實驗簡介：

小麥的播種施肥一體化作業(yè)及后期的變量追肥作業(yè)是精確農(nóng)業(yè)的典型作業(yè)種類，是集信息采集、機械設(shè)計、電氣控制為一體的多學科多專業(yè)綜合平臺，可服務(wù)于農(nóng)業(yè)機械化、自動化、農(nóng)業(yè)電氣化等多個專業(yè)的教學，可應(yīng)用于《學科前沿》、《農(nóng)業(yè)機械學》、《農(nóng)業(yè)機械試驗與性能檢測》、《專業(yè)綜合能力訓練》、《自動控制綜合實訓》等課程或集中性實踐教學環(huán)節(jié)的教學之中。使自動化、電氣工程、農(nóng)業(yè)工程等不同學科的專業(yè)知識通過特色應(yīng)用背景進行關(guān)聯(lián)融合，體現(xiàn)農(nóng)業(yè)大學工科專業(yè)培養(yǎng)特色；顯化農(nóng)業(yè)工程學科、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)前沿研究領(lǐng)域知識，拓展學生學術(shù)視野，鍛煉跨界學術(shù)思維；通過實驗項目設(shè)計，培養(yǎng)學生分析和解決復(fù)雜工程技術(shù)問題的能力，引導(dǎo)學生樹立“學以致用、學可致用”的學習觀；通過實驗考核內(nèi)容的設(shè)計，使學生在具體實驗方法、實驗手段和實驗設(shè)備的應(yīng)用與學習過程中，達到認知行業(yè)、熟悉專業(yè)前沿知識與技能的目的。         

設(shè)計原則:

實驗整體可以分成三大模塊：工作原理及結(jié)構(gòu)認知、播量控制策略設(shè)計、變量施肥實施方案及性能測試。其中“播量控制策略的設(shè)計”模塊是播種施肥作業(yè)終端執(zhí)行機構(gòu)的技術(shù)靈魂，“施肥處方圖”模塊是為播種施肥機開展追肥作業(yè)提供作業(yè)目標的，是變量施肥作業(yè)的指揮部；“田間作業(yè)性能測試”模塊是在“播量控制策略的設(shè)計”模塊和“變量施肥處方圖”模塊的支撐下的綜合測試平臺，完成對“小麥播種，撒施底（基）肥”和“小麥追肥”兩不同生育階段的作業(yè)性能測試。三大模塊之間相互關(guān)聯(lián)和支撐呼應(yīng)，模塊內(nèi)部各實驗項目的安排上遵循由淺入深、由簡至繁和層次遞進的原則，培養(yǎng)學生分析和解決復(fù)雜工程技術(shù)問題的能力，并使學生在具體實驗方法、實驗手段和實驗設(shè)備的應(yīng)用與學習過程中，達到認知行業(yè)、熟悉專業(yè)、掌握前沿知識與技能的目的。              

課程目標:

播量控制策略設(shè)計

（1）了解外槽輪式播種施肥機的典型結(jié)構(gòu)和工作原理；

（2）學習并掌握直流電機驅(qū)動模型的實驗建模方法；

（3）學習并掌握直流電機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制方法；

（4）學習并掌握外槽輪式播量控制系統(tǒng)的控制策略。

施肥處方圖的生成

（1）了解作物冠層反射光譜信息與作物營養(yǎng)狀況之間的關(guān)系；

（2）了解典型反射光譜儀的工作結(jié)構(gòu)與原理；

（3）學習并掌握反射光譜指數(shù)的獲取方法；

（4）學習并掌握施肥處方圖的生成方法。

 田間作業(yè)性能測試

（1）了解旋耕播種施肥一體機的整機結(jié)構(gòu)和作業(yè)要求；

（2）了解基于反射光譜測量的施肥機整機結(jié)構(gòu)和作業(yè)要求；

（3）熟悉精確播種和變量施肥的概念和實施要求；

（4）學習并掌握播種施肥機作業(yè)性能評價體系和評價方法。    

實驗要求:

通過整機模型和關(guān)鍵部件的分離模型（電機驅(qū)動機構(gòu)，外槽輪播種施肥器），認知播種施肥機的典型結(jié)構(gòu)，通過動畫演示播種施肥機的工作原理。按照實際測量電機開環(huán)模型的方法，通過實驗方式獲取模型的開環(huán)響應(yīng)曲線，根據(jù)所測數(shù)據(jù)確定出模型參數(shù)，要求在每一種測試條件下，重復(fù)3次實驗，至少開展兩種不同的測試條件下（采用兩種不同的電機驅(qū)動電壓）的實驗。     

成績評定:

認知部分占20分，其中，播種施肥機結(jié)構(gòu)與原理占5分（認知一個部件得1分），反射光譜儀工作原理占5分（3個主要部件各占1分，工作原理占2分），知識測試占10分（答對一題給1分，多選題選項不全得0.5分，全對得1分，選錯不得分）。播量控制參數(shù)設(shè)計占60分，其中，電機模型參數(shù)測定占15分（計算出的參數(shù)K和T與標準參數(shù)相對誤差小于5%得15分，5%~15%之間得10分，大于15%不得分），電機轉(zhuǎn)速控制參數(shù)設(shè)計占15分（計算出的參數(shù)Ki和Kp與標準參數(shù)相對誤差小于5%得15分，5%~15%之間得10分，大于15%不得分），播量特性標定占15分（變異系數(shù)CV小于5%，標定結(jié)果參數(shù)Kq和b與標準參數(shù)之間的相對誤差小于10%，得15分，10%~15%之間得10分，超過15%不得分。若變異系數(shù)CV大于5%，則直接不得分），播量閉環(huán)控制占15分（實際轉(zhuǎn)速和理想轉(zhuǎn)速之間的相對誤差平均值和標準差小于5%，得15分。5%~15%之間，得10分。大于15%不得分）。變量施肥實施方案及性能測試占20分（完整做完田間作業(yè)，得20分）。