[发明专利]一种基于PID-PLPF控制算法的柑橘园防虫害系统

权利要求书

1.一种基于PID-PLPF控制算法的柑橘园防虫害系统，其特征在于，包括控制器、测绘单元、监测单元、环境数据获取单元、环境改善单元和移动终端，所述控制器与测绘单元、监测单元、环境数据获取单元、环境改善单元和移动终端通过信号连接；

所述测绘单元测绘出柑橘园的地貌信息和植株种植的位置信息，所述监测单元用于对柑橘园进行实时监测，将监测数据发送至所述控制器与对比植株数据做出比较，所述环境数据获取单元用于土壤中的湿度、土壤中的营养成分和光照强度，所述环境改善单元用于改善土壤中的湿度、土壤中的营养成分和光照强度，所述移动终端可接收和查看柑橘园的信息；

还包括有与控制器信号连接的数据库和喷药单元，所述监测单元监测到植株上发生害虫后，将数据发送至所述数据库并于库内的害虫信息比对，且将害虫信息以及推荐用药信息发送至所述控制器和移动终端，所述监测单元监测到植株的生长情况，将数据发送至所述数据库并于库内的植株信息比对，且将施肥信息发送至所述控制器和移动终端，所述喷药单元用于对植株喷洒农药。

2.根据权利要求1所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘园防虫害系统，其特征在于，所述控制器采用PID控制器，所述PID控制器后设置有低通滤波器，提出了后置式低通滤波器PID控算法(简称PID-PLPF控制算法)不完全微分结构，其传递函数为：

第一步，将公式(1)离散化为：

u(k)＝u_p(k)+u_I(k)+u_D(k) (2)第二步，将uD(k)进行推导，得到公式(3)

第三步，转化为微分方程：

第四步，取采样时间为Ts，将公式(4)离散化为：

第五步，整理公式(5)，得到：

令则显然有α1，1-α1成立，则可得到PID-PLPF控制算法表达式为：

u_D(k)＝K_D(1-α)(error(k)-error(k-1))+αu_D(k-1) (7)PID-PLPF控制算法是在PID算法中加入一个一阶惯性环节(低通滤波器)。

3.根据权利要求1所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘园防虫害系统，其特征在于，所述测绘单元设置采用全站仪成图或航空摄影测量，在所述控制器内绘制出地貌信息和植株信息。

4.根据权利要求1所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘园防虫害系统，其特征在于，所述监测单元为高清摄像机，所述高清摄像机在每排植株中设置为多个，所述高清摄像机用于实时拍摄植株的实际生长图像，并将拍摄到的实际生长图像与所述数据库中的植株对比。

5.根据权利要求1所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘园防虫害系统，其特征在于，所述环境数据获取单元包括湿度传感器、数据分析仪和照度计，所述湿度传感器、数据分析仪设置在植株旁的土壤中，所述照度计设置在柑橘园中。

6.根据权利要求5所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘园防虫害系统，其特征在于，所述环境改善单元包括灌溉装置、施肥装置和补光装置，所述灌溉装置依次对从高到低的每排植株进行灌溉，所述施肥装置均匀对植株进行施肥，所述补光装置为补充植株的光照时间。

7.根据权利要求6所述的基于PID-PLPF控制算法的柑橘园防虫害系统，其特征在于，所述灌溉装置包括水源、水泵、进水主管、进水支管、喷头和电磁阀，所述进水主管与所述水源连接，所述水泵将水源泵进所述进水主管内，所述进水支管沿着每排植株分布，所述进水支管与所述进水主管相连通，所述喷头均匀分布在所述进水支管上，所述电磁阀安装在进水支管靠近所述进水主管的一端。