diseño y pruebas experimentales de un sistema de control para un dispositivo de disolución de fertilizantes sólidos basado en PID difuso
Autores: Song, Xiuhua; Li, Hong; Chen, Chao; Xia, Huameng; Zhang, Zhiyang; Tang, Pan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
diseño y pruebas experimentales de un sistema de control para un dispositivo de disolución de fertilizantes sólidos basado en PID difuso
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Sistema de control
Concentración de fertilizante
PID difuso
Dispositivo de disolución de fertilizante sólido
Tasa de flujo de agua
Uniformidad de fertilización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
Para superar el problema de la mala uniformidad de los dispositivos de disolución de fertilizantes sólidos debido al retraso en la disolución del fertilizante, se diseñó y probó un sistema de control en bucle cerrado basado en un controlador proporcional-integral-derivativo (PID) difuso. Luego se estableció un modelo de regulación de concentración de fertilizantes según los resultados. En este sistema, el núcleo de control era un STM32 utilizado para retroalimentar la concentración de fertilización mediante la detección de la conductividad eléctrica. Para el ajuste en tiempo real de la tasa de flujo de fertilizante y la tasa de flujo de agua, se utilizó un algoritmo de control PID difuso para comparar las concentraciones detectadas con las concentraciones establecidas. Las relaciones lineales entre cantidades como la tasa de fertilizante y la frecuencia PWM, la tasa de flujo de agua y la relación de ciclo PWM de la bomba de corriente continua, y la concentración de fertilizante y la conductividad eléctrica fueron establecidas para calibrar el sistema. La influencia de la tasa de flujo de fertilizante y la tasa de flujo de agua en la concentración de fertilizante fue determinada mediante el método de prueba de la variable de control. Los resultados mostraron una relación lineal positiva entre la concentración de fertilizante y la tasa de flujo de fertilizante, mientras que se estableció una relación lineal inversa entre la concentración de fertilizante y la tasa de flujo de agua. Tras la introducción del sistema de control en el dispositivo de disolución de fertilizantes sólidos auto-desarrollado, la concentración de fertilizante fluctuó cerca de la concentración establecida en un rango de no más de 1 g/L. Después de la perturbación del dispositivo de fertilización, el sistema de control ajustó finamente el dispositivo con un error en estado estable de aproximadamente 0.55 g/L una vez que el sistema alcanzó la estabilidad. El sistema de control diseñado en este estudio demostró funcionar normalmente con buena estabilidad, velocidad y precisión, y con una mejora en la uniformidad de fertilización del dispositivo de disolución de fertilizantes sólidos. Este estudio sienta las bases para futuros estudios de sistemas de control de fertilización. También proporciona una referencia para el desarrollo de fertirrigación precisa e inteligente.
Descripción
Para superar el problema de la mala uniformidad de los dispositivos de disolución de fertilizantes sólidos debido al retraso en la disolución del fertilizante, se diseñó y probó un sistema de control en bucle cerrado basado en un controlador proporcional-integral-derivativo (PID) difuso. Luego se estableció un modelo de regulación de concentración de fertilizantes según los resultados. En este sistema, el núcleo de control era un STM32 utilizado para retroalimentar la concentración de fertilización mediante la detección de la conductividad eléctrica. Para el ajuste en tiempo real de la tasa de flujo de fertilizante y la tasa de flujo de agua, se utilizó un algoritmo de control PID difuso para comparar las concentraciones detectadas con las concentraciones establecidas. Las relaciones lineales entre cantidades como la tasa de fertilizante y la frecuencia PWM, la tasa de flujo de agua y la relación de ciclo PWM de la bomba de corriente continua, y la concentración de fertilizante y la conductividad eléctrica fueron establecidas para calibrar el sistema. La influencia de la tasa de flujo de fertilizante y la tasa de flujo de agua en la concentración de fertilizante fue determinada mediante el método de prueba de la variable de control. Los resultados mostraron una relación lineal positiva entre la concentración de fertilizante y la tasa de flujo de fertilizante, mientras que se estableció una relación lineal inversa entre la concentración de fertilizante y la tasa de flujo de agua. Tras la introducción del sistema de control en el dispositivo de disolución de fertilizantes sólidos auto-desarrollado, la concentración de fertilizante fluctuó cerca de la concentración establecida en un rango de no más de 1 g/L. Después de la perturbación del dispositivo de fertilización, el sistema de control ajustó finamente el dispositivo con un error en estado estable de aproximadamente 0.55 g/L una vez que el sistema alcanzó la estabilidad. El sistema de control diseñado en este estudio demostró funcionar normalmente con buena estabilidad, velocidad y precisión, y con una mejora en la uniformidad de fertilización del dispositivo de disolución de fertilizantes sólidos. Este estudio sienta las bases para futuros estudios de sistemas de control de fertilización. También proporciona una referencia para el desarrollo de fertirrigación precisa e inteligente.