【摘要】：21世紀(jì)的農(nóng)業(yè)正朝著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)將信息技術(shù)融入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物從播種、施肥、追肥、除草,到收割的全面智能化,大大提高了農(nóng)業(yè)作業(yè)效率。變量施肥是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),根據(jù)農(nóng)田的肥力以及農(nóng)作物所需的營(yíng)養(yǎng)狀況來(lái)調(diào)節(jié)施肥量,實(shí)現(xiàn)按需施肥,可以最大程度的減少化肥濫用,減少農(nóng)田污染。播種施肥一體機(jī)是變量施肥的主要形式,對(duì)播量的控制是實(shí)現(xiàn)變量施肥的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前,主流的播量檢測(cè)方法是通過(guò)標(biāo)定播種施肥一體機(jī)的外槽輪播種排肥器與播量間的定量關(guān)系,依據(jù)播種施肥一體機(jī)的實(shí)際作業(yè)速度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)播種施肥器主軸轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)對(duì)播量的控制。但該種控制方式本質(zhì)上屬于開(kāi)環(huán)控制,通過(guò)標(biāo)定模型間接推算出實(shí)時(shí)播量,播量的準(zhǔn)確性易受作業(yè)狀態(tài)的影響,如毛刷磨損,肥料顆粒大小變化,肥料受潮后粘連導(dǎo)致的排肥堵塞等因素都將影響標(biāo)定模型所表征的定量關(guān)系,進(jìn)而影響施肥效果。目前直接檢測(cè)播種施肥量的方法及相應(yīng)檢測(cè)裝置的研究非常少,本文提出了一種稱(chēng)重式播量檢測(cè)方法,直接檢測(cè)播種施肥一體機(jī)的播量,并設(shè)計(jì)制作了相應(yīng)稱(chēng)重式播量檢測(cè)裝置。為了提高該播量檢測(cè)方法的播量檢測(cè)精度,對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模分析和干擾信息分析,提出一種針對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的信息處理方法,能有效降低因外部干擾和系統(tǒng)物理特性所引起的測(cè)量誤差。具體的研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:(1)提出了 一種播種施肥一體機(jī)稱(chēng)重式播量檢測(cè)方法,以外槽輪式播種施肥一體機(jī)為母體機(jī),進(jìn)行了稱(chēng)重式播量檢測(cè)裝置的嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(2)根據(jù)測(cè)量原理和播種施肥箱體物理特征,對(duì)檢測(cè)裝置的核心部件進(jìn)行選型,制作了基于外槽輪播種施肥機(jī)機(jī)體的稱(chēng)重式播量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置,該實(shí)驗(yàn)裝置在進(jìn)行基于外槽輪控制的變量施肥實(shí)驗(yàn)的同時(shí),可以開(kāi)展基于稱(chēng)重式傳感器的播量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。(3)分析了稱(chēng)重傳感器干擾信號(hào)的頻譜特性,確定主要干擾成分為工頻干擾和隨機(jī)白噪聲干擾,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的低通濾波器和均值濾波算法,有效抑制了干擾信號(hào),提高了檢測(cè)信號(hào)的信噪比。(4)對(duì)稱(chēng)重式播量檢測(cè)裝置進(jìn)行了建模分析,確定了系統(tǒng)的傳遞函數(shù),通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)極點(diǎn)配置自適應(yīng)補(bǔ)償算法,將補(bǔ)償后的系統(tǒng)阻尼比調(diào)整至0.707,有效改善了檢測(cè)裝置輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。(5)開(kāi)展了穩(wěn)定工作環(huán)境下的播量檢測(cè)裝置特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí),將配置有稱(chēng)重式播量檢測(cè)裝置的外槽輪式播種施肥一體機(jī)懸掛在拖拉機(jī)上,在平整的道路上開(kāi)展施肥播種實(shí)驗(yàn),通過(guò)控制外槽輪轉(zhuǎn)速保持播量的穩(wěn)定,并以基于槽輪轉(zhuǎn)速控制獲取的播量值為參考值,測(cè)試稱(chēng)重式播量檢測(cè)裝置的播量檢測(cè)精度。測(cè)試結(jié)果表明:稱(chēng)重傳感器檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波、均值濾波和系統(tǒng)極點(diǎn)配置自適應(yīng)補(bǔ)償處理后,麥種、尿素和復(fù)合肥目標(biāo)播量分別為10.4kg,5.2kg,12.9kg時(shí),其動(dòng)態(tài)累積播量平均絕對(duì)誤差的95%置信區(qū)間分別為[0.14kg,0.16kg]、[0.08kg,0.10kg]和[0.11kg,0.13kg]。(6)開(kāi)展了稱(chēng)重式播量檢測(cè)裝置的田間綜合性能試驗(yàn)與誤差分析。實(shí)驗(yàn)分析了旋耕機(jī)刀片碎土振動(dòng)及箱體傾斜對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響,提出了基于低通濾波的解決方案。以基于槽輪轉(zhuǎn)速控制獲取的播量值為參考值,進(jìn)行了田間播量檢測(cè)試驗(yàn),以機(jī)具行駛一個(gè)條田77米為一個(gè)測(cè)試單元,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,試驗(yàn)結(jié)果表明:單次測(cè)試完成后,設(shè)置麥種、尿素和復(fù)合肥目標(biāo)播量為8.0kg,4.0kg,8.0kg時(shí),總累積播量最大相對(duì)誤差分別為6.73%、7.38%和4.94%,麥種、尿素和復(fù)合肥的目標(biāo)播量分別為6.6kg,2.7kg,6.6kg時(shí),其動(dòng)態(tài)累積播量平均絕對(duì)誤差的95%置信區(qū)間分別為[0.48kg,0.64kg]、[0.38kg,0.60kg]和[0.61kg,0.79kg]�？傮w研究表明:本文提出的稱(chēng)重式播量檢測(cè)方法是可行的,由于機(jī)械結(jié)構(gòu)上的缺陷,播量檢測(cè)的懸架結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定,田間測(cè)試過(guò)程中懸架容易因振動(dòng)而引起隨機(jī)擺動(dòng)沖擊,導(dǎo)致隨機(jī)測(cè)量誤差較大,動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)變差。本文最后提出了一種機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S223.24
【圖文】：

逡逑美國(guó)滿(mǎn)勝（ＭＯＮＯＳＥＭ）公司，研發(fā)了邋６行免耕播種機(jī)，如圖１－１所示。利用氣逡逑吸式排種，達(dá)到精準(zhǔn)排肥，并利用調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)種子的大小和形狀不同，利用獨(dú)特逡逑設(shè)計(jì)，針對(duì)不同顆粒大小的種子和肥料，精準(zhǔn)排肥，實(shí)現(xiàn)不同施肥量大小的調(diào)節(jié)。其逡逑結(jié)構(gòu)精密，因?yàn)榇搜b置可以精量播種，取得了良好的效果。但是僅僅通過(guò)漏播的程度逡逑來(lái)判定播量大小。逡逑W■~枺鉅誨邋義希齲齲蟈義賢跡保泵攔停希危希櫻牛灣澹緞忻飧ブ峙歐駛義希疲椋紓澹保卞澹裕瑁邋澹眨睿椋簦澹溴澹櫻簦幔簦澹簀澹鰨椋睿簀澹螅椋澹潁錚鰨簀澹

本文編號(hào)：2714548