一种智能控制变量施肥机构的试验设计

我国农业正由传统农业向现代农业发展,农业新技术研究已经开始起步。在施肥方面,配方施肥、复混肥技术和多元素平衡施肥等一些先进技术和措施已在一些发达地区得以应用。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,设计研制了一种变量施肥设备。该设备主要由信息采集系统、单片机控制电路、步进电机驱动装置和排肥机构组成。试验结果表明,该机构对尿素和碳铵的排肥误差率在10%以内,施肥精度较高,可基本实现变量施肥,并为下一步的改进和提高精度奠定了基础。     

2F-12型变量施肥试验台试验

为了提高化肥的利用率,达到提高产量减少污染的目的,以黑龙江垦区施肥机械为基础,设计了一台2F-1 2型变量施肥试验台。变量施肥试验台的目的是研究降低施肥成本的方法和途径,提高农业生产的经济效益和环境效益,简化施肥操作步骤,降低劳动强度,在提高变量施肥控制系统的开发设计能力的同时,为田间变量施肥机具的大面积推广提供技术储备。2F-12型变量施肥试验台可以完成变量施肥软件的测试和变量施肥的监测工作,主要由箱体、排肥装置、液压系统、电控系统、车载计算机,以及施肥监测系统组成。测试试验结果表明:变量施肥软件无误,施肥口输出肥料正常,机具设计结构合理,可为黑龙江垦区变量施肥作业提供技术支持。     

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。     

水稻深施肥装置的研究及推广

对水稻深施肥装置在结构设计上的技术难点和技术创新点做了论述，并对该装置的应用推广情况给予了说明，水稻深施肥装置是按照农艺要求把化肥施入混中的机具。它可以装在插秧机上，在插秧的同时深施肥；也可以装在其它机具上，在插秧前或插秧后深施肥。该装置作业时一次完成开沟、排肥、深施肥及覆泥全过程，达到所化肥连续、均匀、等量、等深度及等施到水稻根据部泥土中的要求，它的应用从根本土改变施肥时需要多次撒施化肥的老方法，开创了我国水田施用化肥技术的新局面。     

水稻插秧同步精量施肥机的设计

水稻种植过程中,施肥作业主要是以人工或机械抛洒为主的全层施肥和表面施肥,存在肥料抛洒不均匀、利用率低及劳动强度大等问题。为此,结合农艺需求,设计了水稻插秧同步精量施肥机。该机具采用电动螺旋式排肥器、楔形开沟覆泥装置、智能化操作,搭载插秧机可实现插秧施肥同步作业。试验表明:机具施肥稳定性、一致性、均匀性及施肥深度合格率等重要指标均满足农艺要求。     

半自动变量施肥控制器的研究与开发

针对当前国内农业生产的发展情况,介绍了一种适合国内粮食产区推广使用的变量施肥控制器.该变量施肥控制器结合我国目前国产的施肥设备均采用普通外槽轮作为施肥机肥料计量装置的特点,控制系统通过调整外槽轮的转动速度达到调整肥料量的目的.利用该控制系统可以在土壤肥力不一致的情况下,用预先划分地块不同施肥量的方法,通过驾驶员在行驶过程中自动调整施肥量指示按钮,达到精准变量施肥的目的.同时,对控制器电子结构及软件设计进行了详细的介绍,对系统使用不同肥料进行了控制性能试验和检测.     

一种电动可间歇施肥装置的设计

为了实现精准施肥,设计一种电动可间歇施肥装置.介绍该施肥装置的整体结构、工作原理、主要机构及技术特点.该施肥装置结构设计合理巧妙,运行简单,单次施肥量可控,能够达到定量、间歇施肥的效果.     

犁底施肥装置试验研究

犁底施肥装置试验研究山东省农机试验鉴定站管延华化肥深施技术主要指犁底施肥、播种施肥和化肥追施。山东省以前两项为主，并以犁底施肥装置和播种施肥装置为机具代表。从实际作业看，对施肥装置总的要求是动力传递简单、可靠，施肥均匀。影响施肥均匀性的主要因素有：排...     

2BZD-2型智能电动播种机施肥机构设计与试验

为了减轻化肥在施用中的环境污染问题,改善作物的生长环境,提高化肥的利用率,结合中华人民共和国机械行业标准和施肥的农业技术要求,研制了一种能够自动配比肥料的智能化精密播种机,即2BZD-2型智能免耕电动播种机的施肥机构,并确定了各主要工作部件的最佳参数。在控制系统上,技术核心为微处理器技术与传感器技术,可实现排肥机构的实时、自动、单一变量控制。田间试验表明:该机具性能良好,各项指标均满足中耕作物精密播种机械行业标准和精密播种机技术条件,各项变异系数均远小于国家标准,且满足各项农艺要求。     

精准变量施肥机械研究现状与发展建议

精准变量施肥是化肥现代减施增效技术体系重要组成部分之一,可因地制宜全面平衡施肥用量,保证化肥合理施用,在农业生产中具有重要作用。为满足对精准变量施肥机械迫切需求,重点阐述精准变量施肥技术概况,分析国内外配套施肥机械的技术特点和应用概况,并针对中国变量施肥机械化作业所存在的问题提出相应发展建议,为精准变量施肥技术及配套机械研究提供有效参考。      

电动助力式螺旋条施机控制系统的设计

在西南山地丘陵地区,田地施肥多人工撒施或使用小型施肥机,存在劳动强度大、均匀性差等问题。为了减小劳动强度、提高施肥效率及均匀性,设计了一种电动助力式螺旋条施机,该条施机整机由控制系统、螺旋式排肥机构、速度检测机构和机架四大部分组成。控制系统根据施肥量设置值和轮速信号控制步进排肥电机执行动作,从而实现精量均匀施肥。试验结果表明:当设定施肥量一定时,条肥机行走距离与排肥机构排肥量成线性关系。该条施机可降低劳动强度、提高施肥效率和农业机械的机电一体化程度。     

水稻高速插秧机固体颗粒肥料变量施肥装置设计与试验

变量施肥技术是实施科学施肥的重要手段，可使施肥更精准、更有针对性，有效减少农田污染。在水稻高速插秧与同步施肥作业时，施肥量的调节主要采用提前标定方式调控，其调控费时、精度不稳定。为快速准确地调节施肥量，实现变量施肥作业，本文设计了一种自动控制的固体颗粒肥料变量施肥装置，阐述了变量施肥装置总体结构和工作原理，进行了关键部件设计与试验；以单片机STM32为控制核心，构建了施肥量在线检测及智能调控系统。采用试验设计优化方法，对肥料流量在线检测系统性能与主要影响因素进行试验，确定了最佳因素组合；通过试验分别构建了3种主要固体颗粒肥料检测流量与压电片电压之间的关系模型、3种主要固体颗粒肥料实际流量与排肥轴转速之间的关系模型、排肥轴转速与电动推杆工作长度和插秧机前进速度之间的关系模型，并对模型进行试验验证与分析。开展了排肥轴转速分别为20、25、30 r/min肥料质量检测精度试验，当插秧机前进速度为1 m/s匀速条件下，3种肥料总体质量检测精度平均值分别为94.45%、93.85%和93.15%;进行了复合肥施肥量为200、250、300 kg/hm²和尿素施肥量为165、...     

水肥一体机肥液电导率远程模糊PID控制策略

为检测水肥一体机肥液电导率(EC),并将其控制在合理范围内,基于物联网技术,设计了远程水肥灌溉控制系统,将自整定模糊PID控制算法引入远程开发者服务终端中,通过模糊PID控制算法调控本地端变频注肥泵的频率进而精准控制EC,并对本地端PID和远程端模糊PID控制算法进行了对比试验验证。结果表明:目标EC越大,稳态EC越精确,但稳态时间和超调量均增大;与传统本地端PID控制相比,该系统响应速度快、EC波动幅度小、稳定,当目标EC为2.5 mS/cm时,稳态时间和超调量分别达到120 s和20.8%,混肥时间和实测EC均能满足水肥控制实际需求。该研究实现了EC的远程模糊PID控制,以及灌溉施肥系统的计算机、手机微信多终端灌溉数据监测和开关量控制。     

四槽轮配肥器肥料颗粒碰撞掺混离散元分析与优化设计

为解决精准施肥过程中变比配肥施肥机械搅拌掺混效率低、掺混均匀度一致性差等问题,设计了一种带有二次碰撞掺混锥形体的四槽轮变比配肥器,可根据4种肥料的需肥量控制4个槽轮以不同转速排肥,二次碰撞掺混腔实现变比配肥的非机械搅拌均匀掺混。测定了4种肥料颗粒的物料特性及在不同含水率条件下的破碎力和粘附力。采用离散元法,选用Hertz-Mindlin无滑动接触模型,分析4种肥料排料运动和碰撞掺混规律。通过正交试验和方差分析,发现槽轮转速在20～80 r/min范围内时,转速对掺混偏离度标准差影响不显著,四槽轮变比配肥器可以实现变比配肥均匀掺混;优化设计二次碰撞掺混锥形体在圆柱形掺混腔内最优高度为12.1 mm,在此高度下二次碰撞掺混锥形体锥角为57.9°。利用力链分析肥料颗粒在槽轮排肥器工作时受力分布,解算4种肥料颗粒所受到的挤压力均小于其破碎力,变比配肥时不会造成肥料颗粒破碎。另外,利用高速摄影分析不同频率、振幅的振动对肥料颗粒碰撞掺混的影响,发现振动对碰撞掺混均匀度影响很小;进行变比配肥碰撞掺混试验,试验结果表明,各组配肥掺混均匀度基本一致,实现了多种肥料的变比配肥和非机械搅拌均匀掺混。     

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。     

果园有机肥深施机分层变量排肥控制系统设计与试验

果园不同深度的土壤养分不同,果树根系分层吸肥能力不同,有机肥分层变量深施可以解决传统施肥存在的养分分布不均和肥料利用率低等问题。针对有机肥分层变量深施的排肥控制问题,本文设计了排肥控制系统,可以根据用户设置的各层理论排肥量和作业速度,实时计算液压马达的理论转速,并采用PID算法控制比例流量阀开度,调节马达转速驱动螺旋输送器排肥,实现分层变量排肥。将AMESim中建立的液压系统模型与在Matlab/Simulink中建立的控制模型进行联合仿真,整定PID参数。液压马达转速调节性能试验中最大超调量为14r/min,达到稳定转速的时间最大为6s,控制性能较好,表明通过AMESim-Matlab/Simulink联合仿真,能够快速便捷地整定PID参数,结果准确可靠。排肥控制性能试验中排肥量相对误差最大6.20%,变异系数最大8.69%,排肥量准确性和均匀性均达到要求。设计的控制系统具有较好的性能,能为果园有机肥分层变量深施提供技术支撑。     

SYJ-2型液肥变量施肥机设计与试验

变量施肥技术是精准农业的重要组成部分,依据农业生产要求设计了与轮式拖拉机配套的SYJ-2型三点悬挂式液肥变量施肥机。以单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计编写了液肥变量控制系统以及与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令;关键部件内腔式旋转扎穴机构采用5个全等椭圆齿轮传动,液肥在内腔流动,在减少外部连接软管的同时,防止了管路缠绕;液肥分配器的功能是适时开启和关闭,实现液肥的不连续射出,进而完成穴施作业;同时对内腔式旋转扎穴机构和液肥分配器进行了结构设计。田间试验结果表明,施肥深度为地表12~15 cm,施肥精度为99.1%,满足液态变量施肥作业要求。     

集排风送式玉米分层追肥机设计与试验

针对玉米追肥机械化程度低、追肥作业效率和肥料利用率不高等问题,根据玉米分层施肥农艺要求,设计了一种多行集中排肥、气流输肥以及分层深施肥方式的玉米追肥机。对追肥机关键部件进行了理论分析与参数确定,并对各行之间排肥量一致性、施肥精度以及施肥深度进行了试验研究。试验结果表明：排肥转速对各行之间排肥量一致性影响较小,在相同转速下,深、浅层之间排肥量一致性差异较小,排肥量比较均匀;随着转速的增加,各行之间排肥量变异系数有所减小,最大变异系数为2.64%。在试验速度范围内,随着工作速度的增加,追肥机械施肥精度呈减小趋势,施肥精度最小值为95.42%;深层施肥深度变化量不大,施肥深度均值最小为11.04cm,变异系数不超过5.35%;浅层施肥深度稳定性有所降低,施肥深度均值最小为6.9cm,变异系数不超过9.36%;追肥机性能达到设计目标,能够较好地满足玉米追肥机械作业标准要求。