施肥是农作物生长过程中的重要环节,目前,普遍存在施肥量大、肥料利用率低等问题,适时适量的施肥对棉花的生长具有重要作用。针对现有分层施肥机存在肥料利用率低、施肥深度不满足农艺要求以及现有分层施肥机配套的控制系统较少等现状,本文制定了基于分层施肥机的精准施肥方案,以分层施肥机智能化控制为研究目标,通过对分层施肥机关键部件运行机理和实际作业需要,搭建分层施肥机智能化控制系统。主要研究内容和研究结论如下所示:（1）总体方案设计。针对分层施肥机关键部件进行方案设计,通过对槽轮的充肥和排肥过程进行分析,确定影响排肥盒工作性能的参数,包括弧心距、槽轮半径、凹槽数目和作业速度。以弧心距、槽轮半径、凹槽数目为试验因素,排肥量为试验指标,通过单因素试验确定了弧心距、槽轮半径、凹槽数目分别为22～30mm、25～35mm、5～7。通过三因素三水平的正交试验,结果表明:槽轮半径对排肥量的影响最显著,确定槽轮的最佳参数组合为凹槽数目为6、槽轮半径27mm和弧心距为25mm。（2）电动排肥控制系统设计。在机具行进速度、排肥轴转速和施肥量等参数间建立分层施肥机控制系统数学模型,通过PID、模糊PID、遗传算法优化的模糊PID算法的仿真试验,确定最优的控制算法,保障分层施肥机作业过程中,均达到施肥稳定、排肥均匀,实现分层施肥机智能化控制。利用STM32单片机,实时测取行进速度和排肥轴转速,并对其进行运算处理和误差校正。（3）监控系统设计。利用超声波传感器、光纤传感器、霍尔编码器和编码器等传感器分别获取机具高度信息、肥料流动、地轮转速和排肥轴转速,并将相关信息传输至控制器,实现与触摸屏的通讯。（4）人机交互界面设计。主要进行相关工作参数的显示、机具肥料信息输入以及工作故障报警。本文选用陶晶驰HMI触摸屏,触摸屏通过串口通讯协议将相关信息传输至主控系统。并进行相关工作参数的显示和运行故障进行报警,以便驾驶员实时观察施肥状况。（5）试验与结果分析。使用雷沃1204拖拉机,在新疆农垦科学院科研基地进行分层施肥机电动排肥试验。试验表明:外槽轮排肥器排肥均匀性系数为93.02%,符合实际施肥需求;电动排肥变异系数在作业过程中,监测系统故障报警准确率≥85%,超声波传感器性能试验表明超声波传感器测量最大误差为2.97%。田间试验结果表明,施肥机工作状态良好,实际排肥量接近目标施肥量,电动排肥和监测系统工作状态良好,实现了分层施肥机电动排肥及关键参数监测。