[发明专利]一种冬小麦变量施肥机控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种冬小麦变量施肥机控制系统。

背景技术

精准农业是农业可持续发展的方向，而变量施肥技术是精准农业的重要组成部分。变量施肥是根据田间养分空间差异性，施用相应的肥料，以提高肥料的利用率，实现按需供给。实施变量施肥技术，对现代农业机械提出了更高的要求，发展智能化的农业机械是实现变量施肥的重要途径。

基于近地光谱的变量施肥机是在传感、机电一体化、自动控制等技术支持下实现在线变量施肥作业，首先通过光传感器确定小麦冠层的归一化指标指数，在利用各类传感器确定机具实时工作状态，实时的信息被输入到智能变量施肥决策系统，决策系统分析得到的信息，输出控制指令控制施肥执行结构，由施肥执行机调整排肥器的工作状态，实现在线变量施肥。变量施肥根据小麦实时长势在线确定目标施肥量，避免了繁琐的测土采样测试；同时，针对不同区域的作物，变量施用肥料，有利于提高肥料利用率，实现节本增效，有效降低或避免过度施肥对环境造成的影响。

发明内容

本发明的目的是为了实现冬小麦生长过程中的实时变量精准追肥，，设计了一种冬小麦变量施肥机控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

冬小麦变量施肥机控制系统由控制系统、机架、信息采集系统等部分组成。以Green Seeker 光传感器作为分析小麦养分需求的监测机构，以外槽轮排肥器作为变量施肥机的排肥机构，以电动机作为排肥器驱动动力机构，以车载计算机、协调器和STM32微控制器组成变量施肥控制执行机构，实现变量施肥机的在线变量施肥控制。

所述的施肥机根据冬小麦对氮肥的需求情况，采用轴分段式设计、双变量调节施肥量。

所述的施肥机由肥料箱、自动控制箱、直流减速电机、步进电机与丝杆滑轨总成、排肥管等部分组成。

所述的施肥调速装置主要由直流减速电机、挡板、联轴器和固定装置组成。

所述的变量施肥机的控制器由开度调节和转速调节两个部分组成，其分别包含一个标准PID控制器和模糊推理调节器。

本发明的有益效果是。

基于光谱探测技术的变量追肥机，采用轴分段式设计，双通道协调工作；通过光谱监测系统获取田间小麦的营养状态，从而指导冬小麦氮肥的按需供给，实现精准施肥的目标。控制系统采用模糊PID控制技术，实现了排肥机构开度和转速的在线自适应控制。通过控制施肥槽轮的转速和开度来实时调整施肥量，槽轮的转速由直流减速电机驱动，通过脉宽调变技术调整占空比实现转速调节；开由步进电机驱动，通过定时子程序控制步进数实现开度调节。系统采用速度和开度双重调控方式，实现了精确的变量追肥控制。变量控制系统性能稳定，控制精度达到90%以上；测速系统工作可靠，检测的绝对误差小于0.25km/h。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是变量施肥机系统结构简图。

图2是变量施肥机械结构简图-主视图。

图3是调速装置结果简图。

其中，1-直流减速电机，2-侧板，3-联轴器，4-转动轴。

具体实施方式

如图1所示，冬小麦变量施肥机控制系统由控制系统、机架、信息采集系统等部分组成，系统以Green Seeker光传感器作为分析小麦养分需求的监测机构，以外槽轮排肥器作为变量施肥机的排肥机构，以电动机作为排肥器驱动动力机构，以车载计算机、协调器和STM32微控制器组成变量施肥控制执行机构，实现变量施肥机的在线变量施肥控制。

如图2所示，为了实现小区域精准施肥，本变量施肥机根据冬小麦对氮肥的需求情况，采用轴分段式设计、双变量调节施肥量。肥料箱下采用左右双通道独立控制施肥，每个通道配备一个直流减速电机，用于调节排肥器转速，转速越大施肥量越大；此外，每个通道还配置一个步进电机，采用丝杆滑轨调节排肥器开度，开度越大施肥量越大。变量施肥机由肥料箱、自动控制箱、直流减速电机、步进电机与丝杆滑轨总成、排肥管等部分组成。其中肥料箱组装中包括排肥驱动轴、外槽轮排肥器等部分。