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

发布时间：2019-08-15 16:00

【摘要】：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。
[Abstract]:the grain crops in the south of China are mainly rice, and during the planting process of the rice, the top dressing operation is often carried out according to the growth condition of the rice, However, it is difficult to ensure the fertilization precision and the fertilizer uniformity in the width direction, and most of the most recent variable fertilization control systems are mainly controlled by the variable fertilizer application control of the dry field, and the research of the variable fertilization control system suitable for the application of the rice topdressing operation is lacking. Aiming at the above problems, a variable fertilization control system based on a pneumatic fertilizer applicator and a PID control algorithm is designed, and the system is used with a high-clearance tractor, and is mainly applicable to the field variable topdressing operation. According to the STM32F103 chip as the core, the variable fertilization controller is developed, the closed-loop control of the rotating speed of the fertilizer and fertilizer motor is realized by using the incremental PID algorithm, the software of the upper computer of the Android is developed based on the Qpad-X5 of the company, and the following performance of the system is finished, The precision of fertilization and the uniformity of fertilization were tested. The experimental results show that the average response time of the system is 700ms, the relative error of the actual average speed and the given rotating speed is less than 3%, the actual rotating speed fluctuates within the acceptable range with the given rotating speed, and the relative error of the fertilizer discharge quantity under the constant speed condition is not more than 4%, the relative error of the two tests under the variable speed condition is 0.6% and 0.1%, respectively, and the system has higher fertilization precision and better fertilizer application uniformity, can meet the operation requirement of the precision agriculture, At the same time, this study set up a paddy field pneumatic variable fertilizer applicator platform, which laid the foundation for the follow-up research.
【作者单位】：华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室;南方粮油作物协同创新中心;
【基金】：“十二五”国家“863”计划项目(2012AA101901-3,2013AA102307-1)
【分类号】：S224.2

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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