精准农业是高新技术与农业生产全面结合的一种新型农业,是现代农业的重要发展方向。精准施肥是精准农业的重要组成部分,其目的是按需施肥,使肥料投入合理,减少化肥浪费,保护环境,减少水土污染,提高作物产量和质量。精准施肥需要通过自动化的变量施肥机械来实现。因此研究变量施肥的装备技术和开发相关装备十分必要。现阶段变量施肥机械设备仍存在着结构复杂,价格昂贵,调试维护不便等缺点,从而制约了变量施肥技术的应用和推广。论文研究把步进电机系统应用于自动变量施肥技术中。为开发先进、可行、实用、低成本的变量施肥装备奠定基础和提供相关技术支持。论文主要开展了以下五个方面的研究工作一是提出了一种简便易行的变量施肥作业方式,对作业区域划分不同地块,根据施肥决策系统确定各个地块的施肥量,并针对该作业方式建立了施肥量-排肥器转速关系和给出了自动变量施肥系统的工作流程,在此基础上,提出了基于步进电机的自动变量施肥系统的总体方案和功能模块划分。二是结合变量施肥,进行了步进电机的选型计算,选定了型号为YK110HB115的步进电机。通过对步进电机的控制的分析,比较了三种控制方案,并采用PMC300步进电机控制器进行控制的方案。由于控制器不能直接驱动步进电机,选择了采用恒流斩波驱动电路的YKA2811MA步进电机驱动器进行功率放大。完成了步进电机系统硬件的构建,对硬件各组成部分的相互连接进行了详细设计,包括计算机与控制器的连接与通讯,控制器、驱动器和步进电机三者之间的接线设计。最后,通过Motion Logic软件编程,开发了步进电机速度控制程序。三是通过对各种排肥机构的比较,选择了螺旋式排肥器作为基于步进电机的自动变量施肥系统的排肥机构。研究分析了螺旋式排肥器的设计。为步进电机控制的排肥器的设计提供了指导。四是用Visual Basic 6.0开发了变量施肥决策系统。采用BP人工神经网络对施肥量进行预测。预测得到的施肥量反馈到VB决策系统中,由系统给出决策,确定施肥量,控制变量施肥。五是制作了步进电机变量施肥器实验装置,对基于步进电机的自动变量施肥器的排肥器性能进行了实验,得到了排肥量和转速的关系。设计了变量排肥试验,结果表明基于步进电机的自动变量施肥器能实现变量排肥要求。本论文研究结果表明：步进电机系统具有开发简单、调整方便、容易实现等优点；结合决策系统,把步进电机应用于自动变量施肥技术中是可行的；论文的研究工作为开发先进、实用、低成本的变量施肥装备奠定了基础和提供了相关技术支持。