变论域模糊控制算法对树木年轮测量仪测量精度的影响

《农业工程学报》2019年第35卷第14期刊载了中国林业科学研究院资源信息研究所等单位姚建峰、卢军、郑一力、王雪峰、赵燕东、尘兴灿、雷冠南与唐守正的论文——“基于变论域模糊控制算法的树木年轮测量仪直流电机转速控制”。该研究由中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金重点项目(项目号：CAFYBB2018SZ007）资助。

在树干横切面上，有许多同心圆环，通常每一年形成一个圆环，故称该圆环为“年轮”。在春季，树木生长快，木质部形成的细胞体积大，木材密度较小，颜色较浅，该部分木材称为春材或早材；在秋季，木质部形成的细胞体积小，木材密度较大，颜色较深，该部分木材称为秋材或晚材。上一年的秋材和下一年的春材之间，界限分明，成为年轮线。根据主干基部年轮的数目，就可以知道这棵树的年龄。年轮是树木对大自然环境变化最真实的记载，为气候变化、地质灾害等研究提供最宝贵的第一手资料。目前测量树木年轮最常用的方法是生长锥法，但是生长锥法取样困难、速度慢，且对树木生长有一定的负面影响。树木年轮测量仪是一种快速微损测量树木年轮的设备，该设备通过钻针钻入木材的阻力确定树木年轮。为了提高年轮测量精度，需要提高钻针转速控制精度。

变论域模糊控制算法是智能控制算法之一，可根据误差大小自动调整论域范围，从而提高控制系统的控制精度。

该文研究结果表明：年轮测量仪在变论域模糊控制算法的控制下，钻针转速平均控制精度是98.87%，平均年轮测量精度是84.38%；在PID控制算法的控制下，钻针转速平均控制精度是98.65%，平均年轮测量精度是78.13%。因此，使用变论域模糊控制算法可提高年轮测量仪测量精度。