[发明专利]基于步进电机的自动变量施肥装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于步进电机的自动变量施肥装置，包括牵引装置(1)和安装在该牵引装置(1)上的施肥机构，其特征在于：所述施肥机构包括料箱(4)与排料调节装置，该排料调节装置开设有N个排肥孔，每个排肥孔的上端通过一根导肥管(5)与所述料箱(4)相通，每个排肥孔的下端连接有一根施肥管(8)，在所述排料调节装置内还插接有调节板(9)，该调节板(9)上开设有N个与所述排肥孔相适应的过料孔，在所述调节板(9)的一侧设有齿条，该齿条与步进电机(10)转动轴上的齿轮啮合，通过步进电机(10)带动调节板(9)左右移动改变排肥孔的开度实现变量施肥。

2.根据权利要求1所述的基于步进电机的自动变量施肥装置，其特征在于：在所述牵引装置(1)上还设有速度传感器(2)和控制器(3)。

3.根据权利要求1所述的基于步进电机的自动变量施肥装置，其特征在于：所述排料调节装置包括盖板(6)与底板(7)，盖板(6)与底板(7)相对开设有N个通孔，每根所述导肥管(5)的下端与盖板(6)上的一个通孔相连，每根所述施肥管(8)的上端与底板(7)上的一个通孔相连，盖板(6)盖装在底板(7)上，所述调节板(9)插接在盖板(6)与底板(7)之间。

4.根据权利要求3所述的基于步进电机的自动变量施肥装置，其特征在于：所述导肥管(5)与施肥管(8)均为圆管，且其管心线位于同一直线上。

5.根据权利要求1所述的基于步进电机的自动变量施肥装置，其特征在于：所述料箱(4)左侧壁的下端部设为斜面，该斜面的斜度为30°～60°。

6.一种如权利要求1-5所述的基于步进电机的自动变量施肥装置的控制方法，其特征在于：

步骤1：参数设置，每块地的施肥量为Q_i，每块地的长度为L_i，i＝1～n，n为待施肥的地块数；

步骤2：控制器(3)采用模糊控制算法将每块地的施肥量Q_i模糊化，然后将第i块地的施肥量Q_i与第i+1块地的施肥量Q_i+1进行比较，按照e＝Q_i+1-Q_i、和ei＝∫edt分别得出两个施肥量的误差e、误差变化率ec和误差积分ei；

步骤3：控制器(3)将步骤2所得的误差e和误差变化率ec进行模糊化处理，得到适于模糊运算的模糊量误差E与模糊量误差变化率EC；

步骤4：确立模糊控制规则表，并根据模糊控制规则表对步骤3所得的模糊量误差E与模糊量误差变化率EC进行模糊推理，查表得到调整参数的增量ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D；

步骤5：控制器(3)对步骤4所得结果分别进行逆模糊化处理，得到控制参数K_P、K_I、K_D；

步骤6：控制器(3)将步骤3所获得的误差e与误差变化率ec与步骤5所得的控制参数K_P、K_I、K_D采用非线性PID控制法进行组合，得到控制量u(t),其中u(t)＝e(17+17K_P)+ei(3+2K_I)+ec(2.7+2K_D)，然后控制步进电机(10)调节施肥机构的施肥量；

步骤7：获取装置的行进速度V，控制器(3)按照T_i+1＝L_i+1/V计算出第i+1块地对应的排肥孔开度的保持时间T_i+1；

步骤8：返回步骤2循环控制，直至全部地块施肥完成。

7.根据权利要求6所述的基于步进电机的自动变量施肥装置的控制方法，其特征在于：所述步骤7中装置的行进速度由速度传感器(2)获取。