阻尼累加离散灰色预测的Smith预估智能灌溉系统

来源：中国农机化学报杂志2022年第8期北京时间：

作者：谢佩军, 张育斌

单位：1. 浙江纺织服装职业技术学院机电与轨道交通学院，浙江宁波，315211；2. 西安交通大学，西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安市，710054

摘要：灌溉系统具有非线性、多干扰和时滞性等特点，为实现灌溉控制的智能决策与精准灌溉，提出基于阻尼累加离散灰色预测的Smith预估变论域模糊PID灌溉控制模型（DADGM-SVUFP）。针对模糊PID控制器控制精度不高、适应性不强等不足，设计指数函数型伸缩因子自适应调整模糊变量论域，采用Smith预估补偿器消除系统时滞性影响，改善系统适应性和鲁棒性。结合离散灰色预测（DGM）和阻尼累加灰色预测（DAGM）模型的预测性能优势，提出阻尼累加离散灰色预测（DADGM）利用阻尼趋势参数减缓预测过程数据变化趋势，有效提高了灌溉系统稳定性和控制精度。构建FPID、NVUFP、DGM-NVUFP和DADGM-SVUFP四个控制模型实施水肥灌溉控制仿真试验，结果表明DADGM-SVUFP与其他模型相比稳态误差最优，调节时间比NVUFP、DGM-NVUFP分别少3.75 s、1.29 s，超调量比NVUFP、DGM-NVUFP分别降低9.2%、5.4%。灌溉测试进一步验证基于DADGM-SVUFP的智能灌溉系统适应性好、响应迅速、控制精度高，控制效果和系统稳定性均优于其他模型，能够满足水肥气灌溉系统的智能决策和精准控制。

关键词：阻尼累加离散灰色预测,Smith预估补偿器,变论域模糊PID,智能灌溉系统

基金资助：国家“十三五”重点研发计划项目(2017YFD0201504)；浙江省基础公益研究计划项目(LGN20F030001)