2.自动精准灌溉施肥机控制系统

2.1控制系统组成

控制系统由灌溉水与肥液供给控制系统组成。其中，肥液供给控制系统由抽吸肥液用的文丘里施肥器、控制电磁阀、传感器(主要测定PH值、EC值等)和混合罐、肥料罐组成，如图2所示。

2.2控制系统原理

肥液罐里的高浓度肥液经过滤器后由文丘里施肥器注入到混合罐，肥料泵从混合罐抽出肥液输送进入灌溉主管道中，同时设置支管连接注肥器，作为注肥器的进水管。设置EC测量仪检测主水管道

中的肥液浓度，将检测得到的浓度值反馈到单片机与设定值进行比较，根据信号差值通过控制电磁阀开关脉冲宽度调节施肥量，使主管道中的肥液浓度值与设定值保持一致，酸碱度的调节与肥液浓度调节类似。

2.3控制系统运行

当设定条件或土壤水分探测仪探测到需灌水时，打开肥料泵使其工作，借用稳压阀使主管道中的灌溉水恒压流动，灌溉水经过管道1流向灌水器进行灌水作业;当需要施肥时，打开文丘里吸肥管和通往混合罐管路的电磁阀，启动肥料泵，一部分灌溉水经过管道1和2流向管道3和4，给混合灌补水，同时灌溉水流经文丘里管产生负压，把液肥从肥料桶吸出流向混合罐，已经混合充分的肥液在肥料泵的加压作用下进入管道1流向灌水器进行施肥水作业。流入混合罐的水流是沿切向流入的，故液肥与混合罐中的水能够很好地混合。混合罐安装了液位控制阀，会在混合罐中的水位达到设定值时自动关闭混合罐与补水管道之间的通道，当混合罐中的液位下降时自动打开。

为了能实时高精度地检测混合罐中肥液的EC值和PH值，在肥料泵的出水口处引出一路水流2,同时在此检测PH值和EC值。单片机控制程序得到PH值和EC值传感器的检测值后，根据先前设定的肥料配比，计算发出吸肥管路电磁阀开关脉冲宽度指令，通过控制电磁阀的开关时间，使混合液中的肥料配比保持在限定的范围之内。

2.4灌水总量、施肥量和肥液配比以及肥液混合控制

2.4.1灌水总量的控制

系统对灌水总量采用独立控制，由于主管道内灌溉水恒压流动，灌水总量与灌溉时间成正比，单片机通过控制阀门开关时长控制灌水总量。

2.4.2施肥量和肥液配比的控制

施肥控制必须完成两种控制，即肥液配比控制和施肥量控制。采用时序控制的方式，即可较准确地控制施肥量和肥液配比。同样，由于主管道内灌溉水恒压流动，施肥量与灌溉时间成正比，通过控制时间来控制施肥量，即也用控制阀门开关时长控制施肥量。

2.4.3肥液混合系统控制原理

由于控制系统的电磁阀仅有开关两种工作状态，又因为混合罐中的肥液混合具有在线性，因此肥液混合系统也具有实时、延迟和不确定等特性，系统的滞后和惯性极大，采用传递函数的原理很难确定，所以肥液混合系统采用模糊控制法。