液态肥变量注肥控制系统设计与试验

发布时间：2022-05-10 19:16

　　目前我国的小麦、玉米等农作物种植领域主要依赖施用固体颗粒肥来提高小麦等作物的生产量,但是固态颗粒肥利用效率低而且容易造成环境污染等问题。与固体颗粒肥相比,液态肥优势明显,如效率高、使用便捷、制造成本低和基本无环境污染等。液肥取代固体颗粒肥是必然趋势,但是我国液肥施用技术还不是很成熟。主要体现在两方面,一是液态肥施用机械技术发展落后;二是液态肥施用控制技术发展滞后。本文针对我国液态注肥机及其控制系统现状,在国家农业信息化工程技术研究中心研制的3ZF-150型轮式点状液态注肥机的基础上,开发了一套完善的液态肥变量注肥控制系统,实现液态肥的精准变量注肥。不但可以有效地提高液态肥料的利用率,同时也是推广液肥应用的重要措施。本文的主要研究内容为以下几点:（1）对液态肥变量注肥控制系统进行了需求分析与整体方案的设计。简介了液态点状注肥机的机械结构;在现有的注肥机机械结构上,进行了控制系统的需求分析,并对影响注肥精度的关键因素进行了分析,在此基础上提出了控制系统的设计方案;开展了液态肥变量注肥控制系统的设计,确定了控制系统从上位机主控系统何下位机监控系统两个方面进行设计。（2）进行了控制系统上位机主... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 液态肥施用研究现状
        1.2.1 液态肥施肥机械现状
        1.2.2 液态肥施用控制系统研究现状
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 论文章节安排
第二章 液态肥变量注肥控制系统方案设计
    2.1 点状液态肥变量注肥机简介
        2.1.1 液态注肥机机械结构
        2.1.2 液态注肥机管路结构
        2.1.3 控制系统
    2.2 系统设计要求与设计方案
        2.2.1 系统设计要求
        2.2.2 液态肥变量注肥控制系统设计方案
    2.3 影响液态肥变量注肥准确性的因素分析
        2.3.1 电磁阀响应速度
        2.3.2 处理器运行以及数据处理速度
        2.3.3 拖拉机行进速度
        2.3.4 流量传感器性能
        2.3.5 管路压力
    2.4 本章小结
第三章 控制系统上位机主控设备设计
    3.1 上位机主控设备设计方案
    3.2 主控设备选型
        3.2.1 人机交互模块选型
        3.2.2 通讯模块选型
    3.3 人机交互模块开发环境简介
        3.3.1 显示屏工程建立过程
        3.3.2 VisualTFT软件简介
    3.4 人机交互模块界面设计
    3.5 主控设备与下位机监控设备通信设计
        3.5.1 通信软件设计
        3.5.2 程序范例框架
        3.5.3 数据指令格式
        3.5.4 指令发送流程
        3.5.5 程序实现方式
    3.6 本章小结
第四章 控制系统下位机监控设备硬件设计
    4.1 下位机监控设备硬件设计方案
    4.2 管路硬件设备选型
        4.2.1 水泵型号选择
        4.2.2 电磁阀型号选择
    4.3 电子硬件设备选型与设计
        4.3.1 处理器型号选择
        4.3.2 流量传感器型号选择
        4.3.3 压力传感器型号选择
        4.3.4 车速传感器的设计
        4.3.5 机具位置传感器设计
        4.3.6 固态继电器型号选择
        4.3.7 控制系统封装
    4.4 本章小结
第五章 控制系统下位机监控设备软件设计
    5.1 下位机监控设备设计方案
    5.2 PID控制算法综述
        5.2.1 模拟PID控制
        5.2.2 数字PID控制
        5.2.3 PID算法参数整定
    5.3 压力控制单元软件设计
        5.3.1 压力值检测程序设计
        5.3.2 水泵驱动器控制程序设计
        5.3.3 压力PID控制流程
        5.3.4 压力控制单元PID参数整定
    5.4 流量控制单元软件设计
        5.4.1 PWM输出软件设计
        5.4.2 流量PID控制流程
        5.4.3 流量控制单元PID参数整定
    5.5 本章小结
第六章 液态肥变量注肥控制系统试验
    6.1 流量传感器仪表系数标定试验
        6.1.1 试验内容
        6.1.2 试验过程
        6.1.3 试验数据以及标定曲线拟合
    6.2 压力控制单元效果试验
        6.2.1 试验内容以及试验过程
        6.2.2 试验数据处理
    6.3 控制系统注肥均匀性试验
        6.3.1 试验内容以及试验过程
        6.3.2 试验数据处理与分析
    6.4 大田验证试验
        6.4.1 试验准备
        6.4.2 试验方法
    6.5 液体点状注肥机大田示范
    6.6 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
附录
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]压力反馈元件对恒压供水系统稳定性的影响探析[J]. 高亮.  山东工业技术. 2018(05)
[2]基于PLC与变频器的恒压供水系统设计[J]. 白蕾,孟娇娇,辛旗.  电子测量技术. 2018(04)
[3]中国农业信息技术发展回顾及展望[J]. 赵春江,杨信廷,李斌,李明,闫华.  农学学报. 2018(01)
[4]基于PSO-LSSVM模型的扩散硅压力传感器的温度补偿[J]. 杨婷,卢文科,左锋.  仪表技术与传感器. 2017(12)
[5]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[J]. 杨程,臧英,周志艳,张智刚,齐兴源,宋灿灿,李克亮.  沈阳农业大学学报. 2017(03)
[6]基于虚拟仪器的液体压力测量与控制[J]. 谢济励.  科技创新与生产力. 2017(03)
[7]液态肥扭力靶式流量计的研制及试验研究[J]. 吴林华,尹文庆,王川.  传感技术学报. 2017(02)
[8]基于PWM技术的开关电磁阀流量特性研究[J]. 蔡胜年,朱亮,庞宝林.  机床与液压. 2016(08)
[9]现阶段基层农业机械化推广工作中存在的主要问题[J]. 王淑华,王丽丽.  吉林农业. 2015(09)
[10]玉米定向种子带恒张力卷绕系统自适应模糊PID控制[J]. 赵学观,徐丽明,何绍林,邢洁洁.  农业机械学报. 2015(03)

博士论文
[1]基于分布式光纤布里渊频移的液体压力检测技术研究[D]. 顾海栋.哈尔滨工业大学 2013

硕士论文
[1]基于PLC的智能PID方法研究与实现[D]. 沈乾坤.西安理工大学 2017
[2]恒压供水PLC控制系统设计与实现[D]. 龚真蕊.山西农业大学 2016
[3]球塞泵恒压供水系统的研究[D]. 高波.南昌大学 2016
[4]提高压力变送器可靠性研究[D]. 谭小瑜.华南理工大学 2015
[5]固定翼无人机飞行控制系统设计[D]. 王松涛.北京理工大学 2015
[6]轮式点状液态注肥机开发与试验[D]. 李金朋.西北农林科技大学 2015
[7]高精度液体涡轮流量传感器结构研究[D]. 杨振.天津大学 2014
[8]基于PWM高速开关阀先导液压桥路的比例阀性能研究[D]. 董万玉.兰州理工大学 2014
[9]粮食安全视角下的我国粮食产需缺口研究[D]. 曲胜杰.西南财经大学 2014
[10]果园对靶施药控制系统设计[D]. 李为.西北农林科技大学 2014



本文编号：3652536