变量施肥机具的设计

从分步实施精确农业的思路出发,分别进行了手控变量施肥机和自控变量施肥机的研究。重点阐述了手控变量施肥机的工作原理及关键部件设计。试验表明,该机施肥量调节方便,性能稳定,有应用前景。分析了能够实现精确农业意义上的自动变量施肥系统。     

地理信息系统在精确农业变量施肥中的应用

应用MapInfo软件，建立了用于精确农业变量施肥的田间土壤养分信息数据库及田间施肥管理方式。根据土壤采样数据生成田间土壤养分分布图。依此可以了解田间土壤养分差异，并根据该差异进行变量施肥决策和变量施肥作业。应用实践表明：建立的田间土壤养分信息库可以应用于精确农业变量施肥的决策和作业管理。     

变量施肥机的设计

随着农村产业结构的变化,作物种植面积不断扩大,传统的施肥方式已不能实现肥量的精确控制,与之相应的耕种施肥技术需要提高和改进.近几年推广的精准农业技术,由于成本高和技术性强等原因还不能得到广泛应用.精准农业的推广急需一种简易、轻便、造价低廉、适合一般用户使用的变量施肥机械.为此,在已有施肥机的基础上,设计了与拖拉机配套使用的变量施肥机.     

变量施肥试验台的设计

土壤是农业的重要资源,肥料是发展农业的物质基础。排肥装置是影响施肥效果的关键因素之一。目前,对排肥质量提出了越来越高的要求。本文主要针对变量施肥的国内外发展状况和存在的问题及将来的发展方向作了介绍,同时针对变量施颗粒肥而设计的试验台的结构、工作原理以及关键部件的选用和设计进行简要说明。     

变量施肥液压驱动控制系统硬件设计

通过对国内外变量施肥驱动控制技术的研究与比较,进行了变量施肥液压驱动控制机构的整体设计;同时,阐明了其结构特点,确定了液压组件的型号、参数,并进行了转矩和功率校核计算;最后,对步进电机和其配套的驱动器、控制器的工作原理及型号如何选择进行了总结。     

GPS变量施肥系统的CPLD控制模块设计

主要进行了GPS自动变量施肥控制系统的控制模块的设计.该模块解决了数据采集、控制和少量的数据处理问题.同时,提出了数据丢失、竞争冒险和地址复用等.     

基于蓝牙技术的变量施肥机速度采集系统设计

设计了基于蓝牙技术的变量施肥机速度信号采集系统。该系统以光电编码器为测速传感器,ARM微处理器接收测速脉冲并计算出速度值,通过KC111适配器以蓝牙（无线）方式传送,蓝牙USB适配器接收速度信号后传送给变量施肥控制器,完成施肥机速度信号采集。试验结果表明该系统最大误差为292%,能够满足变量施肥精度要求,可以应用到变量施肥机测速系统中。     

双变量施肥机施肥控制系统设计

变量施肥机施肥控制系统对于实现变量施肥至关重要。结合国内外变量施肥机及相应控制系统现状与发展趋势,本文提出了一个基于外槽轮式排肥器,通过调节施肥机排肥轴的转速与排肥器开度来实现双变量施肥的闭环控制系统,以克服单变量施肥精度差、可调度小,低速时脉动性显著等问题。     

基于单片机的电动变量施肥装置控制系统设计

随着我国农业的不断发展,传统的施肥装置已不能满足生产需求,而近几年推出的变量施肥装置因操作复杂和价格昂贵等原因不适宜大面积推广。为此,设计一款操作简便、造价低和适用于大多数用户的新型电动变量施肥装置。该装置采用单片机作为控制核心,运用自动控制算法,根据需要调节施肥量,实现变量施肥,有效提高化肥的利用率,减少因化肥使用不当而造成的环境污染和食品安全问题。该装置采用汽车蓄电池供电和全电动的施肥过程,简化了复杂的机械传动机构,可完全取代传统纯机械式驱动的施肥装置。经实际应用证明,该电动变量施肥装置性能稳定可靠。     

变量施肥液压驱动系统设计及试验研究

针对变量施肥液压驱动系统转速控制精度不高、存在小范围转速波动及无法实现系统的无差控制等问题,设计开发了变量施肥驱动系统,并采用阀控马达的驱动方式。本文以国内外变量施肥驱动装置研究现状及发展趋势为指导,全球定位技术、地理信息技术和软件工程作为基础,设计了变量施肥驱动系统,利用液压马达排量大、转速低的特点,通过控制进油回路中的比例型流量控制插装阀的开度来实现液压马达的无级调速,进而达成变量施肥中对排肥轴速度控制的要求来实现变量施肥。室内试验结果表明:作业质量符合农艺要求;变量施肥驱动系统设计合理,为变量施肥的试验提供了技术支持。     

基于CAN总线的变量施肥控制器设计

阐述了基于CAN总线的变量施肥作业系统的组成及电液比例阀控液压马达排肥驱动系统,设计了变量施肥控制器和基于电液比例阀的闭环PID控制算法.利用阶跃响应对PID参数进行整定并分析了闭环控制系统的性能,同时制定了基于CAN总线的通讯协议;推导了施肥量控制公式,并对尿素、磷酸二铵和复合肥3种常用颗粒肥料的控制曲线进行了标定,田间常量和变量施肥试验表明,所设计的变量施肥控制器能满足变量作业的要求.     

基于嵌入式通信系统的变量施肥虚拟样机优化设计

为了达到液态施肥机高速作业的目标,提出了一种新的施肥机施肥变量控制的方法,该方法主要采用Pro/E和ADMAS联合仿真的方式对机构的机械运动轨迹进行验证,采用模糊控制和二阶差分算法降低施肥量的误差,使用PLC实现施肥数据的处理和通信。为了验证该方法的有效性和可靠性,应用三维造型设计软件Pro/E,绘制机构各零部件模型并装配,通过改变保存文件的类型实现Pro/E与ADAMS数据交换,在ADAMS中建立机构虚拟样机和运动学仿真,得到了施肥机虚拟样机的运动轨迹。最后,通过PLC嵌入式通信系统的优化,得到了虚拟样机施肥量随速度变化曲线,并将优化前后的施肥准确度和效率进行了对比。通过对比发现:使用PLC嵌入式系统优化后的施肥机,施肥的精确性得到了明显的改善,且施肥效率较高,为变量施肥控制的研究提供了理论参考。     

基于GPS和GIS的变量施水控制系统设计

应用单片机、GIS、GPS等技术设计了一种变量施水控制系统。采用AT89C51单片机,基于JupiterGPSOEM开发GPS接收机,选择IC卡作为GIS数据传递的媒体,并根据矢量关系提出了一种基于点线距离的数据查询算法。当施水机在田间作业时,系统能进行位置判断、地块识别,以及查询土壤属性数据或处方数据,并能结合机械行走速度、施水幅宽等计算出某一时刻的应施水量,向控制器发出指令,实现适时适量施水。     

一种变量施肥技术的实现及其台架试验

采用单片机作为CPU,结合压力传感器、AD采集卡以及伺服电动机,设计了变量配肥施肥控制系统,同时设计了与硬件配套的上位机软件,用来采集数据与发送命令,台架试验表明,该系统能实现变量配肥施肥,且结构简单,施肥精度达到95%.     

基于RBF的电液变量施肥控制系统PID参数整定

电液变量施肥控制系统的非线性和PID算法的局限性,导致常规PID控制已不能满足控制系统性能要求。为此,提出了基于RBF神经网络整定PID参数的方法,利用自适应RBF神经网络辨识被控对象Jacobian信息,采用梯度下降法计算PID参数Δk_p、Δk_i、Δk_d,对系统进行增量式PID控制。与采用增量式PID的系统阶跃响应曲线对比可知,利用RBF-PID算法的系统具有良好的动态性能及较强的自适应性。     

数据分析技术在变量施肥系统设计中的应用

以作物生长施肥过程为研究对象,对不同土壤条件中的作物生长信息进行数据分析,建立一种智能化变量施肥决策控制系统.以作物叶绿素和作物生长信息之间的相互关系为依据,对有限空间范围内的相关环境参数数据进行处理,结合农田试验数据,形成基于土壤肥力和作物叶绿素的两种施肥模型.使用系统开发工具,建立基于数据分析技术的变量施肥决策控制...     

支持种肥监测的变量施肥系统设计与试验

目前国内变量施肥控制系统与排肥监测系统集成化程度低,电动机驱动变量施肥系统动态响应研究不够深入。为此设计了基于电动机驱动、支持多路播种施肥监测的变量施肥控制系统,主要包括触摸屏、中央控制器和数据采集器。控制器以MCU为核心,读取GPS测速模块获取的机具行进速度,监测排肥电动机实时转速,与数据采集器通讯获取多路排种或施肥状态,与触摸屏通讯设置作业参数和监测作业状态。搭建试验平台,测得排肥轴转速范围为12.5~125 r/min、监测灵敏度为3 s时,系统监测可靠性为100%。进行了系统排肥量变化响应时间试验,室内试验结果表明在0~11 500 g/min的排肥量变化范围内,系统响应时间最大为0.75 s。系统整机试验中,75~450 kg/hm~2的施肥量变化区间,公差以75 kg/hm~2递增,行进速度平均为3.79 km/h时,系统响应时间平均为1.08 s;在设定施肥量450、600、750 kg/hm~2下,改变不同行进速度的过程中,排肥量准确率平均值分别为95.92%、95.24%和98.26%,方差分别为3.01%、1.39%和1.36%。田间试验表明,施肥量分别为450、600、750 kg/hm~2时,系统排肥量准确率平均值为94.69%,方差为2.23%,多路排种、排肥监测故障报警准确率为100%。     

变量施肥控制系统PID控制策略

根据机械动力学原理和电学原理建立了变量施肥控制系统的数学模型,为控制系统的设计、PID参数选择以及控制性能改进提供了理论依据。利用Matlab/Simulink动态仿真工具构建了直流伺服电动机驱动无级变速传动机构的仿真模型,采用临界比例度法对系统的PID参数进行整定,获得了反映系统性能的仿真曲线,仿真和试验验证结果表明,PID控制策略提高了控制系统的跟踪性能和抗干扰性能。