中。

6.根據權利要求5所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘園防蟲害系統，其特征在于，所述環境改善單元包括灌溉裝置、施肥裝置和補光裝置，所述灌溉裝置依次對從高到低的每排植株進行灌溉，所述施肥裝置均勻對植株進行施肥，所述補光裝置為補充植株的光照時間。

7.根據權利要求6所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘園防蟲害系統，其特征在于，所述灌溉裝置包括水源、水泵、進水主管、進水支管、噴頭和電磁閥，所述進水主管與所述水源連接，所述水泵將水源泵進所述進水主管內，所述進水支管沿著每排植株分布，所述進水支管與所述進水主管相連通，所述噴頭均勻分布在所述進水支管上，所述電磁閥安裝在進水支管靠近所述進水主管的一端。