施化肥是增加土壤养分,改善作物生长发育条件的重要措施,在我国西南山地丘陵地区,由于地理环境因素,大中型施肥机械难以使用。常用的小型施肥机排肥器有外槽轮式、水平螺旋式等;肥料的物理特性对此类排肥器的排肥性能影响较大,施肥作业时容易出现肥料架空、堵塞等引起的“断条”即漏施现象。于是,长期以来农作物的施肥仍然以人工施肥为主,存在劳动强度大、施肥量随意性大、均匀性差等问题。因此,有必要研制一种施肥均匀性好,适用于山地丘陵地区使用的定量施肥机。为了提高施肥的利用率,降低生产成本,促进农业的可持续发展,结合我国西南丘陵地区施肥作业现状,论文对定量施肥机控制系统进行了设计与研究。采用竖直螺旋式排肥器作为定量施肥机的排肥机构,利用霍尔式传感器进行施肥机的行走速度检测,将霍尔传感器的脉冲信号经过滤波整形后得到规则的矩形波信号,设计完成以单片机为主控芯片的控制系统,利用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)调节排肥器驱动电机的端电压,从而实现定量施肥机精确排肥。根据施肥机性能设计要求,结合理论分析,对竖直螺旋式排肥器进行控制策略研究,通过对螺旋式排肥器的运动参数分析,建立控制系统的数学模型;经过排肥试验,初步拟合控制系统数学模型参数,得出排肥器的排肥量与转速之间的线性关系;采用直流减速电机作为排肥器的驱动机构,根据直流减速电机的外特性,对电机的输出转速采用闭环控制,通过实时采集排肥器的转速信号,对比反馈转速信号与目标转速,实时修正排肥器的转速。在硬件电路设计方面,采用PIC18F13K22作为主控芯片,采用N沟道MOSFET管FDN359AN和P沟道MOSFET管FDN360P作为电机控制的功率开关管。在Protel软件中完成控制系统的硬件电路绘制,在MPLAB集成开发环境中完成驱动程序的编写与调试。同时,为保证整个系统运行的可靠性,在硬件电路和软件程序上都进行了抗干扰设计。对定量施肥机进行了室外施肥均匀性试验和田间施肥试验。试验结果表明,所设计的定量施肥机控制系统达到设计要求。在正常作业速度为0.5-1.2m/s、施肥量为300-750kg/hm2(20-50kg/亩)的试验范围内,均匀性试验的最大变异系数为7.06%,田间试验施肥量的最大偏差为6.76%。能够满足施肥机对均匀性和施肥量偏差的质量评价技术规范(NY/T1003-2006)的要求。