雙變量施肥機定比施肥控制系統(tǒng)設計與試驗分析.pdf

1、精準農業(yè)是現代農業(yè)發(fā)展的必然趨勢，并已在我國取得了較為顯著的經濟效益與社會效益。變量施肥是精準農業(yè)重點研究的領域之一，變量施肥技術是以不同空間單元的目標產量與土壤理化性質等為依據進行綜合測算分析，結合營養(yǎng)專家系統(tǒng)、作物生長模型進行施肥量決策，指導變量施肥機進行田間網格差異性施肥，而變量施肥機是變量施肥技術的基礎和載體，同時變量施肥機的排肥控制系統(tǒng)又是實現變量施肥系統(tǒng)的重要組成部分，是實現精準變量施肥的關鍵。
　　因此，綜合考慮國內

2、外變量施肥機及施肥控制系統(tǒng)現狀與發(fā)展趨勢的基礎上，提出了一種基于上位工控機下位單片機的電控液壓傳動閉環(huán)雙變量施肥控制系統(tǒng)，同時考慮到系統(tǒng)的可靠性及信號完整性，本文將系統(tǒng)從硬件上劃分為液壓傳動系統(tǒng)、基于工控機的上位主控系統(tǒng)、基于STC單片機下位控制系統(tǒng)以及GPS/DGPS定位系統(tǒng)四塊相互獨立的部分來設計。
　　為了實現對排肥主軸轉速的無極調節(jié)，實現精準變量施肥，設計了雙變量液壓無級調速變量施肥系統(tǒng)，以液壓油路的穩(wěn)定性和排肥槽輪機構驅

3、動控制方法為研究重點，并在液壓油路中設置了液壓穩(wěn)壓環(huán)節(jié)和液壓壓力傳感器，實現更好的控制施肥精度。
　　基于工控機的上位主控系統(tǒng)是施肥決策的主控制系統(tǒng)，上位工控機可以提供良好的人機交互界面及高效的數據運算。研究主要內容是通過對圖形化的人機交互界面進行設計，實時獲取數據庫中施肥處方信息和DGPS/GPS模塊數據信息，并對數據進行管理與解析，實現排肥軸轉速與開度閉環(huán)控制等，目的是便于控制系統(tǒng)進行氮肥、磷肥及鉀肥(N、P、K)等營養(yǎng)元素的

4、自動配比施肥，并將施肥配比與控制信號發(fā)送給下位控制系統(tǒng)。
　　基于STC單片機下位控制系統(tǒng)重點研究利用AD轉換將上位給定的施肥量信息轉化為電液比例調速閥和開度電磁閥所需的控制信號，該系統(tǒng)的設計主要是基于PCA轉速測控系統(tǒng)，利用 PCA脈沖捕獲的高速度和高可靠性，采集變量施肥機行駛速度，實時的將拖拉機的速度通過串口總線發(fā)給基于工控機的上位機主控系統(tǒng)，用于實時的施肥閉環(huán)控制。
　　GPS/DGPS定位系統(tǒng)設計主要研究重點通過GP

5、S/DGPS定位模塊獲取當前機具位置信息，利用串口將定位數據發(fā)送到上位主控制系統(tǒng)，使上位控制系統(tǒng)從數據庫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，本文通過試驗建立了排肥量與排肥軸轉速、開度的函數關系，建立了外槽輪排肥器每轉排肥量Q數學的模型、液壓驅動馬達轉速與給定信號的數學模型及變量施肥機Q=F(L,N,V)數學控制模型，并得出了影響變量施肥機排肥量的主次因素。
　　最后，為了綜合驗證本文所設計