1.一种基于模糊PID控制的精确施肥方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、构建土壤状况综合指标，根据层次分析法，得出不同元素含量的权重；

步骤二、确定当前土壤综合指标与理想值之间的误差，并通过差分处理得到与上一次误差之间的变化量，即误差变化率；

步骤三、将输入量模糊化，并得出隶属度值；

步骤四、计算每条模糊规则的激活强度并利用连续重心法解模糊，模糊控制是利用误差与误差变化率来调整PID模型中的参数，PID控制模型分为两个，即肥液变频器PID控制模型和水变频器PID控制模型，这两个控制模型分别控制肥液量和出水量，并将肥液与水进行混合从而对肥液进行稀释；

步骤五、由PID控制模型的表达式，得出适宜的肥液体积以及用于稀释肥液的水的体积；

步骤六、建立传递函数，根据变频器的频率，调节肥液泵与水泵的动力，先将二者抽至混合槽内进行混合，继而通过管道用于滴灌；

步骤七、隔设定时间后测量土壤氮磷钾元素含量以及土壤pH值，计算土壤综合指标并返回，进行下一轮控制，直至综合指标稳定于最适值；

所述步骤一中，首先，需要对测量得到元素含量进行归一化处理，对于第n次测量得到的土壤pH值ypH′(n)转化为第n次测量得到的土壤氢离子浓度y4′(n)：归一化公式为： m＝1,2,3,4，ym

(n)代表经过归一化处理后的土壤元素含量：y1(n)，y2(n)，y3(n),y4(n)中的任意一个，Um表示土壤氮、磷、钾、氢元素含量的最适值：U1，U2，U3，U4中的任意一个，ym′(n)表示土壤氮、磷、钾、氢元素含量的测量值：y1′(n)，y2′(n),y3′(n)，y4′(n)中的任意一个，对于该归一化公式，当指标达到最适的时候为1，其余情况均为0～1之间；

y(n)表示第n次浇完肥液后土壤的综合指标数值：y(n)＝ω1y1(n)+ω2y2(n)+ω3y3(n)+ω4y4(n)其中ω1，ω2，ω3，ω4分别为氮、磷、钾、氢元素含量对应于综合指标的权重，采用层次分析法得到，对于层次分析法，其步骤为：首先，构建判断矩阵 其中Aab表示第a个指标相对于第b个指标

的重要程度，a＝1,2,3,4,b＝1,2,3,4，第1到4个指标依次为土壤氮、磷、钾、氢元素含量，指标相对于自身的重要程度为1，重要程度以整数之比进行划分，对于矩阵中的任意一个元素Aab，其值与对应的含义如下表所示：Aab的值 含义

1 两个因素有相同的重要性

3 指标a比指标b稍微重要

5 指标a比指标b明显重要

7 指标a比指标b强烈重要

9 指标a比指标b极端重要

2，4，6，8 上述俩相邻判断的中间程度

若指标b比a重要，则只需将Aab取倒数即可，这样可以使得评价矩阵是一致矩阵，满足一致性检验；

得出判断矩阵后，其最大特征根所对应的特征向量经过归一化后，得权重向量为：其中的每一个元素即为对应指标的权重；

所述步骤三中，将误差和误差变化率分别定义到模糊子集中，用一个语言变量来表示，其中，误差的模糊子集为E＝{NL,NM,NS,ZO,PS,PM,PL}，NL,NM,NS,ZO,PS,PM,PL分别为模糊语言变量值，分别表示误差的等级为负大，负中，负小，零，正小，正中，正大；

误差变化率的模糊子集为EC＝{NL,NM,NS,ZO,PS,PM,PL}，该集合内的模糊语言变量值的含义分别表示误差变化率的等级为负大，负中，负小，零，正小，正中，正大；选择误差与误差变化率的隶属度函数的合适论域，论域即研究范围，误差在论域内的对应值为e，这个e要根据论域的范围对误差ε(n)的真实值乘以一个比例系数得到，根据误差以及误差变化率的表达式，知误差与误差变化率均位于[‑1,1]内，假设论域为[‑δ,δ]，则e(n)＝δε(n)，δ表示论域边界的绝对值；

根据隶属度函数，计算误差e对应于各自的语言变量的隶属度，对于隶属度的计算则采用三角形隶属度函数，对于一个论域中的误差对应值e，存在两个对应的语言变量E1与E2，因此具有两个隶属度 与其中a1，a2分别为隶属度函数 取非零值的误差e的边界点，即三角形隶属度函数图像在底部的转折点，a3，a4则为隶属度函数 取非零值的误差e的边界点，b决定了误差隶属度函数取非零值的宽度，该宽度对所有误差语言变量的隶属度函数都是相同的；

同理，误差变化率ec对应的语言变量也有两个，分别为EC1与EC2，所对应的隶属度分别为 与c1，c2分别为隶属度函数 取非零值的误差变化率ec的边界点，c3，c4则为隶属度函数 取非零值的误差ec的边界点，d决定了误差变化率隶属度函数取非零值的宽度，该宽度对所有误差变化率语言变量的隶属度函数都是相同的。

2.如权利要求1所述的一种基于模糊PID控制的精确施肥方法，其特征在于，所述步骤二中，对于理想值，即所有指标均取最适值，此时输出为1，则第n次测量得到的土壤综合指标与理想值之间的误差为：ε(n)＝1‑y(n)；

第n次测量得到的土壤综合指标误差变化率Δε(n)为：Δε(n)＝ε(n)‑ε(n‑1)＝y(n‑

1)‑y(n)，其中，y(n‑1)与ε(n‑1)分别表示第n‑1次测量得到的土壤综合指标数值和误差。

3.如权利要求1所述的一种基于模糊PID控制的精确施肥方法，其特征在于，所述步骤四中，对于肥液变频器PID控制模型的比例参数Kp1而言，将其作为输出量，其模糊子集为{NL,NM,NS,ZO,PS,PM,PL}，分别表示Kp1的等级为负大，负中，负小，零，正小，正中，正大，模糊子集内部的每一个元素均有其在论域中的对应值，将模糊化处理后的语言变量E与EC代入设定的两套模糊规则表，根据施肥量模糊规则控制表，当得知两个误差的语言变量以及两个误差变化率的语言变量后，从模糊规则表中确定四个液变频器PID控制模型的比例参数Kp1的语言变量，即使四个语言变量中有相同的语言变量，但由于在不同的规则中也被视作不同的语言变量；

根据上述分析，Kp1涉及到四条模糊规则，需要确定每条规则的激活强度：

将每一条激活强度映射至对应的模糊规则后件，得到每条规则的输出量的灰色梯形区域，将这些区域以最大运算子取并集，区域的边界即为最后的输出量的隶属度函数并对其进行解模糊：对于Kp1其精确值为 其中z表示输出量Kp1在论域中的值，z2表示输出量Kp1的论域的上边界，即论域的最大值，z1表示论域的最小值；

对于肥液变频器PID控制模型的微分参数Kd1与积分参数Ki1，水变频器PID控制模型中的比例参数Kp2，微分参数Kd2，积分参数Ki2的计算则与Kp1同理，先计算激活强度，再根据连续重心法进行解模糊求得，不同的参数有其不同的论域范围和模糊规则，但求解方法相同。

4.如权利要求1所述的一种基于模糊PID控制的精确施肥方法，其特征在于，所述步骤五中，肥液泵在硬件参数上和水泵相同，但由于其负责抽取肥液故称之为肥液泵，已知从第一次控制到第n次控制的土壤综合指标的误差ε(v)，v＝1,2,3,…,n，得出第n次控制的变频器的输入频率fj(n)：ΔKpj＝

Kpj(n)‑Kpj(n‑1)，ΔKij＝Kij(n)‑Kij(n‑1),ΔKdj＝Kdj(n)‑Kdj(n‑1)其中,j＝1,2，当j＝1时，上式即为肥液变频器PID控制模型的表达式，j＝2时为水变频器PID控制模型的表达式，f1(n)，f2(n)分别为第n次的肥液变频器与水变频器的输入频率，ΔKpj,ΔKij,ΔKdj分别为参数Kpj，Kij，Kdj较上一次的值的增量。

5.如权利要求1所述的一种基于模糊PID控制的精确施肥方法，其特征在于，所述步骤六中，控制环节需要控制变频器的输入频率，从而影响水泵的转速，进而抽取一定的营养液体积V1和施加的水的体积V2进行混合，再建立混合液体积与对应的土壤综合指标改变量之间的数学模型，统筹上述过程，即建立变频器输入频率与土壤综合指标改变量之间的传递函数；

首先，要建立变频器输入频率和水泵转速之间的传递函数，对于一般的水泵，其电机转动过程可以视为一个惯性环节，根据参考文献可知，该环节的时间常数为γ1，其大小由变频器和水泵性能决定，对于控制肥液流出的，从输入频率到电机转速的传递函数G1(s)表达为：其中p1为比例系数，N1(s)表示水泵电机转速n1(t)的拉普拉斯变换，F(s)为变频器输入频率随时间的变化函数f(t)的拉普拉斯变换，水泵以及肥液泵，水变频器与肥液变频器的硬件参数是相同的，因此电机转速和输入频率随时间的变化函数不再区分表述；

接着，需要建立肥液泵转速和喷出的肥液体积之间的传递函数，一般而言，肥液泵供给液体采用变压模式，在该过程中肥液的压强不断增加，直到某一时刻便保持稳定，单位时间内喷出的肥液体积正比于肥液压强的大小，则该过程的传递函数GI1(s)表达为：其中，变压供给液体的过程可用时间常数为γ2的惯性环节和时间常数为τ的延时环节串联近似描述，p2为比例系数， 表示第t时刻水泵喷出的肥液体积V1(t)的拉普拉斯变换，时间变量t被替换为了拉普拉斯变换中的连续变量s；

对于喷射的水的体积和水泵转速之间的传递函数则同理：

不同于出水体积的是肥液的量不同，即比例系数的大小不

一样，这里采用p2′， 表示水泵在第t时刻喷出的水的体积V2(t)的拉普拉斯变换；

再建立混合液与对应的土壤综合指标之间的传递函数，对于施加的肥液体积V1和稀释的水的体积V2，结合待稀释的肥液和水的密度ρ1，ρ2，以及待稀释的肥液中任意一种元素的含量cm,m＝1,2,3,4，该含量以百分数的形式加以表示，引起的与之对应的元素含量的测量值变化为：上式中Mm表示土壤中对应元素的总质量，M1为土壤总质量，由于土壤质量远大于加入的肥液和水的质量，因此将分母的ρ1V1+ρ2V2忽略，并对四种元素含量经过归一化的增量Δym结合对应的权重ωm进行求和得出总增量为：由于采用的只有一种肥液，其V1与V2相同，且根据归一化的公式，从Δym′到Δym成比例关系，则用μ1，μ2两个不同的大于0的与V1及V2无关的常数来表示肥液量V1和水量V2前的系数；

综合上述三个过程，最终变频器的输入频率和土壤综合指标增量的传递函数G(s)表达为： 其中