电液驱动式变量施肥闭环控制系统研究

变量施肥技术是精准农业技术的重要组成部分.由于施肥机是通过液压马达驱动的,设计了相应驱动方式下的基于单片机的控制器.该控制器通过串口RS232接收来自田间计算机的控制命令,进行解析处理后生成相应的I/O口信号,经过驱动电路放大后控制执行元件动作.同时,控制器利用车速度传感器、排肥轴磁阻转速传感器通过采样获得排肥轴转速信息,反馈给控制器实现闭环控制.变量施肥试验表明,所设计的变量施肥控制器能满足变量作业的要求.     

智能控制变量施肥机械的试验设计

为提高肥料利用率,尽可能地消除化肥对农业环境造成的污染,设计研制了一种用于变量施肥的机械。该机械主要由信息采集系统、单片机控制电路、步进电机驱动装置、排肥设备组成。传感器采集的信息和机具前进速度输入给单片机控制中心,经运算,求出所需的脉冲数,输送给步进电机驱动器从而控制步进电机变速转动,进而驱动排肥轴输出所需施肥量。试验结果表明,该设备对尿素和碳铵的排肥误差率低于10%,施肥精度较高,可基本实现变量施肥,为下一步的改进和精度提高奠定了基础。     

固体颗粒肥变量撒施控制技术研究现状与展望

变量施肥技术能够按需精准投入肥料,在降低肥料使用量的同时提高作物产量,是实现现代绿色农业发展的重要手段。固体颗粒肥变量撒施控制技术作为变量施肥技术的重要组成部分,能够为实现化肥“减量增效”提供技术支撑。系统分析固体颗粒肥变量撒施控制技术,重点阐述国内外变量撒施、条施控制、工况监测和颗粒肥排肥流量检测技术的研究现状。目前,国内外变量撒施控制技术已基本成熟,近年来的研究主要集中在撒肥盘结构参数优化方面;对于变量条施控制技术的研究主要集中在排肥轴转速控制算法方面,近年来对于排肥轴转速、排肥口开度双变量控制系统的研究已成为热点;工况信息的监测技术已经相对较成熟,但颗粒肥流量的在线检测仍是难点。我国固体颗粒肥变量撒施控制技术研究主要存在控制技术发展不均衡、系统通用性、智能化水平有待提高、市场化程度低等问题。最后为我国变量撒施控制技术的研究与发展提出建议。     

间歇定点精量水稻侧深施肥方法及装置的设计研究

针对我国现有水稻施肥方法及施肥装置,提出一种间歇式定点精量的施肥农艺方法,并进行了理论可行性分析。依据水稻侧深施肥新方法的施肥要求,设计了一种间歇式定点施肥装置。该装置与市场保有量大的延吉925B型插秧机配套使用,采用凸轮机构驱动排肥部件实现往复运动、依据凸轮轴上的检测信号,经信号控制装置控制伺服电动机带动螺旋搅龙排肥的工作原理,间歇定点精量完成侧深施肥,设计驱动凸轮转速与插秧机的插秧速度等速匹配的精准定位施肥的控制方法。通过机构零部件的设计,机构的三维运动仿真分析检验了驱动凸轮的轮廓合理性,最后利用台架试验对排肥部件参数进行了优化设计。     

基于PID算法的气力式施肥机变量施肥控制系统设计与试验

中国南方的粮食作物以水稻为主,在水稻的种植过程中经常需要根据水稻生长情况进行追肥作业,目前常用的离心圆盘式撒肥机虽然提高了追肥作业的效率,但难以保证施肥精度以及幅宽方向的施肥均匀性,并且目前大多数研究的变量施肥控制系统主要以旱田的变量施肥控制为主,对适用于水稻追肥作业的变量施肥控制系统的研究较为缺乏。针对上述问题,设计了一种基于气力式施肥机与PID控制算法的变量施肥控制系统,该系统与高地隙拖拉机配合使用,主要适用于稻田变量追肥作业。其中以STM32F103芯片为核心,开发了变量施肥控制器;采用增量式PID算法实现了对排肥电机转速的闭环控制;以中海达公司的Qpad-X5为硬件平台,开发了Android上位机软件,最后对系统的跟随性能、施肥精度和施肥均匀性进行了试验。试验的结果表明:系统的平均响应时间为700ms,实际平均转速与给定转速的相对误差小于3%,实际转速跟随给定转速在可接受范围内波动;定速条件下的排肥量相对误差不超过4%,两侧排肥口的排肥量无显著性差异;变速条件下两次试验的相对误差分别为0.6%和0.1%,说明本系统有较高的施肥精度和较好的施肥均匀性,能够满足精准农业的作业要求,同时本研究搭建了稻田气力式变量施肥机平台,为后续的研究打下了基础。     

再生稻气送式双侧施肥装置的设计与试验研究

为解决再生稻追肥的施肥不均和施肥量调节不准问题,设计了一种再生稻气送式双侧施肥装置.利用三因素二次回归旋转组合试验研究排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器角度对施肥性能的影响,并建立了总排肥量稳定性变异系数、各行排肥量一致性变异系数的回归数学模型.结果表明,影响总排肥量稳定性变异系数的顺序为排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器...     

双变量施肥机的设计与试验

【目的】为解决传统均匀施肥结构不合理,作物养分投入比例失调,化肥利用率偏低,环境污染严重等问题.【方法】设计了一种可与国产拖拉机配套使用的变量施肥机,该施肥机采用一体三箱式的结构,外槽轮作为变量施肥机的排肥装置,通过调节外槽轮排肥器的转速和开度.【结果】在外槽轮排肥器开度不变的情况下,增加排肥器转速,排肥量也随之增加,但不呈线性增加的趋势;在外槽轮排肥器转速不变的情况下,增加排肥器开度,排肥量也随之增加,也不呈线性增加的趋势.【结论】该研究解决了传统均匀施肥结构不合理,可为提高施肥机的施肥精度提供参考.     

基于压力传感器的油菜排种量控制系统的设计与试验

对2BYD–6型油菜浅耕直播施肥联合播种机上采用的偏心轮型孔轮式排种器,设计制作了变量播种控制系统。该控制系统主要由排量检测系统和排量调控系统两部分组成。排量检测系统借助压力传感器直接检测排种箱的质量变化,实现油菜排种量的检测;排量调控系统依据检测系统的检测结果转变为电信号,由单片机控制驱动排种轴电机转速来实现排量调控,达到所需的排种量。台架试验表明:控制系统能够精确检测排种器单位时间的排种量,实现变量播种;对油菜排种量检测每分钟积累误差可控制在3.5%以下,排种均匀性变异系数低于7%。     

变量施肥机关键技术研究现状分析

综述了变量施肥机测土配方图生成系统、控制系统及排肥机构等领域的研究状况。目前变量施肥机主要采用离线式变量施肥方式,根据土壤养分离散采样,并进行空间插值,结合3S技术生成土壤养分分布图,结合具体地域作物施肥标准生成变量施肥配方图。变量施肥控制系统研究重点是定位准确性和控制系统的实时性、智能性,为实现精准变量施肥提供易操作的控制器。排肥机构集中研究排肥机构结构设计、排肥精度、排量、幅度、均匀性和变异系数。目前测土配方图获取是影响变量施肥机应用推广的关键技术难题,今后应主要研究实时变量施肥机,加强对土壤养分实时间接检测的技术研究和完善精准变量施肥体系,从而拓展变量施肥机的应用前景。     

稻麦变量施肥机施肥状态监测方法

针对稻麦变量施肥机施肥状态监测方法可靠性差等问题,研究设计一种稻麦变量施肥机施肥状态监测方法。该方法用RFP-602薄膜压力传感器来检测排肥管中肥料颗粒的下落状态,对施肥系统的施肥状态进行监测。首先通过仿真试验对RFP-602薄膜压力传感器进行可行性验证;其次使用数字示波器来采集和储存薄膜压力传感器产生的信号,以小波包变换对信号进行能量分解得到特征向量;最后把特征向量导入BP神经网络模型进行识别训练得到分类器,训练得到的分类器经过效果检验后写入单片机,单片机与排肥管上传感器相连接就可以实现监测方法的广泛应用。试验结果表明:该方法监测精度可达95.3%。实现对稻麦播种机施肥系统排肥管堵塞问题的状态监测。     

基于激光传感器的自动巡迹智能车控制系统

本智能小车控制系统以MC9S12G128控制器为核心,利用一排18个激光发射管与6个接收管作为路径识别传感器,通过MC9S12G128的I/O口获得传感器信号,并利用特征提取方法提取赛道类型,实现起跑线、十字交叉线识别。根据道路信息,采用模糊控制算法输出PWM波形来控制舵机的转向,完成对小车的方向上的控制,采用光电编码器提取小车速度,经过与当前设定值进行比较得到速度偏差,采用PID算法计算并输出PWM脉冲来控制电机调节小车速度,完成对小车运动速度的闭环控制。实验验证,该系统达到了预期设计效果。     

变量播种施肥技术研究

由于种子的播种量不精确,化肥的施用存在利用率低、污染环境等问题。为了解决这些问题,必须进行精准变量播种施肥,变量播种施肥技术是精准农业的重要内容之一。文章介绍了精准农业的基本概念,并以精准农业为背景,介绍了变量播种施肥的概念及关键技术,探讨了当前变量播种施肥技术存在的问题及未来的发展前景。     

基于Zigbee的播种质量监控系统的设计

为了满足智能化农业的需求,应用无线传感网络技术和PLC控制器技术,设计了一个基于Zigbee的播种质量无线监控系统。该系统采用光电传感器实现对排种状态的检测,采集的信息通过无线传输模块发送到PLC;利用霍尔传感器检测拖拉机行进速度,步进电机驱动排种轴,以实现播种状况的实时检测、控制及排种速度与拖拉机速度的同步。试验表明：该系统具有高可靠性、高精度的特点,在高速通信的同时有效地实现了播种信息的实时监控。     

机械驱动式精密变量施肥播种机的研制

根据精准农业变量投入的技术要求,研制成功国产变量施肥播种机。该播种机由变量控制器控制机械式无级变速器,根据GPS的位置信号,完成处方图设计的播种施肥作业。通过对播种机的静止和地块工作试验可知,变量施肥控制可靠,变量数据记录正常,播种作业效果良好。     

基于PIC单片机的分布式无线温湿度采集系统

系统以PIC18F4585单片机作为控制器核心部件,采用数字式湿度传感器DHT11、温度传感器DS18B20进行多点温湿度检测,并通过无线传送方式连接终端单片机,终端单片机通过串口与PC机进行通信,并通过LABVIEW编程实现温湿度在PC机中的实时显示。系统具有快捷、实用性强、精度高、低功耗、抗干扰能力强等优点。     

变量施肥控制系统设计

设计了以单片机为控制核心、液压马达为执行机构的变量施肥控制系统。该系统由单片机控制器、信号采集单元、液压传动控制组成,通过使用Visual Basic 6.0编程软件实现了GPS导航定位变量施肥工作模式,并对其进行了控制精度试验。     

基于PLC的液压无级调速变量施肥控制系统的研究

设计了以PLC为控制核心、液压马达为执行机构的变量施肥控制系统。该系统由PLC控制器、信号采集单元、液压传动控制组成,通过使用step7-Mico/win32 V3.2编程软件实现了手动控制、GPS导航定位和无GPS定位三种变量施肥工作模式,并对其进行了控制精度试验。试验表明:在机具速度为6km/h,施肥量为300~1280kg/ha范围内时,马达转速的系统控制误差≤8%。     

基于4G通信的种猪采食量及生长速度远程监测系统

针对我国养猪行业种猪采食量及生长增重信息获取普遍依靠人工的现状,以ARM Cortex M3内核的微控制器STM32为硬件平台,结合最新的4G通信技术、传感技术及射频识别技术开发了一套种猪采食量及生长速度远程监测系统,该系统通过读卡器采集耳标数据识别猪只,通过猪只称重传感器和料槽称重传感器采集猪只的体重数据和采食量数据,采集的数据通过4G通信模块实时传输到远端服务器,经电脑处理后生成各种报表,自动绘制生长性能曲线。基于性能曲线,可以筛选出最好的用于繁育猪仔的种猪。