技术特征：
1.一种基于压电效应的化肥播撒精准变量控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)化肥变量播撒，根据化肥播撒装置的目标化肥播撒速率设定驱动电机的初始转速；(2)化肥播撒流速感知，首先，在化肥播撒装置出口处设置一安装有若干压电感应器件的接触面板，从化肥播撒装置流出的化肥落到接触面板上与接触面板发生碰撞，激发接触面板中的压电感应器件生成电信号；然后，将不同位置处的压电感应器件的电信号融合在一起得到化肥播撒整体的电信号，建立信号解析模型对电信号进行分析获得一组波峰值，对波峰值进行统计和求和；最后，利用预先标定的数据建立波峰幅值和播撒速率的映射关系，基于映射关系得到对应的化肥实际播撒速率值；(3)化肥播撒反馈控制，建立自动控制模型，将化肥实际播撒速率值与目标化肥播撒速率进行对比，获取播撒速率误差，根据播撒速率误差求得控制信号；(4)化肥播撒装置流速调整，将控制信号反馈给化肥播撒装置中用于化肥传输的驱动电机，对驱动电机的转速进行调节；(5)重复步骤(2)-(4)，直至播撒速率误差为0。2.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的化肥播撒精准变量控制方法，其特征在于：所述接触面板包括底板、均匀安装在底板顶部的若干压电感应器件和安装在底板上方的顶板；所述压电感应器件为压电薄膜传感器，所述接触面板安装在化肥播撒装置的出口处。3.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的化肥播撒精准变量控制方法，其特征在于：步骤(2)所述的“化肥播撒流速感知”，其具体包括以下步骤：(21)在化肥播撒装置出口处设置一安装有若干压电感应器件的接触面板，从化肥播撒装置流出的化肥落到接触面板上与接触面板发生碰撞，激发接触面板中的压电感应器件生成电信号；(22)信号融合(221)构造位置校正权重向量，令d＝[d1，d2，d3...d
n
]是压电感应器件的位置向量，其中，d
i
表示第i个压电感应器件距离化肥播撒装置出口的距离，则位置校正权重向量计算为d＝[d1，d2，d3...d
n
]，其中d
i
计算如下：(222)在传统多层感知机的输入端添加一层位置校正层，对结合位置校正层的多层感知机模型进行参数学习，进行固定化肥数量播撒；(223)令是不同位置压点感知器件的电压信号序列，其中，压点感知器件数量为n，表示第j个压电传感器i时刻的电压信号值；[y1，y2，y3...y
m
]是固定化肥数量模拟播撒的理论计算值，其中，y
k
表示k时刻播撒的理论计算电压信号值，w
ij
是r
i
到h
j
的权重，a
i
是h
i
到y的权重；多层感知机模型中有r
i
＝x
i
×
d
i
模型参数利用随机梯度下降方法进行参数更新，求得一组[d，w，a，a，b]，即得到用于多传感器融合的多感知机模型；(23)融合信号波峰检测(231)令[x1，x2，x3...x
m
]是融合处理后的高频电压信号采样序列，对采样点进行低通滤波，n表示采样点序号，得到输出y1，公式如下：y1[n]＝2
×
y1[n-1]-y1[n-2]+x[n]-2
×
x[n-6]+x[n-12]，n∈[1，2，...m]；(232)低通滤波，对低通滤波得到的输出y1[n]进行高通滤波，得到滤波后的信号输出y2[n]，公式如下：y2[n]＝y2[n-1]-y1[n]/32+y1[n-16]-y1[n-17]+y1[n-32]/32其中，n表示采样点序号，得到滤波输出y2[n]；(233)高通滤波，对高通滤波得到的输出y2[n]进行求导，求导公式如下：公式展开得到：y3[n]＝(2
×
y2[n]+y2[n-1]-y2[n-3]-2
×
y2[n-4])/8；(234)移动窗口平均，设计100ms的时间间隔移动窗口对y3[n]进行平均，n是窗口对应的采样点数量，z[n]是窗口平均后的压电信号数据：(235)对滤波处理后的压电信号进行波峰识别，识别出波峰位置，缓存上一个波峰以来的最大幅值h，当遇到一个波峰，判断这个波峰之前是否出现小于最大幅值h一半的点，如果是，则新的波峰成立；如果不是，则波峰不成立，对波峰位置的集合进行保存；(24)融合信号播撒量计算，构造1000ms的时间间隔移动窗口对波峰进行统计和求和，计算窗口时间内的波峰幅值总和，利用标定数据对赋值和播撒量建立映射关系，求得转化系数，令波峰幅值总和大小为p，标定单位时间播撒量为q，则转化系数a可以表示为：当实时求得移动窗口内的波峰幅值总和p，利用转化系数a可得到当前单位时间播撒量q。4.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的化肥播撒精准变量控制方法，其特征在于：所述自动控制模型采用三重门控循环神经网络。
技术总结
本发明涉及一种基于压电效应的化肥播撒精准变量控制方法，属于变量施肥技术领域。本发明结合深度学习和信号处理理论和方法，建立波形和化肥量的信号解析模型，基于模型实现当前播撒量的监测，比较实际化肥播撒量和目标播撒量的偏差，反馈到化肥传输机构调整旋转齿轮的转速。本发明建立起化肥播撒闭环控制系统，将播撒量收敛到稳定值，从而实现化肥播撒量的精确控制，提高了肥料利用率、减少了肥料的浪费、避免了多余肥料对环境的不良影响，具有显著的经济、社会和生态效益。社会和生态效益。社会和生态效益。
技术研发人员：金洲 王雪 胡宜敏 史杨 刘洋 张佳妹 乌达巴拉 李志远 张永恒 王儒敬
受保护的技术使用者：中科合肥智慧农业协同创新研究院
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/3/22