基于NDVI的玉米中耕变量施肥实时预测调控系统研究

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:QQ343282482
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基于作物养分信息变量施肥技术是未来农业的重要方向之一,其技术根据作物营养信息弥补前期施肥不足与不均等问题。以往变量施肥信息处理多采用处方图的形式,缺乏信息实时处理与应用,由于这一原因导致传感器变量施肥实时性无法保障,因此结合玉米中耕变量施肥农艺要求和技术指导,针对变量施肥的施肥位置准确性与实时性问题,开发快速变量施肥调控系统,并对系统调控效果进行试验验证。(1)分析变量调控系统的设计目标要求,根据玉米中耕施肥机的结构特点,结合实际作业工况和中耕追肥农艺要求,研究变量施肥基础硬件设备,在变量施肥机械基础结构上搭载系统硬件设备,利用主动遥感光谱测试技术对氮素营养诊断明确追肥量,使用CAN通讯方式传递数据信息,完成设备间信息实时共享。(2)以玉米冠层NDVI值的空间相关性为基础,验证NDVI在空间范围内存在相关趋势变化,提出预测控制理论。选择自适应三次指数预测算法对NDVI数值预测,实现数据的滤波与趋势预测,将预测NDVI数据与施肥优化算法结合,预先调控下阶段施肥量。(3)分析各变量施肥处理环节延迟滞后影响因素,引入积分分离控制算法减少超调现象;为保证施肥位置的准确性,采用滞后修正模型对其调控系统修正,通过阈值控制方法,实时计算采集点与施肥的位置;根据滞后修正模型与预测算法设计变量施肥软件,以实际功能需求完成应用程序的开发;结合仿真分析滞后修正效果,其响应跳转延迟时间0.8s,结果表明施肥位置最小值在0.2 m,达到系统控制功能与实时监测的目的。(4)开展室内台架试验分析施肥精度,以实际田间变量施肥验证系统实用性能。系统响应特性试验表明,在负载条件下设置三种不同转速,系统的启动响应时间1.1 s,超调量为8.1%,但在转速跳转变化时间在0.8 s,转速动态误差绝对值为0.85 r/min;实际田间作业液压驱动排肥理论转速与实际监测转速的平均相对误差为1.35%,变量施肥调控系统满足实时性,实现区域内精准变量施肥要求。
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