Electrically driven fertilizer applicator controlled by fuzzy logic

The present study shows the development, simulation and actual implementation of a closed-loop controller based on fuzzy logic that is able to regulate and standardize the mass flow of a helical fertilizer applicator. The control algorithm was developed using MATLAB's Fuzzy Logic Toolbox. Both open and closed-loop simulations of the controller were performed in MATLAB's Simulink environment. The instantaneous deviation of the mass flow from the set point (SP), its derivative, the equipment´s translation velocity and acceleration were all used as input signals for the controller, whereas the voltage of the applicator's DC electric motor (DCEM) was driven by the controller as output signal. Calibration and validation of the rules and membership functions of the fuzzy logic were accomplished in the computer simulation phase, taking into account the system's response to SP changes. The mass flow variation coefficient, measured in experimental tests, ranged from 6.32 to 13.18%. The steady state error fell between -0.72 and 0.13g s-1 and the recorded average rise time of the system was 0.38 s. The implemented controller was able to both damp the oscillations in mass flow that are characteristic of helical fertilizer applicators, and to effectively respond to SP variations. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, a simulação e a implementação de um sistema de controle, em malha fechada, baseado em lógica fuzzy, para regular e uniformizar a vazão mássica aplicada por um dosador de fertilizante do tipo helicoidal. A estratégia de controle foi desenvolvida, utilizando-se da ferramenta "Fuzzy Logic Toolbox", do programa MATLAB. Foi simulado, em linguagem Simulink - MATLAB, o sistema operando em malha aberta e em malha fechada. A variável manipulada pelo controlador foi a tensão do motor elétrico de corrente contínua (MECC), e as suas variáveis de entrada foram: o erro e a variação do erro entre a vazão mássica atual aplicada e o valor de referência (VR), além da velocidade de deslocamento e a variação da velocidade de deslocamento do equipamento. A sintonia e o projeto das regras das funções de pertinência da lógica fuzzy foram realizados por meio de simulações, além de verificação de que o sistema foi capaz de responder às mudanças no VR. Nos testes experimentais, o coeficiente de variação da vazão mássica ficou entre 6,32 e 13,18%, o erro em regime estacionário variou de -0,72 a 0,13 g s-1 e o tempo de resposta médio foi de 0,38 s. O sistema de controle foi capa