光传感器变量施肥控制系统开发

针对当前国内智能化农业的发展现状,开发了一个集成光学传感器和数据控制器的实时自动变量施肥控制系统.该系统可以根据作物的长势实现实时变量施肥.系统利用NDVI(归一化植被指数)测定传感器实时地获取农作物生长的NDVI值,结合作物施肥的不同生长时期,达到依据作物长势实时变量施肥的目的.为此,对控制系统的设计和具体的施肥方案进行了详细的介绍.     

基于ARM的变量施肥控制系统的研究

介绍了一种新的精确农业变量施肥控制系统.该系统接收施肥和速度传感器输入信号,经过ARM嵌入式内核处理后,输出控制步进电机的脉冲信号,控制施肥机上排肥轴的转速,实现精确农业变量施肥.实践证明,该控制系统工作稳定,达到了精确农业变量施肥的要求.     

小麦种行肥行精准拟合变量施肥控制系统研究

针对黄淮海地区化肥施用过量和肥料利用率低的问题,基于GNSS拖拉机自动导航技术和液压控制技术,提出一种小麦种行、肥行精准拟合的新模式,设计了一种小麦种肥精准拟合变量施肥控制系统。通过安装在拖拉机上的自动导航系统进行施肥作业,记录导航线和施肥作业轨迹,根据机具幅宽和肥(种)管位置分布,对施肥导航线进行平移,从而完成导航播种作业,同时记录播种导航线和播种作业轨迹,实现种行、肥行精准对行作业。小麦种行、肥行精准拟合变量施肥控制系统可以根据用户设置的目标施肥量,实时计算液压电动机目标转速,同步将目标转速指令发送给施肥控制器,控制器根据光电编码器反馈的电动机转速信号,调节电液比例阀开度,进而驱动液压电动机带动排肥执行机构进行排肥,实现液压电动机转速的闭环控制,一次完成带施、旋耕、深层条施的同步变量施用。田间试验结果表明,种、肥精准对行误差最大为6 cm,误差在3 cm以内占90%以上,完全满足黄淮海地区宽窄行种植模式下的作业需求;浅层排肥量最大误差为2. 70%,变异系数最大为0. 05;深层排肥量最大误差为7. 95%,变异系数最大为0. 08,完全满足田间试验需要。田间试验设置常规施量、减量12%施肥二水平三重复,测产结果表明,与常规施肥3 900 kg/hm~2的产量相比,减量12%施肥的产量达到3 945 kg/hm~2。     

基于模糊PID的变量液体施肥控制系统

变量液体施肥控制系统具有大惯性、非线性和参数时变的特点,采用传统的PID控制方法很难实现准确的控制。为此,在建立电动执行器的数学模型的基础上,采用自适应模糊PID对液体肥流量进行自动控制,并利用Mat Lab对变量液体施肥控制系统进行建模和仿真及实验验证。仿真与实验结果表明:变量液体施肥控制系统采仿真时,自适应模糊PID控制系统的动态静态指标明显高于常规PID控制;系统超调量、调整时间明显改善,即超调量为1.5%,系统进入稳态所需时间为0.86s。变量液体施肥控制系统实验时,PID控制变量液体施肥系统的响应时间为1.6s,超调量为7.8%。模糊PID控制变量液体施肥系统的响应时间为0.8s,超调量为0,使施肥量更有效地保持在给定范围。该方法可为变量液体施肥控制提供一种有效的控制方法。     

基于GA-FUZZY-PID算法的精准施肥控制系统研究

新疆地区作为我国最大的棉花产区,棉田滴灌技术已基本成熟并得到广泛应用,目前棉田滴灌系统控制方法主要集中在PID控制算法与模糊控制算法,但传统PID算法易引起超调,模糊算法参数大多基于人工经验设置,使得控制欠细腻。针对这些问题,设计了一套基于GA-Fuzzy-PID算法的控制系统,结合遗传算法计算简单、功能强、优化效果好的特点,通过改变与软管泵相连的变频器的频率来实现精确调节软管泵出口的施肥流量。对PID算法、Fuzzy-PID算法、GA-Fuzzy-PID算法进行了不同流量设定下的软件模拟和流量设定为0.6 m³/h时的实验验证。结果表明,基于GA-Fuzzy-PID的控制器最大超调量与稳态时间明显缩短,具有更优异的控制效果,更能满足施肥灌溉系统精准控制的要求。     

精准变量施肥控制软件设计研究

精准农业是现代农业发展的重要方向,应用领域非常广阔,而变量施肥技术是精准农业技术领域的重要组成部分之一。因此,变量施肥控制软件成为了目前农业生产研究的重点之一。因此,以MapObject2.2和GPS技术、Visual Basic语言、CAN总线为基础,开发了精准变量施肥控制软件,以实现精准变量施肥控制软件操控变量试验台进行变量施肥试验。结果表明:精准变量施肥控制软件性能和功能稳定,满足设计要求。     

精准变量喷雾控制系统的设计

针对我国精准农业中变量喷雾技术的发展需求现状,对精准变量喷雾控制系统进行了研究。根据农作物喷雾系统的工作原理(即保证农田单位面积喷雾量恒定的喷雾作业),对喷雾作业中的数据进行实时检测,为设计的核心内容。对农作物喷雾系统的动态响应进行试验分析,结果表明:农作物喷雾系统在工作状态下,系统的动态性能良好;根据模拟车速的变化,实时记录控制器流量、实际流量与理论设定喷雾量并进行分析,结果表明:农作物喷雾系统控制喷雾量满足了设定要求。     

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.     

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。     

精准变量施肥技术研究与应用

精准施肥技术作为精准农业的一个重要组成部分,是减少农业投入,提高农产品质量,减少环境污染的有效途径。变量施肥机作为精确施肥的实施机具,在整个变量施肥过程中起着关键作用。本文以圆盘式施肥机数学模型理论为指导,对影响试验效果的主要参数进行了理论分析,并结合研制的双圆盘式施肥机的田间变量施肥试验,以实现精准农业变量施肥作业。     

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。     

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。     

基于无GPS定位的变量施肥控制系统的研究

为实现在贵州山地使用变量施肥控制系统进行施肥,设计了一种基于无GPS定位的变量施肥控制系统。该控制系统以可编程逻辑控制器(PLC)为核心,分为手动模式和无GPS定位自动模式。在手动模式下,人为选择相应的工作地块后,通过触摸屏选择不同的挡位进行施肥;在无GPS定位自动模式下,该施肥控制系统通过移速传感器获取施肥机的位置信号,再根据施肥机的位置信号施用对应的施肥量,以实现变量施肥。试验结果表明:该系统可将传感器数据和决策函数等信息综合处理,在施肥机前进速度为3.5~5.5km/h、施肥量在9 kg/hm2以上时,能够使步进电机工作转速在40~60r/min范围内,施肥机排肥平均误差为4.13%。     

变量播种施肥控制系统的研究——基于财务会计精细化

首先，介绍了变量播种施肥控制系统整体结构和播种量与施肥量的计算方法，给出了变量播种施肥作业流程，并将PID模糊控制算法和财务会计精细化应用在直流电机的转速控制上，设计了变量播种施肥控制系统。在实际播种试验中，测得的播种转轴电机的转速和理论值误差在1%～3%之间，精度较高，达到了变量播种的目的，证实了系统的可行性。     

冬小麦精准播种施肥控制系统研究

为实现小麦生产过程中的实时精准播种施肥,应用机电一体化技术,通过PWM控制技术,研究设计冬小麦精准播种施肥机及其智能控制系统。该智能控制系统采用测速法反馈种子和肥料的流量信息,通过与目标播种量和施肥量的设定值进行比较,结合机具实时行进速度,实时调整电动机转速,从而实现精准播种施肥。试验结果表明,本文研制的冬小麦精准播种施肥机播种控制精度在85%以上,施肥控制精度在83%以上,能够达到精准播种施肥的要求。     

基于蝙蝠优化BP-PID算法的精准施肥控制系统研究

水肥一体化技术在棉花、小麦、番茄等大田农作物种植场景中的应用逐渐增多。当前能够快速有效调整大田农作物水肥一体化系统中肥料流量的控制算法研究较为有限。由于水肥一体化系统存在时变性、滞后性与非线性的特点,常见的PID与BP-PID控制算法无法获得预期的控制效果。为此设计一种基于蝙蝠算法（BA）优化的BP神经网络PID控制器。通过采用BA对BP神经网络的初始权值进行优化,加快了BP神经网络的自学习速度,实现对水肥一体化系统中肥料流量的快速精准控制,从而降低了超调量、提高了响应速度。同时,基于STM32单片机搭建了水肥一体化流量调节测试平台,并对该控制器的性能进行了试验验证。结果表明,与常规PID控制器和基于BP神经网络的PID控制器相比,所设计的控制器具有较高的控制精度和鲁棒性,降低了由时滞性、非线性等因素引起的影响。平均最大超调量为4.78%,平均调节时间为41.24s。特别是在施肥流量为0.6m3/h时,控制器表现出最佳的综合控制性能,达到了精准施肥的效果。     

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。     

深施型液态肥变量施肥控制系统

以深施型液态施肥机为依托,采用单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计了深施型液态变量施肥控制系统.设计了与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令.喷肥针施肥量控制误差台架试验结果表明,该系统可实现深施型液态变量施肥,施肥误差不超过0.5 mL/次,满足液态变量施肥作业要求.