农业机械学报

作者：刘林,李扬,杨坤,苑进,郝明

单位：山东农业大学;山东省园艺机械与装备重点实验室,山东农业大学;山东省园艺机械与装备重点实验室,山东农业大学;山东省园艺机械与装备重点实验室,山东农业大学;山东省园艺机械与装备重点实验室,山东农业大学,

关键词：大田; 灌溉施肥; 移动式一体机; 时间分配模型; 切换控制

基金：山东省农业重大应用技术创新项目、山东省重点研发计划项目(2017CXGC0206)、国家自然科学基金项目(51675317)和山东省“双一流”奖补资金项目(SYL2017XTTD14)

为提高大田施肥精度和水肥利用效率，进一步促进灌溉施肥技术在大田中的应用，设计了大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机并进行样机试验。首先，对一体机的移动式行走架、精量配肥装置和首部枢纽装置进行机械设计。其次，基于作物不同生长期所需水肥量，结合实时测定土壤墒情信息，设计3段式全自动灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态计算方法；建立母液浓度动态调控数学模型，针对不同类型颗粒肥溶解时间差异问题，设计一种含Smith预估器的PID切换控制方法快速稳定母液浓度，并通过Simulink对控制方法进行仿真验证；在此基础上，设计并实现一体机的中央控制系统，集成灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态调控方法，实现全自动灌溉施肥功能和母液浓度精准调控；最后，在大田环境中对试制样机开展灌溉施肥试验，测定注肥口电导率（EC）响应曲线并进行分析，结果表明：EC响应曲线呈3段式变化，表明一体机能够按设计的时间分配模型对大田作物进行全自动作业；施肥阶段EC值平稳，误差波动幅度小，过渡时间短、坡度陡、超调量小，表明针对不同类型的颗粒肥，提出的切换控制方法可以快速稳定母液浓度。

来源：2019年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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