肥料顆粒流摻混與時滯排肥模型及預測控制研究.pdf

1、配比變量施肥是精準農(nóng)業(yè)的重要組成部分，合理利用化肥及研究施肥技術對農(nóng)業(yè)發(fā)展有著非常積極的意義?，F(xiàn)有變量施肥僅能在線調(diào)整一種復合肥或單元肥料的排肥量，無法實時調(diào)整氮磷鉀配比，難以滿足土壤和作物的差異化需求。項目針對配比變量施肥進行研究，預在理論上揭示不同尺度的肥料顆粒流摻混機理，實現(xiàn)主要營養(yǎng)元素配比和施肥量的在線精確控制，從而提高肥料利用率、減少施肥量，推動精準變量施肥的發(fā)展。
　　本文提出一種配比變量施肥裝置，裝置由三個肥箱、三個

2、排肥器、三個落肥管、一個摻混腔和一個波紋管組成。應用顆粒離散元法并建立該裝置的三維離散元模型，選取三種常用的氮肥、鉀肥及磷肥對其摻混過程進行研究。然后分別對裝置配置不同摻混腔形狀、不同落肥管高度及不同波紋管內(nèi)徑時進行模擬仿真。追蹤記錄肥料顆粒在裝置中的軌跡、速度及碰撞過程，探究肥料顆粒的摻混規(guī)律及影響肥料混合的因素。計算落到地面后三種肥料的配比標準差，以此作為評判肥料混合均勻度的標準，對配比變量施肥裝置的各結構做出優(yōu)化。
　　為驗

3、證上述仿真結果，課題設計完成一排肥裝置試驗平臺，該平臺包括機架的設計、肥料傳送裝置的設計、數(shù)據(jù)處理設備的應用與控制系統(tǒng)的設計。試驗時借助高速攝像機，對裝置中肥料顆粒的運動過程進行實時拍攝，通過圖像分析軟件進一步分析外槽輪轉(zhuǎn)速、不同摻混腔、不同落肥管高度及不同波紋管等對排肥過程的影響。同時結合仿真與試驗，探究排肥系統(tǒng)的時滯特性，給出轉(zhuǎn)速與排肥量的關系曲線，為在實際工作中修正系統(tǒng)作業(yè)誤差、調(diào)整氮磷鉀三種肥料的施肥量與配比提供依據(jù)。