电动树干药液注射机钻头行程控制系统设计

针对目前树木遭受病虫危害的现象,设计一种由单片机控制的电动树干药液注射机钻头行程控制系统,防治病虫危害,矫治缺素症。该系统实现了注射机钻头由直流电机和步进电动机带动,径向进给到树木内部的适当位置,在单片机的控制下退出适当的距离以实现药液的注射,最后实现电动树干注射机钻头的有效退出,最终达到为大树治病的效果。     

基于PLC的玉米精量播种控制系统设计

为提高玉米播种时的排种精度,设计制造一种基于PLC的玉米精量播种装置,代替传统的机械式地轮驱动播种。利用旋转编码器作为播种机的速度检测机构,将检测信号以脉冲形式传送到PLC, PLC处理后将信号输出到步进电机,实现排种器精准排种。采取步进电机驱动排种器的方式,避免了地轮驱动引起打滑造成的重播现象,同时设计了防滑编码器测速驱动轮,提高了测速精度和工作性能。试验结果表明:播种精度在95%以上,重播率最大值为2.5%,漏播率最大值为4.4%,满足现代播种农艺要求,提高了工作效率。     

基于PSO优化Fuzzy-PID精量灌溉控制系统设计

精确控制农业灌溉中的灌溉精度和水肥比例,能够大大提高水肥的利用率。因此,基于传统PID控制、Fuzzy-PID控制两种控制算法的优缺点,进行PSO优化Fuzzy-PID控制。该控制算法能够有效解决大棚灌溉控制中的非线性、时变性和滞后性等问题。实验结果表明:该系统与传统PID控制相比,上升时间减少了4.10 s,超调量降低了14.57%,调节时间减少了27.4 s;相比于Fuzzy-PID控制,上升时间减少了4.30 s,超调量降低了0.37%,调节时间减少了20 s。该系统响应速度快、配比精度高、稳定,具有一定的应用价值。     

基于卫星测速小麦精量电驱式播种控制系统

设计一款基于卫星测速并随速控制播种量的电驱式精量播种施肥机,以卫星接收模块单机接收地表速度数据,并调控排种排肥电机转速,驱动采用步进电机,从而实现精确的前进速度测量及随速度变化进行精确的排种控制;设计4种前进速度,以实测排种排肥量与计算值进行对比;试验结果表明:卫星测速控制和闭环步进电机驱动排种排肥时,排种实测值与计算值比较误差未超5%,可以保证不同前进速度时播种均匀,并且在前进速度提高时有着更高的播种精度,可以适用于高速播种。     

基于嵌入式系统的电机调速控制系统设计

本系统基于ARM2410-S嵌入式系统,控制直流电机与步进电机调速,通过键盘作为控制输入信号端,通过键盘上输入命令,来控制直流电机和步进电机的转向、转速,软件的开发平台采用的是Red Hat Linux9.0。系统控制程序分为主程序、直流电机控制程序、步进电机控制程序以及键盘控制程序等。通过调试,嵌入式控制系统较好地实现了直流电机与步进电机转向、转速控制。     

基于PLC的自动穴盘育苗精量播种机控制系统设计

穴盘育苗是现代设施农业的重要手段。针对目前已有的穴盘育苗播种机存在的效率低、劳动强度大等问题,设计出一种以可编程控制器为核心的自动穴盘育苗精量播种机控制系统。根据光电传感器探测的播种头的实时位置,系统控制步进电机和振动电机的工作状态和时间以及气泵电磁阀的开、闭状态,实现精量播种。播种试验表明:该系统工作性能稳定可靠,单籽率稳定在93%以上,满足农艺上对穴盘育苗精量播种的技术要求,提高了播种效率,节省了人力物力,提高了播种技术的现代化水平。     

液体注肥器定量控制系统的设计

针对目前液体施肥机的不足,设计了可以定量控制施肥量的注肥控制系统。系统采用电机带动离心泵输送液态肥料,通过计算注肥器管道中流量传感器的脉冲信号,获取系统实际排出的液体体积,根据实际施肥量与设定值的差值控制电机运转,从而实现根据实际需要精确控制施肥量。实际运行结果表明,该系统运行可靠,系统对施肥控制量误差相对比较小,可以在一定程度上实现精准注肥,减少肥料浪费。     

精准播种自动控制系统的设计

针对当前农业生产中的播种机多使用不同的齿轮或排种器进行有级调速,调整播量、株距比较困难和地轮打滑严重影响播种质量等情况,以W77E58 单片机为核心,利用二相混合式步进电动机细分驱动技术,设计开发了微型计算机控制的自动化精密播种系统.该系统在播种时电动机分辨率高,运转平稳性好,能够显著改善系统的运行性能.系统能根据作业速度和作物粒距要求调整排种器的转速,减轻了传统播种机械因打滑和地面不平等因素对播种质量的影响,从而达到精密播种的目的.     

气力式水稻单粒精密播种机控制系统的设计

提出了一种新型气力式水稻单粒精密播种工作原理,并对播种机控制系统进行设计与研究.通过功能分析,选用STC89C51单片机实现播种控制;利用ULN2003A集成芯片和继电器将输出元件与主电路隔离,以提高系统稳定性;选用C语言设计控制软件,对供种检测信号重复进行一次处理,以去除种子飞溅的干扰.试验研究表明,整机综合播种效果良好.     

补偿式玉米精密播种机的研究

为了提高玉米精密播种的工作质量,把窝眼式玉米播种机与自动检验补偿控制系统相结合,设计了一台补偿式精密播种机。该播种机采用窝眼式排种器,镇压轮驱动排种机构,利用光电传感器对排种情况进行监测,采用可编程并行接口8155与AT89C52相连的键盘接口电路实现播种作业质量的监测,并驱动步进电机对检测漏播的情况进行补播。最后镇压轮完成覆土与镇压过程,实现了玉米精密播种。     

精准灌溉施肥自动控制系统的研发

随着现代农业的发展,将灌溉与施肥有效结合,实现精准及自动化控制是现代农业的一个发展趋势。依据作物生长过程中对水肥的动态需求,确定了精准灌溉施肥自动控制系统的控制要求及相关性能指标,通过系统硬件选型、人机界面软件开发以及系统的综合调试,开发了灌溉施肥自动控制系统,实现了上位机软件对灌溉和施肥的自动控制与运行。系统具有手动和自动两种控制模式,具有响应速度快、可靠性高、数据自动记录保存、操作简便等优点。试验运行结果表明:该自动控制系统设计方案合理,系统运行可靠,能够满足设施作物精准灌溉施肥的要求。     

基于GPS测速的电驱式玉米精量播种机控制系统

传统玉米精量播种机多采用地轮、链条驱动排种器,高速作业时因地轮打滑、链条跳动易造成播种粒距增大、粒距均匀性下降等问题,难以保证播种质量。针对这一问题,设计了基于GPS测速的电驱式玉米精量播种机控制系统,该系统以STM32为主控制器,采用Android手机终端设置播种株距、排种盘型孔数等作业参数,采用GPS接收器采集拖拉机的前进速度,根据GPS提供的速度信息实时调节排种器转速,从而实现排种器转速与拖拉机前进速度的实时匹配。为了检测该系统的性能,以编码器测速方式为对照,进行了3种株距(18、22、25 cm)、5种作业速度(4、6、8、10、12 km/h)下的对比试验。试验结果表明,在相同株距、相同作业速度下,GPS测速方式的变异系数小于编码器测速方式,且GPS测速方式的播种粒距合格指数和变异系数受作业速度的影响更小。在低速4 km/h时,GPS测速方式的平均合格指数比编码器测速方式低5.39个百分点;作业速度6~10 km/h时,GPS测速方式的平均合格指数比编码器测速方式高7.96个百分点;在高速12 km/h时,GPS测速方式的平均合格指数比编码器测速方式高14.32个百分点;表明GPS测速方式更适宜于高速作业工况。     

油菜精量联合直播机随速播种控制系统设计与试验

针对传统油菜精量直播机多采用被动式地轮驱动排种器,高速时地轮易打滑,导致漏播、断条等现象,影响高速作业精量播种效果,且手动变速箱调整播量难以实现播种粒距、播量的精准调节等问题,设计了一种以STM32为主控器,通过蓝牙模块与手机端微信小程序进行实时数据交互的油菜随速播种控制系统。该系统采用地轮编码器和北斗接收器两种模式分别获取拖拉机低速和中高速作业时的前进速度,主控器分析各传感器数据并生成电机控制指令驱动闭环步进电机带动排种轴转动,实现排种轴转速与拖拉机前进速度匹配及无级播量调节;同时利用微信小程序设置目标粒距、传动比、地轮直径等参数以适用于不同类型播种机,并显示总播量、播种面积等关键参数;分析得出吸附种子临界负压为1477Pa,切换测速方式临界速度为3.7km/h,测速范围为1.44~12.77km/h,电机调速频率为5Hz。台架试验结果表明：随速播种控制系统播种性能优于恒定转速播种,播种速度2.6~7.8km/h时粒距合格指数大于87%。田间试验结果表明：本系统搭载一器双行正负气压组合式油菜精量排种器在作业速度为1.44~7.99km/h时播量误差小于3.9%、粒距合格率不低于84%,满足随速播种要求。     

基于姿态实时监测的多路精准排肥播种控制系统研究

针对现有精准排肥播种控制系统缺少对机具姿态进行监测判别的现状,在现有精准排肥播种控制系统架构基础上,增加了机具作业姿态实时监测模块,使系统可以根据机具的实时前进速度和作业姿态自动控制排肥量和播种量,减少人员对系统的操作。该系统主要由车载控制终端、PID控制器、多路集成比例阀、光电转速测试码盘、机具姿态解析模块、机具位置与速度解析模块、液压马达等组成,其中机具姿态解析模块采用MPU6050芯片实时测量下拉杆与机架的俯仰角,应用STM32F103MCU芯片实时获取MPU6050芯片的输出数据,并反馈到车载控制终端,封装后的机具姿态解析模块安装在拖拉机三点悬挂的下拉杆中部,对下拉杆与水平面的夹角数据进行实时记录和反馈,判别机具的作业姿态是否处于工作状态。将该控制系统安装在小麦基肥精准分层施肥播种机上,在北京市昌平区小汤山国家精准农业研究示范基地,对该控制系统进行静态标定和动态试验,以检测可靠性和稳定性。静态标定试验结果显示,马达转速与系统的排肥排种量存在一元线性关系,此时浅层肥料、深层肥料和种子的单圈排量分别为16.97、29.31、11.2g;姿态标定结果表明,设置临界角为5.3°时,系统的机具姿态提示信息正确,能够满足姿态监测的要求;动态试验表明,机具工作状态下,浅层肥料、深层肥料和种子排量变异系数分别为3.5%、3.8%和3%,3路的排量偏差都控制在5%以内,机具抬升状态下,排肥排种轴处于静止状态,说明该系统的运行过程总体比较稳定,能够满足小麦基肥分层施肥播种机具的精量排肥排种的作业要求,同时能够减少人为操作流程。     

拖拉机导航系统中转向操纵控制精度的试验研究

转向操纵控制系统执行效果的优劣决定了导航车辆工作的准确性和稳定性。为此,以试验的方法对现有导航系统中转向操纵控制平台进行硬件测试、角度传感器标定、步进电机测试和角度传感器精度测试试验,提出从硬件上提高精度的方法。同时,根据转向操纵控制器中执行机构步进电机存在的小角度难以响应的问题,进行了控制电路设计和仿真,实现了对小角度信号的快速响应,为提高导航操纵控制器精度提供了思路。