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Detección de humedad del suelo y estrategia de control de desaceleración lineal que mejoran la precisión y estabilidad de la profundidad de zanjas para la siembra de colza

Autores: Xu, Peiru; Kou, Jianchuan; Wang, Minghang; Tu, Tianyu; Chen, Xiaoling; Luo, Jie; Hu, Jianfeng; Lei, Xiaolong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Detección de humedad del suelo y estrategia de control de desaceleración lineal que mejoran la precisión y estabilidad de la profundidad de zanjas para la siembra de colza


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales

Palabras clave

Profundidad de siembra
Contenido de humedad del suelo
Sistema de control automático
Dispositivos de zanjeo
Algoritmo de filtrado de Kalman
Topografía del suelo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 52

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La profundidad de siembra afecta significativamente la germinación de la colza, y diferentes condiciones de humedad del suelo requieren profundidades de siembra correspondientes. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos actuales de excavación no tienen en cuenta el contenido de humedad del suelo, y los equipos de excavación hidráulicos o de fuerza constante comúnmente utilizados también presentan deficiencias en estabilidad y consistencia. Para abordar estos desafíos, este estudio desarrolló un sistema de control automático de ajuste de profundidad basado en el contenido de humedad del suelo. Se introdujo un dispositivo de detección de humedad del suelo y un mecanismo deslizante innovador que mantenía el sensor de humedad del suelo en una posición relativamente estacionaria con respecto al suelo durante el movimiento del sembrador. Se diseñó un dispositivo de ajuste automático de profundidad de siembra para modular la profundidad de siembra. Se llevó a cabo una estrategia de control que incorporaba el algoritmo de filtrado de Kalman y ecuaciones de desaceleración lineal. Con una matriz de covarianza de ruido de observación (Q/R) de 0.001, un rango de desaceleración de 40 mm y una velocidad mínima de 10, el sistema de control mostró un mínimo sobrepaso (aproximadamente 4%) y un error en estado estacionario (aproximadamente 3.2 mm). Ajustó efectivamente la profundidad de excavación mientras operaba a velocidades que iban de 2 a 3.6 km/h, adaptándose con éxito a las variaciones en la topografía del suelo. Las pruebas de rendimiento del sistema revelaron que el tiempo de ajuste del sistema de control (t) fue de 534 ms y el error en estado estacionario se mantuvo dentro de 1 mm. Bajo tres condiciones diferentes de contenido de humedad del suelo, la tasa de calificación de profundidad de siembra y los coeficientes de estabilidad superaron consistentemente el 90% y el 80%, respectivamente. Esta investigación ofrece un sistema de control de ajuste de profundidad de siembra basado en el contenido de humedad del suelo, contribuyendo a una regulación de profundidad más precisa para la siembra de colza.

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