水稻育秧温湿度模糊解耦自动控制系统设计

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1、第26卷第5期农业工程学报Vol.26No.51702010年5月TransactionsoftheCSAEMay2010水稻育秧温湿度模糊解耦自动控制系统设计郭有强，裴学柱，卢灿贵（蚌埠学院计算机科学与技术系，蚌埠233030）摘要：为提高育秧机械作业质量和自动化水平，设计了育秧温湿度模糊解耦自动控制系统。该系统采用实时采样控制，根据秧地现场气温实时变化情况，自动将秧地塑料薄膜搭棚打开或折叠；根据秧地土壤含水率实时变化情况，自动向秧盘内灌水或停灌。为解决实际控制中温湿度之间的交叉耦合现象，引入解耦因子φ1、φ2，采用了带解耦的模糊控

2、制算法。试验结果表明：该系统运行可靠稳定，能较好地保证秧苗对温度和湿度的技术要求。关键词：温度控制，湿度控制，土壤水分，育秧塑棚，解耦控制doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.05.030中图分类号：S625.3，TP277文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)-05-0170-05郭有强，裴学柱，卢灿贵.水稻育秧温湿度模糊解耦自动控制系统设计[J].农业工程学报，2010，26(5)：170－174.GuoYouqiang,PeiXuezhu,LuCangui.Designoftempe

3、ratureandhumidityauto-controlsystemwithfuzzydecouplingforriceseedling[J].TransactionsoftheCSAE,2010,26(5):170－174.(inChinesewithEnglishabstract)轮、地轮轨道、塑料棚折叠拉绳和展开棚拉绳等组成。0引言如图1所示，由电动机正转或反转，驱动其折叠或展开。水稻机械化插秧技术主要包括适宜机械插秧要求的育秧技术、大田农艺管理配套技术以及插秧机操作使用技术等，而育秧技术是机械化插秧技术体系中的重要环[1]

4、节。常用的与机插相配套的育秧方式有双膜育秧、软盘育秧和工厂化育秧。生产实践证明，工厂化育秧因投资成本高而难以推广；双膜育秧虽然投资成本低，但操作比较难掌握；而塑料软盘育秧与前两种育秧方式相比，具有成本低、易操作的优点，因而推广应用的比较多。但软盘育秧也有其自身的缺点，就是在育秧期间要频繁地盖塑料薄膜和揭塑料薄膜以保持秧苗对温度的要求；并要经常性地浇水以保持育秧床土始终保持高湿度且不1.斜支撑销2.塑料薄膜3.塑棚顶梁4.塑棚立柱5、7.斜支撑被浸泡，因而费工费时。为了克服软盘育秧所存在的缺6.拉绳横杆8.地轮支架9.地轮轴10.地轮1

5、1.地轮导轨点，本文设计了水稻育秧温湿度模糊解耦自动控制系图1温度控制执行机构[2-8]统。该系统可以根据秧地现场气温实时变化情况自动Fig.1Temperaturecontrolactuator将秧地塑料薄膜搭棚（以下简称塑棚）打开或折叠，以适应温度变化；还可以根据秧地土壤含水率实时变化情2温度控制驱动系统况自动向秧盘内灌水或停灌，以适应温度变化。2.1温度控制驱动系统设计育秧温湿度模糊解耦自动控制系统主要由温度控制温度控制驱动系统也就是塑棚展开折叠驱动系统，执行机构、温度控制驱动系统、温度控制电器系统、湿它主要由电动机、联轴器、滚

6、柱轴、滚柱、固定底座、度控制执行机构、湿度控制电器系统、温度和湿度传感减速器固定底座及电动机底座等组成。电动机根据继电器以及温度和湿度控制软件6大部分组成。器的不同动作，可以正转或者反转。当电动机正转时，1温度控制执行机构塑棚折叠而打开降温；当电动机反转时，塑棚展开而覆盖升温。如图2所示。温度控制执行机构就是折叠塑料薄膜搭棚。它主要2.2驱动系统电机选择设计由塑料薄膜、塑料棚顶梁、塑料棚立柱、地轮支架、地1）负载力矩计算收稿日期：2009-08-29修订日期：2009-12-09设定驱动负载质量m=5×10=50kg；塑棚展开、折叠基

7、金项目：安徽省教育厅高校自然科学基金项目（KJ2008B84ZC）；蚌埠学速度v=0.1m/s；最大加速度a=5m/s2；地轮与轨道之间院中青年学科带头人培养对象资助项目（院人字[2008]18号）摩擦系数f=0.02；滚柱d=0.02m；传动比i=8；作者简介：郭有强（1966－），男，江苏邗江人，教授，主要从事智能控制外负载力：Fw=m×g×f=50×10×0.02=10N和优化算法研究。蚌埠蚌埠学院计算机科学与技术系，233030。Email:bbxyguo@163.com惯性负载力：Fj=m×a=50×5=250N第5期郭有强

8、等：水稻育秧温湿度模糊解耦自动控制系统设计171折算到电机轴上的负载力矩：T=1/8×d/2×(Fw+Fj)=塑棚折叠完成，秧苗周围的环境温度开始下降。0.325N·m当塑棚内的温度达到23℃时，温度传感器将这一温2）电