施印炎　陳　滿　汪小旵,3　MORICE O O　李成光　丁為民,3

(1.南京農(nóng)業(yè)大學工學院， 南京 210031； 2.農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所， 南京 210014；3.江蘇省現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)技術與裝備工程實驗室， 南京 210031)

0　引言

作為主要糧食作物之一，水稻的合理施肥能夠有效促進生長，提高相應的生物量和產(chǎn)量[1-3]。變量施肥作為合理分配肥料養(yǎng)分的有效手段之一，成為實施精確農(nóng)業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)。水稻作物因其特殊的水田生長模式，大部分施肥方式仍停留在人工作業(yè)，耗時、費力、不均勻，急需提高水稻施肥作業(yè)機械化水平[4]。大幅寬圓盤式變量撒肥機提高了施肥工作效率和肥料利用率，減少了人工投入，降低了生產(chǎn)成本，成為水稻地表追肥的主要作業(yè)方式[5-6]。

大面積農(nóng)場種植模式的歐美等發(fā)達國家，早在20世紀已經(jīng)對離心式撒肥機展開大量的研究[7-10]。OLIESLAGERS等[11]研究了出肥孔口位置和圓盤轉速等結構參數(shù)對圓盤式撒肥機撒肥分布的影響，建立肥料顆粒運動模型并設計了模型控制系統(tǒng)，通過驗證對比試驗證明數(shù)學模型的有效性；CAMPELL等[12]設計了一種基于液壓流量比例閥控制的雙圓盤撒肥機，對采用開、閉環(huán)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構分別進行不同施肥量的排肥性能試驗，驗證控制系統(tǒng)的準確性和顆粒分布均勻性；COETZEE等[13]通過建立果園離心式施肥機的離散元仿真模型，研究孔口流量、葉片傾角等結構參數(shù)對撒肥一致性的影響，試驗表明離散單元法(Discrete element method,DEM)仿真模型具有很好的預測效果。近年來，國內(nèi)對離心圓盤式施肥機研究相繼有了一定的成果[14-16]。陳書法等[17]為解決水田變量撒肥技術相對落后的問題，設計了一種高地隙自走式變量撒肥機，研究了整機關鍵結構參數(shù)以及變量控制系統(tǒng)，通過場地和田間試驗驗證整機工作性能；呂金慶等[18]針對撒肥機拋撒不均勻問題，設計了一種錐盤葉片偏置式撒肥裝置，通過旋轉正交試驗對撒肥裝置結構參數(shù)進行優(yōu)化，滿足馬鈴薯撒肥作業(yè)最佳要求；胡永光等[19]設計了一種適用于茶園的偏置式窄行距撒肥離心盤，利用EDEM軟件建立離散元仿真模型，通過虛擬試驗分析優(yōu)化工作參數(shù)、臺架試驗驗證回歸模型的預測精度。目前已開展的對離心撒肥機的研究主要集中在裝備的結構設計以及參數(shù)優(yōu)化對撒肥性能的影響，對變量控制系統(tǒng)研究主要參考槽輪式基于處方圖技術的精準變量施肥，缺乏基于傳感器和水稻實時生長信息的變量均勻撒肥控制技術。

本文參考課題組研制的基于光譜技術的冬小麥精準變量追肥機[20-21]，針對華南稻麥輪作區(qū)少壓損、大寬幅、高效率、低成本等水稻地表施肥農(nóng)藝要求，設計一種基于水稻實時生長信息的雙圓盤離心勻肥罩式地表變量撒肥機。主要對撒肥機關鍵結構參數(shù)進行設計，研究分析檢測、控制、決策系統(tǒng)，并通過試驗驗證撒肥性能，尋求最優(yōu)的撒肥作業(yè)工作參數(shù)組合，實現(xiàn)單次軌跡撒肥有效幅寬大于24 m的水稻高效、準確、均勻撒肥。

1　整機結構與工作原理

1.1　整機結構

基于光譜技術的雙圓盤離心勻肥罩式水稻地表變量撒肥機整體結構如圖1所示，主要由光譜傳感器、無線通信系統(tǒng)、車控制終端(CPU)、行走系統(tǒng)、撒肥裝置、控制系統(tǒng)等部件組成，整機主要技術參數(shù)如表1所示。

圖1　離心式變量撒肥機整機結構圖Fig.1　Structure diagram of centrifugal variable-rate fertilizer spreader1.光譜傳感器　2.車速傳感器　3.車載CPU　4.控制系統(tǒng)　5.行走系統(tǒng)　6.傳動系統(tǒng)　7.肥箱　8.撒肥盤

1.2　工作原理

水稻地表變量撒肥機為拖拉機三點懸掛式牽引，PTO驅(qū)動一對反向撒肥圓盤，單次軌跡撒肥有效幅寬大于24 m，通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)分別調(diào)整圓盤轉速和撒肥開度，自動化程度高，撒肥分布均勻，有效提高生產(chǎn)效率和肥料利用率，適用于大規(guī)模稻麥輪作區(qū)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)種植。撒肥過程中，無線串口模塊將Greenseeker光譜檢測系統(tǒng)實時獲取的水稻冠層NDVI值傳輸給車載控制終端，運行設置的變量施肥專家決策系統(tǒng)，基于優(yōu)化的Ruan模型生成實時目標需肥量，結合傳感器反饋的當前整機行走速度、圓盤轉速以及肥箱開度信息，經(jīng)決策系統(tǒng)指導核心控制器(STM32單片機)驅(qū)動步進電動機控制排肥開度，在線調(diào)整作物實時施肥量，實現(xiàn)相對意義上的水稻精準變量施肥。

表1　主要技術參數(shù)Tab.1　Technical parameters of fertilizer spreader

2　撒肥裝置結構設計

2.1　撒肥圓盤結構設計

撒肥圓盤作為離心式撒肥機的核心部件，主要由撒肥盤、葉片、勻肥罩等組成，如圖2a所示。根據(jù)撒肥機結構尺寸，設計撒肥圓盤直徑為620 mm，為增大撒肥有效幅寬，設計截面為錐形，錐角α范圍0°～10°；選用常見的雙撒肥葉片布置，互呈180°，與圓錐對心母線的夾角(葉片傾角)β可以通過緊定螺釘調(diào)節(jié)，葉片傾角β一般取6°～20°[17]；結合上述錐形撒肥圓盤直徑和葉片分布，設計的勻肥罩為柱形罩底部開口分料，其直徑240 mm(厚5 mm)，高80 mm，開口高度45 mm，位于兩葉片中心位置，顆粒肥料在離心力作用下不斷地從勻肥罩出料口流出，被依次到達的撒肥葉片拋灑出去，有助于均勻撒肥。

圖2　撒肥圓盤和肥量調(diào)節(jié)裝置結構圖Fig.2　Structure diagrams of centrifugal disc and fertilizer regulating device1.葉片　2.勻肥出口　3.勻肥罩　4.圓盤　5.齒輪齒條機構　6.步進電動機　7.連桿　8.動盤　9.定盤

2.2　撒肥量調(diào)節(jié)機構設計

施肥量調(diào)節(jié)機構作為變量撒肥機的關鍵部件，其結構如圖2b所示，主要包括步進電動機、齒輪齒條機構、連桿、動定圓盤、角位移感器、限位行程開關等零部件。根據(jù)下位機決策的目標施肥量信息，通過控制步進電動機驅(qū)動齒條連桿機構調(diào)節(jié)由動盤和定盤構成的下料口相互位置，從而控制下肥口大小(流量0～500 g/s)，調(diào)節(jié)排肥流量。DELIXI LXJM1-8108型限位開關與上位機協(xié)調(diào)工作控制動盤的極限位置角度，即排肥量最大、最小值；WDD35D-4 5k型角度位移傳感器直接檢測動盤當前位置轉角，換算為即時排肥流量，實時傳送至車載CPU人機交互界面顯示；選用常見的控制相對簡單而性能準確可靠的57HBP76AL4型步進電動機，額定電流3 A，輸入直流電壓10～48 V，靜扭矩1.5 N·m，歩距角1.8°，配備相應的HYQD40-5742型數(shù)字式驅(qū)動器。

圖3　肥量調(diào)節(jié)裝置與減速機構示意圖Fig.3　Schematic diagrams of fertilizer regulating device and retarding mechanism

根據(jù)撒肥量調(diào)節(jié)裝置工作原理，運動分析時將其簡化為偏置式曲柄滑塊機構[22]，如圖3a所示，建立坐標系。圖中e為偏心距，mm；r1為曲柄長度，mm；r2為連桿長度，mm；l為滑塊移動距離，mm；α為曲柄轉角，(°)；β為連桿轉角，(°)。由運動分析圖可知，滑塊移動距離l為

l=r1cosα+r2cosβ

(1)

對時間t求導，得滑塊移動速度

(2)

由圖可得r1sinα=r2sinβ+e，對時間t求導得

(3)

(4)

在已知滑塊速度v或位移l的情況下可以反演計算出曲柄的角速度ω1，從而得出動盤轉角。根據(jù)機械原理，齒輪齒條傳動機構中齒條的移動速度為

(5)

式中d——齒輪分度圓直徑，mm

n1——曲柄轉速

2.3　圓盤驅(qū)動裝置和肥箱設計

離心式撒肥機整機驅(qū)動力來自牽引拖拉機PTO輸出軸，通過二級錐齒輪減速器將驅(qū)動力傳遞至兩撒肥圓盤轉軸，轉向相反，根據(jù)理論力學知識，通過相應的傳動比計算出圓盤轉速，傳動路線如圖3b所示。撒肥機牽引拖拉機動力參考文獻[23]中的輸出功率經(jīng)驗公式來選取。

為了減少停車裝肥次數(shù)，提高撒肥機單次撒肥效率，設計的肥量總容積為1 500 L，左右相互獨立，肥箱形狀為回字形倒四棱柱，且增加過濾網(wǎng)，防止塊狀肥料和雜質(zhì)進入肥箱，增強顆粒肥料的流動性，降低堵塞率。

3　控制系統(tǒng)設計

3.1　光譜檢測裝置設計

基于傳感器的離心式水稻變量施肥機根據(jù)采集的作物冠層歸一化植被指數(shù)(NDVI)進行施肥決策。光譜采集檢測系統(tǒng)主要由6個相互間隔0.4 m的GreenSeeker傳感器、1個信號協(xié)調(diào)器Interface Module、12 V電源和高度可調(diào)支架組成，以保證傳感器光源距離作物冠層0.8～1.2 m(圖1)。系統(tǒng)以主動遙感的方式(紅光波段671±6 nm、近紅外光波段780±6 nm)將采集的水稻冠層生長信息光信號轉換為通過CAN總線傳輸?shù)碾娦盘栔羺f(xié)調(diào)器，數(shù)據(jù)經(jīng)過無線串口通信模塊E61-TTL-1W遠程發(fā)送給車載CPU，進行施肥決策。

作為整個施肥過程最基本的環(huán)節(jié)，光譜檢測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準確性和代表性尤為重要，采樣頻率是關鍵。樣本量越大，數(shù)據(jù)越準確越具有代表性，但是數(shù)據(jù)處理對系統(tǒng)軟硬件要求越高；樣本量越小，數(shù)據(jù)處理越快，但是無法客觀反映區(qū)域作物長勢空間差異性。GreenSeekerRT200采樣頻率范圍f在0.7～3.33 Hz之間，在能夠保證采樣數(shù)據(jù)一定準確性(NDVI值變異系數(shù)Cv)、不影響系統(tǒng)硬件性能的情況下，采用克里斯琴森均勻系數(shù)評價采樣頻率對NDVI值變異系數(shù)的影響，確定最佳采樣頻率[21]。采樣試驗如圖4所示，結果如表2所示，克里斯琴森均勻系數(shù)計算式為

(6)

式中n——樣本數(shù)量

fi——第i個樣本NDVI值

圖4　光譜數(shù)據(jù)采樣試驗Fig.4　Picture of sampling test for spectrum data

表2樣本分布均勻系數(shù)和變異系數(shù)與采樣頻率的關系

Tab.2Relationshipbetweensamplingfrequencyanddistributionuniformitycoefficientandvariationcoefficient %

采樣頻率f/Hz參數(shù)試驗地塊人工撒肥傳統(tǒng)機撒變量機撒0.8Cu92.3490.8693.6493.7292.1691.7594.2691.8792.43Cv15.7516.3414.2914.7613.6415.0710.7512.4314.821.2Cu91.8491.3190.6792.4691.7293.5393.0793.7291.67Cv14.3815.7614.2514.5313.7414.2613.2514.0315.071.6Cu90.4891.5290.0391.5490.9691.0392.4191.7292.64Cv14.0613.8714.3513.2712.4614.8212.0811.5613.722.0Cu89.4690.7288.3791.5390.4691.7292.4890.3791.05Cv11.5212.8714.6912.7513.0912.9110.8512.0611.752.4Cu87.5186.7288.9189.7790.3589.7190.2891.0689.43Cv10.8412.6711.7311.6412.8110.9211.8910.7514.862.8Cu89.7285.4984.6189.7886.3488.9691.7290.4186.75Cv7.689.7211.5610.4812.689.756.6710.819.76

圖5　變量撒肥機控制系統(tǒng)框圖Fig.5　Block diagram of control system for variable-rate fertilizer spreader

分別對人工撒肥、傳統(tǒng)施肥機均衡撒肥、變量施肥機按需撒肥3個不同的對照區(qū)進行隨機采樣試驗，由表2可以看出，樣本分布均勻系數(shù)最大為94.26%(變量機撒區(qū))、最小為84.61%(人工撒肥區(qū))，變異系數(shù)最大值為16.34%(人工撒肥區(qū))、最小值為6.67%(變量機撒區(qū))，說明采樣頻率f對分布均勻系數(shù)影響不大，而對變異系數(shù)影響顯著。根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，為保證3個不同的對照區(qū)樣本分布均勻系數(shù)大于等于90%，變異系數(shù)小于等于15%，選取系統(tǒng)采樣頻率f=1.6 Hz。

3.2　控制系統(tǒng)硬件設計

控制系統(tǒng)作為離心式水稻變量施肥機核心，主要由硬件和軟件組成，完成傳感器信息采集、通信、存儲，對執(zhí)行機構的實時控制以及人機交互界面的顯示?？刂葡到y(tǒng)硬件部分如圖5所示，主要包括電源、穩(wěn)壓模塊、GPS模塊、傳感器模塊、無線通信模塊、核心控制器模塊、驅(qū)動器模塊、車載控制終端、人機交互模塊等。

電源選用24 V、36 A·h的鋰電池為整個控制系統(tǒng)獨立供電，通過穩(wěn)壓模塊分配到不同的用電元件，不受外在因素干擾；核心控制器選用STM32F103系列作為主控制芯片，接收通過無線通信模塊E61-TTL-1W傳輸?shù)墓庾V數(shù)據(jù)進行解析決策，車載控制終端Windows操作系統(tǒng)計算出水稻實時目標需肥量，結合霍爾傳感器采集的拖拉機車速、編碼器采集的雙圓盤轉速、角度傳感器采集的肥箱開度反饋信息，指導核心控制器PWM控制電動機驅(qū)動模塊，從而調(diào)節(jié)肥箱開口角度，控制施肥量。GPS模塊ATK-NEO-6M-V23用于實時定位當前施肥機所處的作業(yè)位置，可輔助完成車速檢測；人機交互顯示模塊選用基于ARM的WAT-T8060-104組態(tài)多功能一體機，10.4 in TFTLCD顯示屏完成采集信息的顯示和存儲，發(fā)送相應的作業(yè)參數(shù)指令。

3.3　控制系統(tǒng)軟件設計

控制系統(tǒng)程序采用C語言在KeilμVision5開發(fā)環(huán)境中進行編程，由主程序調(diào)用若干相應的模塊子程序?qū)崿F(xiàn)整個施肥控制過程，控制流程如圖6所示。系統(tǒng)供電，施肥作業(yè)開始后，GPS子程序被調(diào)用獲取當前位置信息，光譜信息檢測子程序被調(diào)用獲取水稻實時生長信息，系統(tǒng)調(diào)用施肥模型子程序計算目標需肥量，結合調(diào)用的相應傳感器模塊子程序監(jiān)測信息(車速、圓盤轉速、肥箱開度)，根據(jù)決策模型確定當前有效作業(yè)幅寬對應的撒肥面積所需的目標施肥量，主程序根據(jù)目標施肥量調(diào)用步進電動機驅(qū)動器模塊子程序，控制步進電動機調(diào)節(jié)撒肥量大?。粚崟r位置、光譜數(shù)據(jù)、行走速度、肥箱開度、圓盤轉速、施肥量等信息通過人機交互模塊子程序顯示和存儲；判斷模塊子程序連續(xù)監(jiān)測撒肥動作是否繼續(xù)，如需繼續(xù)則重復以上工作循環(huán)。

4　性能試驗

為評價變量撒肥機撒肥分布均勻性和施肥量準確性，對變量撒肥機進行性能試驗。

4.1　試驗條件

圖6　控制系統(tǒng)流程圖Fig.6　Flowchart of control system

試驗于2017年4月在江蘇鹽城鹽海拖拉機制造有限公司試驗基地進行，天氣晴，氣溫15～25℃，風速小于2.0 m/s(符合ASAE標準允許試驗風速)，地面相對平整，試驗地面積 500 m2，空氣相對濕度 42%，土壤絕對含水率 21%；試驗材料為南方常用的復合顆粒肥料，南京正美實農(nóng)化有限公司生產(chǎn)，含水率為1.03%，顆粒直徑均值為4.02 mm；測試方法及指標參照GB/T 5262—2008《農(nóng)業(yè)機械試驗條件測定方法的一般規(guī)定》以及ISO 5690和ASAE S314.2所規(guī)定的離心式撒肥機試驗方法，圖7為撒肥機性能試驗圖。

圖7　撒肥性能試驗Fig.7　Performance test of spreading fertilizer

4.2　試驗方法

撒肥作業(yè)時，在試驗區(qū)域內(nèi)(30 m×14 m)鋪放塑料薄膜以減少肥料浪費，在二維矩陣收集盒內(nèi)壁粘貼適量柔軟棉布料以降低因肥料彈跳造成的試驗誤差。按15×10矩陣擺放收集盒(50.8 cm×40.6 cm×10.2 cm)150個，列間隔1.5 m，行間隔0.8 m，撒肥機以一定的作業(yè)速度從橫向?qū)ΨQ中心穿過后，稱量各收集盒內(nèi)肥料顆粒(裝袋標號保存)，用于表征變量撒肥顆粒分布。每次試驗調(diào)整肥箱肥料大于總容量的50%并校準整機進入相應的工作狀態(tài)，變量撒肥機在穩(wěn)定區(qū)啟動后進入測定區(qū)(收集盒區(qū)域)，最終有一段停止區(qū)，以保證測定區(qū)域試驗準確性。

針對變量撒肥機施肥質(zhì)量和施肥可靠性要求，選擇影響變量撒肥效果的主要作業(yè)參數(shù)：出口排肥流量、撒肥圓盤轉速、整機前進速度為試驗因素，定點收集試驗區(qū)域內(nèi)肥料顆粒，以撒肥有效幅寬內(nèi)顆粒分布變異系數(shù)為評價指標1，表征變量施肥機撒肥分布均勻性，以單位面積施肥量誤差為評價指標2，表征變量撒肥機施肥量準確性。根據(jù)設計方案，參考文獻[15，18]中變量撒肥裝備性能作業(yè)參數(shù)，施肥機械作業(yè)速度v1范圍為0.6～1.8 m/s，圓盤轉速范圍為300～1 000 r/min，排肥流量q范圍為0～500 g/s，在實際變量施肥作業(yè)的基礎上，選取合適的因素水平，設計三因素三水平正交試驗(L9(34))，因素水平如表3所示。分別計算肥料顆粒分布變異系數(shù)和單位面積撒肥量誤差評價變量施肥機撒肥性能，每組試驗重復3次取平均值，試驗指標計算公式為

(7)

式中γ——單位面積撒肥量誤差，%

M——試驗區(qū)域內(nèi)肥料顆?？傎|(zhì)量，g

S——試驗區(qū)域面積，m2

Q——理論目標施肥量，g/m2

(8)

其中

式中Cv——顆粒分布變異系數(shù)，%

SD——肥料顆粒質(zhì)量標準差，g

Xi——第i個收集盒肥料顆粒質(zhì)量，g

m——收集盒數(shù)量

表3　正交試驗因素水平Tab.3　Factors and levels of orthogonal test

4.3　試驗結果與分析

上述性能正交試驗方案與結果如表4所示，A、B、C分別為q、n、v1水平值。

由表4中極差分析可知，對于不同的評價指標，影響因素的顯著性不同。評價指標以撒肥顆粒分布變異系數(shù)Cv優(yōu)先時，影響Cv的主次順序為A、B、C，選擇較優(yōu)的水平組合為A1B3C2，顆粒分布變異系數(shù)Cv隨著因素A的增大而增大，隨著因素B的增大而減小，隨著因素C的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢；評價指標以撒肥量誤差γ優(yōu)先時，影響γ的主次順序為B、A、C，選擇較優(yōu)的水平組合為A2B2C2，撒肥量誤差γ隨著A、B、C各因素的增大都呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。

方差分析結果見表5，由Cv的方差分析可以看出FA>FB>FC，表明因素A對變異系數(shù)Cv影響最為顯著，因素B影響次之，因素C影響最小(P<0.05)；由γ的方差分析可以看出FB>FA>FC，表明

表4　正交試驗設計與結果Tab.4　Results of orthogonal test

因素B對撒肥量誤差γ影響最為顯著，因素A影響次之，因素C影響最小(P<0.05)，與極差分析結果一致。綜合極差分析和方差分析結果，根據(jù)不同的評價指標，選擇的最優(yōu)因素水平組合不同。Cv優(yōu)先時，選取A1B3C2組合最優(yōu)，Cv=12.67%，γ=12.47%；γ優(yōu)先時，選取A2B2C2組合最優(yōu)(未出現(xiàn)在正交試驗方案中)，另外增加一組試驗方案A2B2C2，Cv=13.82%，γ=9.54%。比較不同評價指標優(yōu)先時最佳組合方案，參考相關標準對撒肥機械作業(yè)要求[15](Cv≤15%，γ≤10%)，選取相對更優(yōu)的因素水平組合A2B2C2，即排肥流量q=300 g/s，圓盤轉速n=600 r/min，行走速度v1=1.2 m/s，施肥機整機撒肥性能最優(yōu)。

表5　方差分析Tab.5　Analysis of variance

注：** 為極顯著，*為顯著。

4.4　田間試驗

為了驗證上述正交性能試驗最佳因素水平組合的準確性，提高變量撒肥機撒肥性能，于2017年6月在江蘇省東臺金滿穗農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司水稻試驗基地進行田間試驗，天氣晴，氣溫25～36℃，風速小于2.0 m/s，試驗地面積1.3 hm2，空氣相對濕度31%，試驗方法與4.2節(jié)一致，圖8所示為撒肥機田間試驗。

圖8　田間驗證試驗Fig.8　Picture of field validation test

試驗過程中，調(diào)節(jié)撒肥機工作參數(shù)到最佳水平：排肥流量q=300 g/s，圓盤轉速n=600 r/min，行走速度v1=1.2 m/s，進行6組重復性試驗(6塊試驗地)，試驗結果如表6所示。試驗結果表明，田間撒肥顆粒分布變異系數(shù)Cv最大為15.71%，最小為12.13%，均值為13.97%，與性能試驗誤差均值為9.19%；田間撒肥量誤差γ最大值為10.76%，最小值為8.24%，均值為9.46%，與性能試驗誤差均值為9.25%。評價指標滿足相關規(guī)定對施肥機械作業(yè)要求[24]，表明設計的離心式變量施肥機提高了撒肥分布均勻性和施肥量準確性，為離心式撒肥機傳統(tǒng)的經(jīng)驗式施肥提供了一定的理論基礎。

表6　田間試驗結果Tab.6　Results of field test　%

5　結論

(1)針對目前水稻變量追肥作業(yè)均勻性、準確性要求，設計了一種基于傳感器的雙圓盤離心勻肥罩式水稻地表變量施肥機，開發(fā)配套的變量施肥作業(yè)控制系統(tǒng)，開展相應的排肥性能試驗，實現(xiàn)水稻高效、準確、均勻變量撒肥。

(2)以STM32F103為核心控制器，集成各傳感器數(shù)據(jù)信息，協(xié)調(diào)反饋信息，結合施肥策略模型，響應目標需肥量，經(jīng)過決策系統(tǒng)指導步進電動機控制排肥開度，在線調(diào)整作物實時施肥量，實現(xiàn)相對意義上的水稻精準變量施肥。

(3)撒肥性能試驗結果表明，撒肥機作業(yè)參數(shù)排肥流量A、圓盤轉速B、行進速度C對于不同的評價指標的影響顯著性不同。以顆粒分布變異系數(shù)Cv為評價指標，影響主次因素為A、B、C，最佳因素水平組合是A1B3C2；以施肥量相對誤差γ為評價指標，影響主次因素為B、A、C，最佳因素水平組合是A1B3C2；比較不同最佳組合方案，選取相對更優(yōu)的因素水平組合A2B2C2，即q=300 g/s，n=600 r/min，v1=1.2 m/s時，Cv=13.82%，γ=9.54%，施肥機整機撒肥性能最優(yōu)。

(4)田間試驗結果表明：在最優(yōu)的撒肥作業(yè)參數(shù)組合條件下，變異系數(shù)Cv均值為13.97%，與性能試驗誤差均值為9.19%；撒肥量誤差γ均值為9.46%，與性能試驗誤差均值為9.25%。滿足國標相關規(guī)定對施肥機械作業(yè)要求，表明設計的離心式變量施肥機能夠提高撒肥分布均勻性和施肥量準確性，為離心式撒肥機傳統(tǒng)經(jīng)驗式施肥提供了一定技術支持。

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