播种施肥一体机称重式播量检测装置的设计与试验
发布时间：2020-06-15 14:28
【摘要】：21世纪的农业正朝着精准农业方向发展,精准农业将信息技术融入农业生产中,实现农作物从播种、施肥、追肥、除草,到收割的全面智能化,大大提高了农业作业效率。变量施肥是实现精准农业的一个重要环节,根据农田的肥力以及农作物所需的营养状况来调节施肥量,实现按需施肥,可以最大程度的减少化肥滥用,减少农田污染。播种施肥一体机是变量施肥的主要形式,对播量的控制是实现变量施肥的关键环节。目前,主流的播量检测方法是通过标定播种施肥一体机的外槽轮播种排肥器与播量间的定量关系,依据播种施肥一体机的实际作业速度动态调节播种施肥器主轴转速,实现对播量的控制。但该种控制方式本质上属于开环控制,通过标定模型间接推算出实时播量,播量的准确性易受作业状态的影响,如毛刷磨损,肥料颗粒大小变化,肥料受潮后粘连导致的排肥堵塞等因素都将影响标定模型所表征的定量关系,进而影响施肥效果。目前直接检测播种施肥量的方法及相应检测装置的研究非常少,本文提出了一种称重式播量检测方法,直接检测播种施肥一体机的播量,并设计制作了相应称重式播量检测装置。为了提高该播量检测方法的播量检测精度,对检测系统进行了数学建模分析和干扰信息分析,提出一种针对检测系统的信息处理方法,能有效降低因外部干扰和系统物理特性所引起的测量误差。具体的研究内容和研究成果如下:(1)提出了 一种播种施肥一体机称重式播量检测方法,以外槽轮式播种施肥一体机为母体机,进行了称重式播量检测装置的嵌入式结构设计。(2)根据测量原理和播种施肥箱体物理特征,对检测装置的核心部件进行选型,制作了基于外槽轮播种施肥机机体的称重式播量检测实验装置,该实验装置在进行基于外槽轮控制的变量施肥实验的同时,可以开展基于称重式传感器的播量检测实验。(3)分析了称重传感器干扰信号的频谱特性,确定主要干扰成分为工频干扰和随机白噪声干扰,设计了相应的低通滤波器和均值滤波算法,有效抑制了干扰信号,提高了检测信号的信噪比。(4)对称重式播量检测装置进行了建模分析,确定了系统的传递函数,通过设计系统极点配置自适应补偿算法,将补偿后的系统阻尼比调整至0.707,有效改善了检测装置输出信号的动态响应特性。(5)开展了稳定工作环境下的播量检测装置特性实验。实验时,将配置有称重式播量检测装置的外槽轮式播种施肥一体机悬挂在拖拉机上,在平整的道路上开展施肥播种实验,通过控制外槽轮转速保持播量的稳定,并以基于槽轮转速控制获取的播量值为参考值,测试称重式播量检测装置的播量检测精度。测试结果表明:称重传感器检测信号经过低通滤波、均值滤波和系统极点配置自适应补偿处理后,麦种、尿素和复合肥目标播量分别为10.4kg,5.2kg,12.9kg时,其动态累积播量平均绝对误差的95%置信区间分别为[0.14kg,0.16kg]、[0.08kg,0.10kg]和[0.11kg,0.13kg]。(6)开展了称重式播量检测装置的田间综合性能试验与误差分析。实验分析了旋耕机刀片碎土振动及箱体倾斜对测量结果产生的影响,提出了基于低通滤波的解决方案。以基于槽轮转速控制获取的播量值为参考值,进行了田间播量检测试验,以机具行驶一个条田77米为一个测试单元,进行数据分析,试验结果表明:单次测试完成后,设置麦种、尿素和复合肥目标播量为8.0kg,4.0kg,8.0kg时,总累积播量最大相对误差分别为6.73%、7.38%和4.94%,麦种、尿素和复合肥的目标播量分别为6.6kg,2.7kg,6.6kg时,其动态累积播量平均绝对误差的95%置信区间分别为[0.48kg,0.64kg]、[0.38kg,0.60kg]和[0.61kg,0.79kg]。总体研究表明:本文提出的称重式播量检测方法是可行的,由于机械结构上的缺陷,播量检测的悬架结构不够稳定,田间测试过程中悬架容易因振动而引起随机摆动冲击,导致随机测量误差较大,动态响应品质变差。本文最后提出了一种机械结构的改进设计方案。
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S223.24
【图文】：
逡逑美国满胜（ＭＯＮＯＳＥＭ）公司，研发了邋６行免耕播种机，如图１－１所示。利用气逡逑吸式排种，达到精准排肥，并利用调节装置，根据种子的大小和形状不同，利用独特逡逑设计，针对不同颗粒大小的种子和肥料，精准排肥，实现不同施肥量大小的调节。其逡逑结构精密，因为此装置可以精量播种，取得了良好的效果。但是仅仅通过漏播的程度逡逑来判定播量大小。逡逑W ■~枺钜诲邋义希龋龋蝈义贤迹保泵拦停希危希樱牛湾澹缎忻飧ブ峙欧驶义希疲椋纾澹保卞澹裕瑁邋澹眨睿椋簦澹溴澹樱簦幔簦澹箦澹鳎椋睿箦澹螅椋澹颍铮鳎箦澹
本文编号：2714548
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S223.24
【图文】：
逡逑美国满胜（ＭＯＮＯＳＥＭ）公司，研发了邋６行免耕播种机，如图１－１所示。利用气逡逑吸式排种，达到精准排肥，并利用调节装置，根据种子的大小和形状不同，利用独特逡逑设计，针对不同颗粒大小的种子和肥料，精准排肥，实现不同施肥量大小的调节。其逡逑结构精密，因为此装置可以精量播种，取得了良好的效果。但是仅仅通过漏播的程度逡逑来判定播量大小。逡逑W ■~枺钜诲邋义希龋龋蝈义贤迹保泵拦停希危希樱牛湾澹缎忻飧ブ峙欧驶义希疲椋纾澹保卞澹裕瑁邋澹眨睿椋簦澹溴澹樱簦幔簦澹箦澹鳎椋睿箦澹螅椋澹颍铮鳎箦澹
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