雙變量施肥機(jī)定比施肥控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)分析.pdf

1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，并已在我國(guó)取得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。變量施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)研究的領(lǐng)域之一，變量施肥技術(shù)是以不同空間單元的目標(biāo)產(chǎn)量與土壤理化性質(zhì)等為依據(jù)進(jìn)行綜合測(cè)算分析，結(jié)合營(yíng)養(yǎng)專(zhuān)家系統(tǒng)、作物生長(zhǎng)模型進(jìn)行施肥量決策，指導(dǎo)變量施肥機(jī)進(jìn)行田間網(wǎng)格差異性施肥，而變量施肥機(jī)是變量施肥技術(shù)的基礎(chǔ)和載體，同時(shí)變量施肥機(jī)的排肥控制系統(tǒng)又是實(shí)現(xiàn)變量施肥系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)變量施肥的關(guān)鍵。
　　因此，綜合考慮國(guó)內(nèi)

2、外變量施肥機(jī)及施肥控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于上位工控機(jī)下位單片機(jī)的電控液壓傳動(dòng)閉環(huán)雙變量施肥控制系統(tǒng)，同時(shí)考慮到系統(tǒng)的可靠性及信號(hào)完整性，本文將系統(tǒng)從硬件上劃分為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、基于工控機(jī)的上位主控系統(tǒng)、基于STC單片機(jī)下位控制系統(tǒng)以及GPS/DGPS定位系統(tǒng)四塊相互獨(dú)立的部分來(lái)設(shè)計(jì)。
　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)排肥主軸轉(zhuǎn)速的無(wú)極調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)變量施肥，設(shè)計(jì)了雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥系統(tǒng)，以液壓油路的穩(wěn)定性和排肥槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)

3、動(dòng)控制方法為研究重點(diǎn)，并在液壓油路中設(shè)置了液壓穩(wěn)壓環(huán)節(jié)和液壓壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)更好的控制施肥精度。
　　基于工控機(jī)的上位主控系統(tǒng)是施肥決策的主控制系統(tǒng)，上位工控機(jī)可以提供良好的人機(jī)交互界面及高效的數(shù)據(jù)運(yùn)算。研究主要內(nèi)容是通過(guò)對(duì)圖形化的人機(jī)交互界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中施肥處方信息和DGPS/GPS模塊數(shù)據(jù)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與解析，實(shí)現(xiàn)排肥軸轉(zhuǎn)速與開(kāi)度閉環(huán)控制等，目的是便于控制系統(tǒng)進(jìn)行氮肥、磷肥及鉀肥(N、P、K)等營(yíng)養(yǎng)元素的

4、自動(dòng)配比施肥，并將施肥配比與控制信號(hào)發(fā)送給下位控制系統(tǒng)。
　　基于STC單片機(jī)下位控制系統(tǒng)重點(diǎn)研究利用AD轉(zhuǎn)換將上位給定的施肥量信息轉(zhuǎn)化為電液比例調(diào)速閥和開(kāi)度電磁閥所需的控制信號(hào)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是基于PCA轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)，利用 PCA脈沖捕獲的高速度和高可靠性，采集變量施肥機(jī)行駛速度，實(shí)時(shí)的將拖拉機(jī)的速度通過(guò)串口總線發(fā)給基于工控機(jī)的上位機(jī)主控系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)的施肥閉環(huán)控制。
　　GPS/DGPS定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要研究重點(diǎn)通過(guò)GP

5、S/DGPS定位模塊獲取當(dāng)前機(jī)具位置信息，利用串口將定位數(shù)據(jù)發(fā)送到上位主控制系統(tǒng)，使上位控制系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取該位置下的處方施肥信息。
　　為了使施肥決策系統(tǒng)得到精確的施肥量，本文通過(guò)試驗(yàn)建立了排肥量與排肥軸轉(zhuǎn)速、開(kāi)度的函數(shù)關(guān)系，建立了外槽輪排肥器每轉(zhuǎn)排肥量Q數(shù)學(xué)的模型、液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速與給定信號(hào)的數(shù)學(xué)模型及變量施肥機(jī)Q=F(L,N,V)數(shù)學(xué)控制模型，并得出了影響變量施肥機(jī)排肥量的主次因素。
　　最后，為了綜合驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)