[发明专利]一种水肥一体机多目标精准施肥控制参数优化方法

说明书

本发明公开了一种水肥一体机多目标精准施肥控制参数优化方法，首先建立多目标精准施肥控制参数优化数学模型；然后求解所述步骤1中建立的数学模型的多目标优化的Pareto最优解集，即求得水肥一体机施肥控制的精度控制和耗能之间的均衡组合，为选择适应于不同实际情况的设计方案提供最优解集。本发明采用基于Pareto最优的分布灰狼多目标优化算法，求解多目标精准施肥控制参数优化问题，为适应不同的设计实际需求，提高水肥一体机在实际应用中的适用性。

技术领域

本发明属于农业和园林灌溉技术领域，涉及一种多目标精准施肥控制参数优化方法具体涉及一种水肥一体机多目标精准施肥控制参数优化方法。

背景技术

水肥一体机的现代设施农业的重要设备，其为实现施肥精准控制，提高现代农业的种植和管理水平提供依据。水肥一体化设备的初始建设费用较高，且其施肥的精度与流量相关，由于文丘里吸肥器的吸肥能力限制当流量较大时施肥精度较高，但流量较小时施肥精度波动较大。而大流量的施肥设备在初始造价和运行成本较高。所以要同时达到施肥精度高和成本低是具有矛盾性的两个指标。

因此在设计水肥机时需充分考虑实际的因素对水肥一体机的设计参数进行调整。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水肥一体机多目标精准施肥控制参数优化方法，采用基于Pareto最优的分布灰狼多目标优化算法，求解多目标精准施肥控制参数优化问题，为适应不同的设计实际需求，提高水肥一体机在实际应用中的适用性。

本发明所采用的技术方案是：一种水肥一体机多目标精准施肥控制参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立水肥一体机多目标精准施肥控制参数优化数学模型，通过调节水肥一体机施肥泵的流量和扬程来控制水泵的运行；

其中，根据控制精度误差最小与运行成本最小，建立的多目标数学模型为：

min F(x)＝(f₁(x₁，x₂)，f₂(x₁，x₂))

f₁(x₁，x₂)＝min max|g_t(x₁，x₂)-set|

f₂(x₁，x₂)＝min(A·k(x₁，x₂)+B·p(x₁，x₂))

s.t：x＞0

其中，f₁(x₁，x₂)为控制精度误差最小函数，f₂(x₁，x₂)为运行成本最小函数，g_t(x₁，x₂)为水肥一体机运行过程中的肥液浓度曲线，其中x₁为水肥机流量，x₂为水肥机扬程，set为设置的浓度值；k(x₁，x₂)为水肥一体机造价与流量-扬程关系曲线，p(x₁，x₂)为流量-扬程运行成本曲线，A，B为修正参数；

步骤2：求解所述步骤1中建立的数学模型的多目标优化的Pareto最优解集，通过求解Pareto最优解集得到一组最优解，包括f₁(x₁，x₂)控制精度误差值与f₂(x₁，x₂)运行成本值，求得水肥机施肥控制的精度控制和耗能之间的均衡组合，为选择适应于不同实际情况的设计方案提供最优解集；