[发明专利]一种基于AI算法与工作需求的文丘里施肥器优化设计方法

说明书

本发明涉及农业水肥一体化技术领域，具体涉及到一种基于AI算法与工作参数的文丘里施肥器优化设计方法，所述优化设计方法包括：建立所述文丘里施肥器的参数化自变量物理模型；对所述参数化自变量物理模型进行网格划分；根据工作压力需求对所述网格进行参数化因变量求解；以所述参数化因变量为寻优目标，通过AI寻优算法对所述参数化自变量进行反向求解；根据所述寻优求解的数据建立可视化吸肥模型，提出文丘里施肥器关键结构参数优化取值范围。本发明可有效解决正交设计方法的不足，填补了用户依据工作参数进行文丘里施肥器优化设计方法的空白，发明有助于快速设计出精准高效的文丘里施肥器，满足现代农业对水肥适时适量供应的需求。

技术领域

本发明涉及农业水肥一体化技术领域，具体涉及到一种基于AI算法与工作需求的文丘里施肥器优化设计方法。

背景技术

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，水肥一体化技术具有显著节水省肥和提高作物产量和品质的优势，在中国得到了高度重视和快速的发展。施肥装置在水肥一体化技术中置起着举足轻重的地位。目前，市场应用较为广泛的施肥装置有比例施肥泵、文丘里施肥器、压差施肥罐等。文丘里施肥器是水肥一体化技术中应用最广泛的一种施肥装置，通常采用并联的方式，通过喉部产生的负压将肥液吸入管道进行施肥，其具有结构简单、无需外加动力、操作简单、可精准施肥、价格低廉等优点。

但是，目前市场在用的文丘里施肥器普遍存在吸肥效率低，甚至不吸肥的现象。因而，近些年来，围绕文丘里施肥器性能和设计机理等方面的探索已成为水肥一体化技术领域的研究热点。针对文丘里施肥目前存在的缺点，通过优化文丘里施肥器内部流道结构，极大程度上改善了文丘里施肥器的工作性能，如发明专利“文丘里施肥器的结构优化方法”(ZL 201210094736.0)、“文丘里施肥器的控制方法及其控制装置”(申请号：201810206916.0)分别对文丘里施肥器在施肥效率和空化性能方面，提出了各自具体的优化文丘里施肥器方法。

然而，以上方法的提出都是基于正交设计实验对文丘里施肥器进行的仿真模拟优化，而正交实验设计只能是有限数量特定的水平组合，当因素与水平较多时，试验次数也会相应增加，模拟工作量大，且由于各因素的水平离散和文丘里施肥器性能对关键参数的敏感性较强，因而优选结果也不是十分理想和精准。更进一步地，目前尚未有学者能够根据用户对文丘里施肥器所要求的工作压力需求进行定制开发，这也是文丘里施肥器设计和研发工作中难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于AI算法与工作需求的文丘里施肥器优化设计方法，依据文丘里施肥器工作压力需求，准确快速获取文丘里施肥器内部流道结构关键参数值优选范围，该方法一方面可有效解决正交设计方法的不足，另一方面填补了依据工作需求进行文丘里施肥器优化设计方法的空白，有助于精准高效文丘里施肥器的研发，满足现代农业生产对水肥精准的需求。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于AI算法与工作需求的文丘里施肥器优化设计方法，其步骤如下：

步骤S1、建立所述文丘里施肥器的参数化自变量物理模型；

步骤S2、对所述参数化自变量物理模型进行网格划分；

步骤S3、根据工作压力参数对所述网格进行参数化因变量求解；

步骤S4、以所述参数化因变量为寻优目标，通过AI寻优算法对所述参数化自变量进行反向求解；

步骤S5、根据自动寻优的数据结果建立可视化吸肥模型，提出文丘里施肥器关键结构参数优化取值范围。

进一步地，所述步骤S1中，将所述参数化自变量物理模型的关键结构参数进口直径、出口直径、吸肥口直径、收缩角、扩散角、喷嘴直径、喉管直径及喉管长度设置为一个或多个参数化自变量。

进一步地，所述步骤S2中，网格尺寸为喷嘴直径的1/10。