排灌机械工程学报

作者：王恒志, 王振华, 刘宁宁, 张金珠, 李淼

单位：1. 石河子大学水利建筑工程学院, 新疆 石河子 832003;2. 兵团农业水肥高效关键装备技术创新中心, 新疆 石河子832003

关键词：水肥一体化,电导率,模糊神经网络,灰狼优化算法,PID控制

基金：国家“十四五”重点研发计划课题(2022YFD1900405);国家重点研发计划课题-专题(2021YFD1900802-2);兵团科技成果转化引导计划项目(2023BA003);兵团农业GG项目(2023AA305)

为实现水肥一体化系统中电导率的精准控制,提出一种基于灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)改进的模糊神经网络PID(fuzzy neural network PID, FNN-PID)控制方法.该方法结合了模糊控制的强容错性、神经网络的自适应学习能力以及灰狼优化算法的全局寻优优势,以提升系统控制性能与适应性.为验证控制效果,在MATLAB,Simulink平台中建立了水肥混合系统仿真模型,并分别设计了基于灰狼优化算法改进的模糊神经网络PID(GWO-FNN-PID)、模糊神经网络PID(FNN-PID)、模糊PID(FUZZY-PID)及传统PID共4种控制器,通过阶跃响应与抗干扰试验进行对比分析.结果显示,经灰狼优化算法改进的控制器阶跃响应超调量仅为1%,调节时间为14.2 s;在施加20%干扰的条件下,其超调量控制在6%以内,调节时间控制在6.0 s内,表现出优良的动态响应与抗干扰能力.研究可为水肥精准管理提供有效控制策略,对提高肥料利用率、推动农业可持续发展具有积极意义.

来源：2026年第4期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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