【摘要】：農(nóng)業(yè)發(fā)展水平在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著重要作用,烤煙作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物,與眾多農(nóng)作物一樣在生長(zhǎng)過程中需要施用化肥提高烤煙產(chǎn)量。目前我國(guó)比較常用的化肥是固態(tài)肥,但是固態(tài)肥的有效利用率較低,將液態(tài)肥替代傳統(tǒng)意義上的固態(tài)肥,既可提高肥效又可減少環(huán)境污染。液態(tài)肥的發(fā)展促進(jìn)了液態(tài)肥施用機(jī)械的發(fā)展,目前市面上液態(tài)肥施肥機(jī)大多應(yīng)用于普通平原地區(qū),適用于山區(qū)烤煙的施肥機(jī)械較少,故針對(duì)山區(qū)地形開展烤煙精準(zhǔn)施肥系統(tǒng)研究具有實(shí)際意義,本文主要研究的內(nèi)容如下:(1)液態(tài)肥精準(zhǔn)施肥系統(tǒng)方案研究。針對(duì)山區(qū)烤煙作物施肥需求確定總體設(shè)計(jì)原則,研究系統(tǒng)的整機(jī)方案。(2)施肥系統(tǒng)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析。首先對(duì)肥液供給裝置的回路方案進(jìn)行比較分析,確定采用主路節(jié)流調(diào)節(jié)回路,然后對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),經(jīng)計(jì)算確定該裝置的輸肥管道管徑參數(shù);對(duì)田中支撐裝置進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)軟管導(dǎo)向梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),確定其尺寸參數(shù);最后進(jìn)行施肥槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和相關(guān)元器件選型,建立施肥槍控制模型。(3)施肥通道流體特性研究與分析。計(jì)算校核系統(tǒng)揚(yáng)程損失和管道壓損,確保肥液能夠成功輸送至施肥槍進(jìn)口;對(duì)施肥槍流體域進(jìn)行Fluent仿真分析,數(shù)值驗(yàn)證施肥槍的設(shè)計(jì)滿足出口施肥量需求。(4)施肥槍精準(zhǔn)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。應(yīng)用Altium Designer軟件工具設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、按鍵輸入模塊、LCD顯示模塊、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥驅(qū)動(dòng)模塊及流量報(bào)警電路模塊,確定精準(zhǔn)施肥控制系統(tǒng)的硬件電路原理圖。(5)精準(zhǔn)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用PID控制方法和自適應(yīng)模糊PID控制方法,以階躍信號(hào)作為輸入,在MATLAB中建立二者控制模型并進(jìn)行仿真,可得出常規(guī)PID控制響應(yīng)時(shí)間是0.35s,而自適應(yīng)模糊PID控制的響應(yīng)時(shí)間為0.15s,對(duì)比得出自適應(yīng)模糊PID控制方法更優(yōu)越,并根據(jù)此方法在Keil uVision中對(duì)系統(tǒng)的軟件程序進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。(6)試制施肥槍樣機(jī)并進(jìn)行施肥槍精準(zhǔn)控制試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)可得出施肥量在施肥槍施肥范圍控制誤差最高是4.7%,最低僅為1%,低于煙草行業(yè)要求的8%的誤差,驗(yàn)證精準(zhǔn)施肥控制系統(tǒng)的硬件和軟件可行性。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S224.2
【圖文】：

圖 1.1 凱斯愛國(guó)者 3310 自走式液態(tài)施肥噴藥機(jī) 圖 1.2 Great Plians 噴藥機(jī)圖 1.3 約翰迪爾 4000 自走式液態(tài)施肥噴藥機(jī) 圖 1.4 海吉 STS-10 噴灑去雄組合機(jī)液體肥料滴灌設(shè)備的設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，操作方便快捷，可實(shí)現(xiàn)灌溉時(shí)間，灌溉量的遠(yuǎn)程控制，該技術(shù)是將足夠液態(tài)肥置于儲(chǔ)肥箱中，通過輸肥相應(yīng)管道將液態(tài)肥送至滴灌設(shè)備，隨后滴管設(shè)備將之送至施肥管道末端，這種施肥管道埋于土壤中作物根部，故只需啟動(dòng)滴灌設(shè)備即可將液肥送至相應(yīng)作物根部。以色列在該種設(shè)備上有較先進(jìn)的

圖 1.1 凱斯愛國(guó)者 3310 自走式液態(tài)施肥噴藥機(jī) 圖 1.2 Great Plians 噴藥機(jī)圖 1.3 約翰迪爾 4000 自走式液態(tài)施肥噴藥機(jī) 圖 1.4 海吉 STS-10 噴灑去雄組合機(jī)液體肥料滴灌設(shè)備的設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，操作方便快捷，可實(shí)現(xiàn)灌溉時(shí)間，灌溉量的遠(yuǎn)程控制，該技術(shù)是將足夠液態(tài)肥置于儲(chǔ)肥箱中，通過輸肥相應(yīng)管道將液態(tài)肥送至滴灌設(shè)備，隨后滴管設(shè)備將之送至施肥管道末端，這種施肥管道埋于土壤中作物根部，故只需啟動(dòng)滴灌設(shè)備即可將液肥送至相應(yīng)作物根部。以色列在該種設(shè)備上有較先進(jìn)的

圖 1.3 約翰迪爾 4000 自走式液態(tài)施肥噴藥機(jī) 圖 1.4 海吉 STS-10 噴灑去雄組合機(jī)液體肥料滴灌設(shè)備的設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，操作方便快捷，可實(shí)現(xiàn)灌溉時(shí)間，灌溉量的遠(yuǎn)程控制，該技術(shù)是將足夠液態(tài)肥置于儲(chǔ)肥箱中，通過輸肥相應(yīng)管道將液態(tài)肥送至滴灌設(shè)備，隨后滴管設(shè)備將之送至施肥管道末端，這種施肥管道埋于土壤中作物根部，故只需啟動(dòng)滴灌設(shè)備即可將液肥送至相應(yīng)作物根部。以色列在該種設(shè)備上有較先進(jìn)的研究，發(fā)展在世界前列，如以色列耐特菲姆（Netafim）施肥機(jī)，其包括三路施肥通道，可根據(jù)需要設(shè)定的 EC/PH 值調(diào)節(jié)灌溉系統(tǒng)的施肥量，這種施肥方式的施肥量用相應(yīng)的 PLC 進(jìn)行控制，基本不浪費(fèi)，減輕了土壤負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了較高的吸收率，但是施肥成本也較高，其管道需遍布整塊土壤，需定期更換鋪設(shè)的管道，且其滴灌頭容易被土壤堵塞，其工作量不可預(yù)估，故不適合大范圍投產(chǎn)使用[11]。液體肥料深施機(jī)設(shè)備是將液態(tài)肥深施到土壤表層以下作物根部的一種機(jī)械，該類設(shè)備技術(shù)含量較高，目前全球研發(fā)的公司較少，發(fā)展較不成熟[12]。但是液肥深施機(jī)的投產(chǎn)使用是以后的發(fā)展趨勢(shì)，它的化肥吸收率是目前施肥方式中最高的一種，基本無污染，深施至根系，無浪費(fèi)。如 A. R.Womac 等人設(shè)計(jì)了曲柄搖桿型液體肥料設(shè)備，

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