变量施肥技术是农业实现可持续发展的必要措施,自其诞生到今,已受到广泛认可。经历了百余年的研究与发展,变量施肥技术日趋成熟。开展此项技术研发较早的国家,通过应用于农田生产,收获了显著的经济效益与社会效益。在我国,变量施肥作业目前仍未得到普及,面对化肥不合理使用导致农田生态环境的逐步恶化,科学、智能、因地制宜的施肥方式是解决问题的根本,因此具备变量施肥功能的控制器的研究具有重要意义。变量施肥控制器分适用于固体肥与液态肥两种,本文主要对变量施液态肥的控制器进行了深入的研究。分析变量施肥控制器的工作原理,依据技术要求,制定了以单片机为控制核心,电磁比例调节阀为执行机构的控制器设计方案,围绕方案展开深入的研究。论文首先对控制器的硬件进行了设计,确定系统组成,重点对控制板、通信模块以及驱动电路进行研究,并将ID卡功能应用于控制器中,自主研发并设计了ID卡及其阅读器,利用其权限性,可以完成施肥配方和配置参数的修改,同时还可以实现对作业数据的管理,提高了控制器的安全性与可靠性,以及提高了与上位机的通信效率,缓解了数据存储压力。其次,对控制器的软件进行了精心设计,利用控制板处理器的定时中断功能控制调节阀开、关时间,为满足与上位机的通信功能,编写了相应接口函数,制定了固定的数据格式,同时利用PC机在VB环境下开发了模拟上位机系统,可实现GPS信息与车速信息的读取并进行分析计算。针对电磁比例调节阀的控制算法,传统PID与积分分离PID的应用出现了严重超调及动态响应慢的现象,因为施肥系统压力的限制,施肥出现明显不稳定情况,针对这一现象,特对此进行深入分析,最终设计了具备滞回特性的积分分离PID。稳定了输出,缩短了调节时间,提高了控制精度。经过综合研究,最终研发并设计一款具备ID卡功能、可实现手/自动控制的适用于三种液态肥混合控制的变量施液态肥控制器。为了验证设计方案的可行性和变量施液态肥控制器的工作性能,对控制器进行了静态测试与农田作业试验。通过对试验结果的分析,最终证实本文研制的控制器控制精度较高、抗干扰能力强、工作稳定可靠、操作简单方便,满足变量施肥的技术要求。