Orientador: Nelson Luis Cappelli

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola

Resumo: A operação de aplicação de fertilizante é um fator relevante na composição do custo de produção agrícola no Brasil. A desuniformidade da taxa de aplicação resulta na perda de produtividade da cultura. Além disso, o excesso de fertilizantes implica num gasto desnecessário de produto e pode...

Resumo: A operação de aplicação de fertilizante é um fator relevante na composição do custo de produção agrícola no Brasil. A desuniformidade da taxa de aplicação resulta na perda de produtividade da cultura. Além disso, o excesso de fertilizantes implica num gasto desnecessário de produto e pode ser prejudicial às plantas, bem como ao meio ambiente. Por outro lado, sua falta pode resultar em decréscimo na produtividade devido à deficiência de nutrientes. Verifica-se que há um ganho na qualidade da aplicação quando se incrementa novas tecnologias aos mecanismos dosadores, o que justifica pesquisas de novos equipamentos de dosagem de insumos. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema de controle fuzzy, em malha fechada, da taxa de aplicação de fertilizante. Para isso se desenvolveu um modelo matemático que representa o comportamento do mecanismo dosador, um sensor para medir o fluxo de fertilizante e, por fim, o projeto de um controlador do tipo fuzzy para controle da taxa de aplicação de fertilizante. A resposta do modelo matemático proposto foi a vazão mássica de fertilizante aplicado, simulado por meio do programa MATLAB. O modelo foi capaz de gerar valores significativamente próximos aos reais. O coeficiente de ajuste variou entre 89,9 e 95,4 %. O protótipo do sensor de medição de fluxo de massa de fertilizante granular conta com um duto vazado na saída do dosador de fertilizante. No interior deste tubo há um êmbolo, com uma célula de carga, que tem a função de medir a força exercida sobre o mesmo. Em função da posição do êmbolo e da força obtida pela célula de carga, pode-se definir a quantidade de fertilizante aplicado. O sensor se mostrou adequado para a aplicação proposta. O controlador foi desenvolvido na ferramenta "Fuzzy Logic Toolbox" do programa MATLAB. A variável manipulada foi a tensão de excitação do motor elétrico e as variáveis de entrada foram: o erro e o desvio do erro da taxa de aplicação atual e a taxa requerida, além da velocidade e do desvio da velocidade de deslocamento do equipamento. Pelas simulações observou-se que o sistema de controle foi capaz de corrigir a taxa de aplicação de maneira adequada. Posteriormente, com os parâmetros fornecidos pelas simulações, foi implementado o sistema de controle na bancada de testes, e se observou que o tempo médio de resposta foi de 0,32 s e o erro em regime médio foi de 3,98 %. O sistema de controle foi apropriado para a mudanças no ponto de operação bem como reduzir a característica oscilatória do mecanismo dosador helicoidal

Abstract: The operation of fertilizer application is an important factor in the composition of production costs in Brazil. The uneven application rate results in the loss of productivity when harvesting. Furthermore, the excess of fertilizer implies an unnecessary waste of product and may be harmful...

Abstract: The operation of fertilizer application is an important factor in the composition of production costs in Brazil. The uneven application rate results in the loss of productivity when harvesting. Furthermore, the excess of fertilizer implies an unnecessary waste of product and may be harmful to plants as well as to the environment. On the other hand, its lack may result in decreased of productivity due to nutrient deficiency. It appears that there is a gain in quality with increasing application of new technologies to the meter mechanism, justifying research for new equipments for fertilizer application. The aim of this study was to develop an advanced control system in closed loop rate fertilizer application. To this end, it was developed a mathematical model that represents the behavior of the metering system, a sensor for measuring the flow of fertilizer and, finally, the design of a fuzzy type controller to control the rate of fertilizer application. The response of the mathematical model was the mass flow of fertilizer applied, simulated using the program MatLab. The results were compared with experimental data. The model was able to generate significantly amount close to the actual values. The adjustment coefficient ranged between 89.9 and 95.4 %. The prototype sensor for measuring mass flow of granular fertilizer has a leaking pipe at the outlet of the feeder of fertilizer. Inside this tube is a piston with a load cell, which serves to measure the force exerted on it. Depending on the position of the piston and the force obtained by the load cell, you can set the amount of fertilizer applied. The sensor was has shown adequate for the proposed application. The controller was developed in the tool "Fuzzy Logic Toolbox" of MATLAB program. The manipulated variable was the voltage applied to the electric motor housing and the input variables were the error and deviation of the error rate of current application and required rate, beyond the speed and the deviation of the velocity of the equipment. For the simulations showed that the control system was able to fix the rate of application properly. Later, with the parameters provided by the simulations, the system was implemented to control the test bench