1、本文以基于處方圖(Map-based)的變量施肥作業(yè)系統為研究對象，針對我國普遍使用的槽輪式固體顆粒肥料施用機械，研究基于電液比例控制的變量施肥控制技術、低成本地速信號采集處理方法、適合農機機載環(huán)境的嵌入式作業(yè)控制終端和作業(yè)導航等變量施肥系統關鍵技術，并基丁ISO 11783和定制的應用層協議構建分布式變量施肥作業(yè)系統原型，在此基礎上，進行基于處方圖的變量施肥作業(yè)系統動靜態(tài)試驗和誤差分析。主要研究內容包括： 1．在研究分析CAN

2、總線技術和農田作業(yè)機械現場總線技術的基礎上，按照農田作業(yè)機械分布式控制系統和ISO 11783協議，以多主通信方式設計了系統的通信流程和系統應用層通信協議，包括系統總線數據包PDU標識符編碼規(guī)則和報文編碼方法，設計了由機載作業(yè)控制終端、變量施肥控制器、測速模塊和導航指示控制模塊等ECU單元構成的分布式變量施肥作業(yè)系統原型。 2．研究基于電液比例閥控馬達的槽輪排肥機構驅動控制方法，進行電液比例閥控馬達系統計算選型，設計試制了整體式

3、閥控馬達液壓系統，并構建了系統的數學模型和仿真模型。開發(fā)了一種基于DSP、具有總線接口的變量施肥控制器，實現增量式PID控制方法。對槽輪式排肥控制系統進行性能試驗，結果表明：對試驗選用的尿素、復合肥和磷酸二銨等三種顆粒肥料，槽輪有效工作長度和排肥軸轉速對排肥性能均有顯著影響；隨著排肥軸轉速加大，排肥量呈線性增加。對于尿素而言，較低的工作轉速(＜50rpm)將會增加排肥不均性，轉速對磷酸二銨和復合肥排肥均勻性影響不大。通過性能試驗，得出了

4、尿素、磷酸二銨、復合肥的排肥控制曲線。 3．為了研究不同測速方法在農田作業(yè)環(huán)境卜的性能，選用多背勒雷達、霍爾元件、RTK-GPS、RTD-GPS和單點定位GPS五種不同測速方法，在麥地、翻耕地、朱耕地和水泥地等4種典型地表環(huán)境下進行農田作業(yè)機械測速性能對比分析試驗。試驗結果表明：AgGPS132和AgGPS332輸出的速度值變異系數較大，雷達與霍爾元件傳感器輸山的速度值比較平穩(wěn)，與平均速度接近。雷達測速受植被覆蓋的影響比較顯著，

5、霍爾元件在翻耕地的地表情況下變異系數比較大，在水泥地上變異系數最小。在作業(yè)機械加速和減速過程中，GPS測速延遲和速度誤差比較大。設計開發(fā)了一種具有總線接口的霍爾元件低成本測速單元模塊，能滿足變量施肥、施藥等農田精準作業(yè)測速需要。 4．開發(fā)了基于PC104模塊、具有CAN總線接口的農機機載嵌入式作業(yè)控制終端。定制基于WinCE.net的實時多任務操作系統，實現本地Boot Loader、Hive-based注冊表和多種通信、存儲設

6、備驅動的配置，形成了軟硬件一體化的農機機載作業(yè)控制終端。按照面向對象的設計思想，設計開發(fā)了變量施肥和作業(yè)導航軟件，并實現了實時處方圖識別算法、平行作業(yè)導航和導航線自動捕捉算法。 5．參考ASAE S341.2顆粒肥料施用機械均勻性測試方法，對研制的分布式變量施肥系統進行試驗研究。進行較低施肥量(75Kg/ha)和較高施肥量(225Kg/ha)的常量施肥試驗，總體施肥變異系數分別為16.83％和8.08％，與目標施肥量相比，平均施

7、肥誤差分別為2.98％和1.05％；在施肥機行駛方向上施肥量變異系數分別為11.105％和3.764％。進行施肥量從0到375Kg/ha的變量施肥試驗，系統施肥位置滯后約為3.57m，施肥變化延遲時間約為1.84秒。此外，使用本系統進行田問實際變量施肥作業(yè)，結果表明：目標施肥處方圖和實際施肥分布圖具有較好的空間一致性，系統能夠滿足基于處方圖的變量施肥作業(yè)需要。針對基于處方圖的變量施肥系統，構建了一種可以量化計算系統施肥時間延遲的模型，為