Atualmente observa-se um aumento significativo do uso de sistemas eletrônicos no maquinário agrícola, proporcionando melhora significativa na eficiência em campo e melhores rendimentos operacionais. Na aplicação de produtos fitossanitários, a utilização de equipamentos que controlam automaticamente as seções da barra e a pulverização já é realidade, entretanto ainda não há resultados que demonstrem a sua eficácia. Por esse motivo, este trabalho teve por finalidade desenvolver uma metodologia para a avaliação de um equipamento comercial que controla automaticamente as seções da barra de pulverizadores e a pulverização. Para a avaliação do controlador foram utilizados três níveis de acurácia do sinal de GPS (Firmware, VBS e RTK), três ângulos para a simulação de entrada e saída da barra de pulverização em relação a borda do talhão (0, 45 e 60°) e três velocidades de trabalho ( 1,66, 5,00 e 8,33 m s-1). O pulverizador autopropelido foi instrumentado com diversos sensores a fim de se determinar os tempos de abertura ou fechamento das seções da sua barra de pulverização em relação à linha delimitadora da borda do talhão. O controlador automático de seção e pulverização avaliado foi o AgGPS® EZBoom Trimble, modelo 2010, montado em um pulverizador autopropelido da marca comercial UNIPORT 2500 STAR®. A metodologia proposta possibilitou a determinação dos tempos para a abertura e fechamento das válvulas de acionamento elétrico das seções. Os coeficientes de variação calculados para os tempos e distâncias de abertura e fechamento das válvulas de acionamento elétrico, e início ou término da pulverização, indicaram uma variação considerável entre os valores para as diferentes repetições, sendo mais expressivos nos tratamentos com simulação de entrada e saída da barra de pulverização em ângulos de 45 e 60°. Foram identificadas algumas interações significativas em função do tipo de sinal GPS utilizado, entretanto, não se pode dizer qual foi o melhor sinal de GPS no âmbito geral. As interações entre as diferentes velocidades e ângulos, tendem a aumentar a variação dos tempos e distâncias de início e término da pulverização. A configuração recomendada pelo fabricante e adotada para a avaliação do controlador automático de seções e pulverização, não atende a todas as situações simuladas, sendo necessária para cada velocidade uma configuração específica, a fim de se reduzir o início prematuro, falhas e sobreposições excessivas durante a pulverização. / Currently there is a significant increase in the use of electronic systems in agricultural machinery, providing significant improvement in field efficiency. In the application of pesticides, the use of equipment that automatically controls the sections of the boom and the spray is already reality. However there are no results to show its effectiveness. Therefore, this work was to develop a methodology for the evaluation of commercial equipment which automatically controls the sections of the boom and the spraying. For the evaluation of the controller were used three levels of GPS accuracy signal (Firmware, VBS and RTK), three angles for the simulation of entrance and exit of the spray boom crossing the field boundary (0, 45 and 60 °) and three working speeds (1.66, 5.00 and 8.33 m s-1). The self-propelled sprayer was instrumented with various sensors in order to determine the time of opening or closing sections of the spray boom when crossing the field boundary. The automatic boom section and spraying controller evaluated was an AgGPS® EZ-Boom Trimble, model 2010, mounted on a self-propelled sprayer Uniport 2500 STAR®. The proposed methodology allowed the determination of opening and closing times of the electric valves. The coefficients of variation calculated for the times and distances of opening and closing the electric valves, and start or stop spraying, indicated a considerable variation among the values for the different replications, and more significant in the treatments with simulation of entrance and exit of the boom at angles of 45 and 60°. Significant interactions have been identified depending on the type of GPS signal used, however, it cannot be said what was the best GPS signal. The interactions between different speeds and angles, tend to increase the variation in times and distances of the start and stop spraying. The recommended configuration by the manufacturer, used for the evaluation of the automatic boom sections and spraying controller, does not meet all the simulated situations, being required a specific configuration for each speed in order to reduce gaps and overlaps in the spraying.

Os defensivos constituem grande parte do custo total dos insumos utilizados na produção agrícola. O alto consumo de defensivos reduz a lucratividade e aumenta os riscos de contaminação ao ambiente. Uma das alternativas que vêm sendo propostas para a redução da quantidade de defensivos utilizada na produção agrícola é o chamado "gerenciamento localizado das culturas", através do uso dos conceitos da Agricultura de Precisão. Máquinas destinadas à aplicação localizada de defensivos líquidos em doses e produtos variáveis já estão presentes no mercado; entretanto, seu alto custo inicial e alta capacidade operacional inviabilizam sua aquisição em propriedades de menor porte. No presente trabalho, um pulverizador convencional foi adaptado com válvulas solenóides para promover a aplicação do defensivo na estratégia "liga-desliga", utilizando uma dose fixa. Um programa computacional foi desenvolvido para executar o controle independente sobre cada uma das válvulas solenóides presentes nas duas seções de barra do pulverizador, em função das informações de um mapa de prescrição, contendo as coordenadas dos locais onde a aplicação deveria ocorrer. Um DGPS foi conectado ao sistema para informar a localização do trator no campo. O sistema foi submetido a um teste em condições reais de controle de plantas daninhas, as quais foram previamente georreferenciadas através do caminhamento do contorno das infestações. Os resultados mostraram que a adaptação realizada, assim como o sistema de controle desenvolvido, permitiram o controle localizado das infestações, resultando na redução da quantidade de herbicida aplicada, em comparação ao tratamento convencional. / Agrochemicals constitute a great part of the total cost of inputs used in the crops production. The high consumption of agrochemicals reduces the profitability and increases the risks of environmental contaminations. One of the alternatives that have been proposed to reduce the amount of chemicals used in the crop production is the site-specific management, using the Precision Agriculture’s concepts. Machines used for site-specific application of liquid agrochemicals using variable rates and products are already in the market; however, its high initial cost and operational capacity make its acquisition unfeasible for small farms. In this work, a conventional sprayer was adapted with solenoid valves to allow the site-specific application using the "on/off" strategy, and a fixed rate. A computer program was developed to control each solenoid valve installed at the two sections of the boom, according to the information of a prescription map, containing the position of the points where the application should be done. A DGPS was connected to the system to inform the tractor’s position in the field. The system was tested in a real condition of weed control. The perimeter of the weed patches was previously georeferenced. The results showed that the developed system was able to achieve the patch application using fixed rates, resulting in a significant economy of herbicides, when compared with the conventional treatment, over the total area.

Este trabalho tem como principal objetivo o projeto de um controlador fuzzy para o controle da taxa de aplicação de herbicidas de acordo com mapas de infestação de plantas daninhas georeferenciados usando válvulas reguladoras comerciais. São considerados dois tipos de válvulas reguladoras para o controle da vazão de saída. No primeiro tipo a área de passagem é controlada por meio de uma agulha e no segundo por meio de um perfil esférico. O projeto do controlador fuzzy foi baseado nos ganhos de um controlador PID obtidos a partir de modelos do sistema de aplicação de defensivos agrícolas considerando 3 pontos de operação e ensaios realizados em um protótipo estático de um sistema de pulverização. Foram elaboradas uma interface para o acionamento da válvula reguladora e das válvulas de seção da barra de aplicação e um simulador em ambiente LabView para testar os algoritmos de controle desenvolvidos e efetuar testes preliminares de desempenho. Resultados de ensaios com o simulador e com o protótipo foram obtidos para dois casos: no primeiro variou-se a referência e no segundo introduziu-se uma perturbação com o desligamento de válvulas de seções da barra de aplicação. Finalmente, as respostas para os controladores PID e fuzzy obtidos foram avaliadas e comparadas. Resultados de ensaios com o simulador e protótipo mostram a eficiência do controlador fuzzy obtido para a mudança de referência e introdução de perturbação com o desligamento de uma das válvulas de seção. / The main goal of this work is the design of fuzzy controllers for a rate herbicide application control according to an infestation map of georeferenced weeds using commercial regulator valves. To control the out flow two types of valves are considered. In the first type the crossing area is controlled through a needle and in the second type through a spheric profile. The fuzzy control design was based on PID controllers obtained from the sprayer system models and tests in a static sprayer prototype. An interface and a simulator in LabView environment were built to implement and test the performance of the developed control algoritms. Simulation and experimental results were obtained for two cases. In the first, the set point was varied and in the second a perturbation was applied by disconnecting sections valves of the application bar. Finally, the obtained results for the PID and fuzzy controllers are evaluated and compared. Results of tests and simulator showed the efficiency of the obtained fuzzy controler in respect to reference changes and to a perturbation input when a section bar was turned off.

Os defensivos constituem grande parte do custo total dos insumos utilizados na produção agrícola. O alto consumo de defensivos reduz a lucratividade e aumenta os riscos de contaminação ao ambiente. Uma das alternativas que vêm sendo propostas para a redução da quantidade de defensivos utilizada na produção agrícola é o chamado "gerenciamento localizado das culturas", através do uso dos conceitos da Agricultura de Precisão. Máquinas destinadas à aplicação localizada de defensivos líquidos em doses e produtos variáveis já estão presentes no mercado; entretanto, seu alto custo inicial e alta capacidade operacional inviabilizam sua aquisição em propriedades de menor porte. No presente trabalho, um pulverizador convencional foi adaptado com válvulas solenóides para promover a aplicação do defensivo na estratégia "liga-desliga", utilizando uma dose fixa. Um programa computacional foi desenvolvido para executar o controle independente sobre cada uma das válvulas solenóides presentes nas duas seções de barra do pulverizador, em função das informações de um mapa de prescrição, contendo as coordenadas dos locais onde a aplicação deveria ocorrer. Um DGPS foi conectado ao sistema para informar a localização do trator no campo. O sistema foi submetido a um teste em condições reais de controle de plantas daninhas, as quais foram previamente georreferenciadas através do caminhamento do contorno das infestações. Os resultados mostraram que a adaptação realizada, assim como o sistema de controle desenvolvido, permitiram o controle localizado das infestações, resultando na redução da quantidade de herbicida aplicada, em comparação ao tratamento convencional. / Agrochemicals constitute a great part of the total cost of inputs used in the crops production. The high consumption of agrochemicals reduces the profitability and increases the risks of environmental contaminations. One of the alternatives that have been proposed to reduce the amount of chemicals used in the crop production is the site-specific management, using the Precision Agriculture’s concepts. Machines used for site-specific application of liquid agrochemicals using variable rates and products are already in the market; however, its high initial cost and operational capacity make its acquisition unfeasible for small farms. In this work, a conventional sprayer was adapted with solenoid valves to allow the site-specific application using the "on/off" strategy, and a fixed rate. A computer program was developed to control each solenoid valve installed at the two sections of the boom, according to the information of a prescription map, containing the position of the points where the application should be done. A DGPS was connected to the system to inform the tractor’s position in the field. The system was tested in a real condition of weed control. The perimeter of the weed patches was previously georeferenced. The results showed that the developed system was able to achieve the patch application using fixed rates, resulting in a significant economy of herbicides, when compared with the conventional treatment, over the total area.

Atualmente observa-se um aumento significativo do uso de sistemas eletrônicos no maquinário agrícola, proporcionando melhora significativa na eficiência em campo e melhores rendimentos operacionais. Na aplicação de produtos fitossanitários, a utilização de equipamentos que controlam automaticamente as seções da barra e a pulverização já é realidade, entretanto ainda não há resultados que demonstrem a sua eficácia. Por esse motivo, este trabalho teve por finalidade desenvolver uma metodologia para a avaliação de um equipamento comercial que controla automaticamente as seções da barra de pulverizadores e a pulverização. Para a avaliação do controlador foram utilizados três níveis de acurácia do sinal de GPS (Firmware, VBS e RTK), três ângulos para a simulação de entrada e saída da barra de pulverização em relação a borda do talhão (0, 45 e 60°) e três velocidades de trabalho ( 1,66, 5,00 e 8,33 m s-1). O pulverizador autopropelido foi instrumentado com diversos sensores a fim de se determinar os tempos de abertura ou fechamento das seções da sua barra de pulverização em relação à linha delimitadora da borda do talhão. O controlador automático de seção e pulverização avaliado foi o AgGPS® EZBoom Trimble, modelo 2010, montado em um pulverizador autopropelido da marca comercial UNIPORT 2500 STAR®. A metodologia proposta possibilitou a determinação dos tempos para a abertura e fechamento das válvulas de acionamento elétrico das seções. Os coeficientes de variação calculados para os tempos e distâncias de abertura e fechamento das válvulas de acionamento elétrico, e início ou término da pulverização, indicaram uma variação considerável entre os valores para as diferentes repetições, sendo mais expressivos nos tratamentos com simulação de entrada e saída da barra de pulverização em ângulos de 45 e 60°. Foram identificadas algumas interações significativas em função do tipo de sinal GPS utilizado, entretanto, não se pode dizer qual foi o melhor sinal de GPS no âmbito geral. As interações entre as diferentes velocidades e ângulos, tendem a aumentar a variação dos tempos e distâncias de início e término da pulverização. A configuração recomendada pelo fabricante e adotada para a avaliação do controlador automático de seções e pulverização, não atende a todas as situações simuladas, sendo necessária para cada velocidade uma configuração específica, a fim de se reduzir o início prematuro, falhas e sobreposições excessivas durante a pulverização. / Currently there is a significant increase in the use of electronic systems in agricultural machinery, providing significant improvement in field efficiency. In the application of pesticides, the use of equipment that automatically controls the sections of the boom and the spray is already reality. However there are no results to show its effectiveness. Therefore, this work was to develop a methodology for the evaluation of commercial equipment which automatically controls the sections of the boom and the spraying. For the evaluation of the controller were used three levels of GPS accuracy signal (Firmware, VBS and RTK), three angles for the simulation of entrance and exit of the spray boom crossing the field boundary (0, 45 and 60 °) and three working speeds (1.66, 5.00 and 8.33 m s-1). The self-propelled sprayer was instrumented with various sensors in order to determine the time of opening or closing sections of the spray boom when crossing the field boundary. The automatic boom section and spraying controller evaluated was an AgGPS® EZ-Boom Trimble, model 2010, mounted on a self-propelled sprayer Uniport 2500 STAR®. The proposed methodology allowed the determination of opening and closing times of the electric valves. The coefficients of variation calculated for the times and distances of opening and closing the electric valves, and start or stop spraying, indicated a considerable variation among the values for the different replications, and more significant in the treatments with simulation of entrance and exit of the boom at angles of 45 and 60°. Significant interactions have been identified depending on the type of GPS signal used, however, it cannot be said what was the best GPS signal. The interactions between different speeds and angles, tend to increase the variation in times and distances of the start and stop spraying. The recommended configuration by the manufacturer, used for the evaluation of the automatic boom sections and spraying controller, does not meet all the simulated situations, being required a specific configuration for each speed in order to reduce gaps and overlaps in the spraying.

Este trabalho tem como principal objetivo o projeto de um controlador fuzzy para o controle da taxa de aplicação de herbicidas de acordo com mapas de infestação de plantas daninhas georeferenciados usando válvulas reguladoras comerciais. São considerados dois tipos de válvulas reguladoras para o controle da vazão de saída. No primeiro tipo a área de passagem é controlada por meio de uma agulha e no segundo por meio de um perfil esférico. O projeto do controlador fuzzy foi baseado nos ganhos de um controlador PID obtidos a partir de modelos do sistema de aplicação de defensivos agrícolas considerando 3 pontos de operação e ensaios realizados em um protótipo estático de um sistema de pulverização. Foram elaboradas uma interface para o acionamento da válvula reguladora e das válvulas de seção da barra de aplicação e um simulador em ambiente LabView para testar os algoritmos de controle desenvolvidos e efetuar testes preliminares de desempenho. Resultados de ensaios com o simulador e com o protótipo foram obtidos para dois casos: no primeiro variou-se a referência e no segundo introduziu-se uma perturbação com o desligamento de válvulas de seções da barra de aplicação. Finalmente, as respostas para os controladores PID e fuzzy obtidos foram avaliadas e comparadas. Resultados de ensaios com o simulador e protótipo mostram a eficiência do controlador fuzzy obtido para a mudança de referência e introdução de perturbação com o desligamento de uma das válvulas de seção. / The main goal of this work is the design of fuzzy controllers for a rate herbicide application control according to an infestation map of georeferenced weeds using commercial regulator valves. To control the out flow two types of valves are considered. In the first type the crossing area is controlled through a needle and in the second type through a spheric profile. The fuzzy control design was based on PID controllers obtained from the sprayer system models and tests in a static sprayer prototype. An interface and a simulator in LabView environment were built to implement and test the performance of the developed control algoritms. Simulation and experimental results were obtained for two cases. In the first, the set point was varied and in the second a perturbation was applied by disconnecting sections valves of the application bar. Finally, the obtained results for the PID and fuzzy controllers are evaluated and compared. Results of tests and simulator showed the efficiency of the obtained fuzzy controler in respect to reference changes and to a perturbation input when a section bar was turned off.

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Examensarbete.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-14Bitstream added on 2014-06-13T19:42:04Z : No. of bitstreams: 1 siqueira_jl_dr_botfca.pdf: 1502700 bytes, checksum: 1d3a462ce07320745538f36861327089 (MD5) / Os objetivos deste trabalho foram analisar os erros dos métodos usuais de calibração dos pulverizadores e quantificar o impacto econômico de problemas detectados na inspeção periódica de pulverizadores nas principais regiões produtoras de grãos no Brasil. A base do trabalho envolveu uma coleta de dados nos moldes do projeto IPP (Inspeção Periódica de Pulverizadores), englobando estudos dos equipamentos de pulverização de propriedades rurais nos Estados do Paraná (PR), Rio Grande do Sul (RS), Mato Grosso do Sul (MS) e Mato Grosso (MT). De posse da base de dados foram desenvolvidos modelos de simulação para avaliação dos métodos de calibração, estimativa de erros e dos prejuízos causados pelos mesmos. Os resultados mostraram que todas as máquinas apresentaram falhas de manutenção e calibração, com destaques para problemas no estado e conservação das pontas de pulverização. No MT 82,4% das pontas de pulverização encontravam-se inadequadas para o uso, seguido de PR com 72,5%, MS com 62,5% e RS 59,3%. Os erros na taxa de aplicação foram significativos, com valores de 70,6% para o PR, 60,2% para o RS, 37,5% para o MS e 61,8% para o MT. No que se refere ao método de calibração, o módulo dos erros médios de leitura do copo calibrador variaram de 1,8% (RS) a 2,7% (PR), enquanto o módulo dos erros médios de calibração do sensor de fluxo dos computadores variou de 5,3% (RS) a 8,8% (MT). A maior freqüência de prejuízos devido a erros de calibração da taxa de aplicação ficou na faixa de R$ 4.000,00 por ano por pulverizador. Entretanto, os fatores ligados a calibração geraram perdas maiores que R$ 10.000,00 por pulverizador por ano em alguns casos. Os problemas de manutenção também causam prejuízos, com grande freqüência de valores até R$ 4.000,00 por ano por pulverizador. De acordo com os resultados obtidos nas coletas de dados e nas simulações... / The aim of this study was to analyze errors on the sprayer calibration process and to quantify the economic impact of problems detected on periodic inspection of crop sprayers on the main soybean production regions in Brazil. This work was based on the IPP Project (Periodic Inspection of Sprayers) with focus on sprayers used on the States of Paraná (PR), Rio Grande do Sul (RS), Mato Grosso do Sul (MS) e Mato Grosso (MT). After the data collection process, some models were developed in order to analyze the calibration methods and the economic losses related to it. The results showed that all the sprayers presented failures, with emphasis on nozzle problems (82.4% on MT, 72.5% on PR, 62.5% on MS and 59.3% on RS). The frequency of errors on spray volume calibration were 70.6% on PR, 60.2% on RS, 37.5% on MS and 61,8% on MT. On the calibration process, the absolute mean errors on using the measuring cylinder range were 1.8% (RS) to 2.7% (PR), while the absolute mean errors for the calibration of the flow sensor range were 5.3% (RS) to 8,8% (MT). The higher frequency of economic losses related to the calibration process was within R$ 4,000.00 per year per sprayer. However, this value was found higher that R$ 10,000.00 per year per sprayer in some cases. Problems related to maintenance caused losses frequently up to R$ 4,000.00 per year per sprayer. Based on the data collected and the simulation using the models it was concluded that the calibration process based on the measuring cylinder present errors both related to the visual use of it the and the variability of nozzle flow along the boom. The calibration of the sprayers with electronic control showed errors above to those found on the measuring cylinder calibration process and this may be due to a chain of errors that should be further studied. As a general view the calibration process based on the measuring cylinder shower errors that... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Ulisses Rocha Antuniassi / Banca: Paulo Roberto Arbex Silva / Banca: Kléber Pereira Lanças / Banca: Marco Antonio Gandolfo / Banca: Otavio Jorge Grigoli Abi Saab / Resumo: Os objetivos deste trabalho foram analisar os erros dos métodos usuais de calibração dos pulverizadores e quantificar o impacto econômico de problemas detectados na inspeção periódica de pulverizadores nas principais regiões produtoras de grãos no Brasil. A base do trabalho envolveu uma coleta de dados nos moldes do projeto IPP (Inspeção Periódica de Pulverizadores), englobando estudos dos equipamentos de pulverização de propriedades rurais nos Estados do Paraná (PR), Rio Grande do Sul (RS), Mato Grosso do Sul (MS) e Mato Grosso (MT). De posse da base de dados foram desenvolvidos modelos de simulação para avaliação dos métodos de calibração, estimativa de erros e dos prejuízos causados pelos mesmos. Os resultados mostraram que todas as máquinas apresentaram falhas de manutenção e calibração, com destaques para problemas no estado e conservação das pontas de pulverização. No MT 82,4% das pontas de pulverização encontravam-se inadequadas para o uso, seguido de PR com 72,5%, MS com 62,5% e RS 59,3%. Os erros na taxa de aplicação foram significativos, com valores de 70,6% para o PR, 60,2% para o RS, 37,5% para o MS e 61,8% para o MT. No que se refere ao método de calibração, o módulo dos erros médios de leitura do copo calibrador variaram de 1,8% (RS) a 2,7% (PR), enquanto o módulo dos erros médios de calibração do sensor de fluxo dos computadores variou de 5,3% (RS) a 8,8% (MT). A maior freqüência de prejuízos devido a erros de calibração da taxa de aplicação ficou na faixa de R$ 4.000,00 por ano por pulverizador. Entretanto, os fatores ligados a calibração geraram perdas maiores que R$ 10.000,00 por pulverizador por ano em alguns casos. Os problemas de manutenção também causam prejuízos, com grande freqüência de valores até R$ 4.000,00 por ano por pulverizador. De acordo com os resultados obtidos nas coletas de dados e nas simulações... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this study was to analyze errors on the sprayer calibration process and to quantify the economic impact of problems detected on periodic inspection of crop sprayers on the main soybean production regions in Brazil. This work was based on the IPP Project (Periodic Inspection of Sprayers) with focus on sprayers used on the States of Paraná (PR), Rio Grande do Sul (RS), Mato Grosso do Sul (MS) e Mato Grosso (MT). After the data collection process, some models were developed in order to analyze the calibration methods and the economic losses related to it. The results showed that all the sprayers presented failures, with emphasis on nozzle problems (82.4% on MT, 72.5% on PR, 62.5% on MS and 59.3% on RS). The frequency of errors on spray volume calibration were 70.6% on PR, 60.2% on RS, 37.5% on MS and 61,8% on MT. On the calibration process, the absolute mean errors on using the measuring cylinder range were 1.8% (RS) to 2.7% (PR), while the absolute mean errors for the calibration of the flow sensor range were 5.3% (RS) to 8,8% (MT). The higher frequency of economic losses related to the calibration process was within R$ 4,000.00 per year per sprayer. However, this value was found higher that R$ 10,000.00 per year per sprayer in some cases. Problems related to maintenance caused losses frequently up to R$ 4,000.00 per year per sprayer. Based on the data collected and the simulation using the models it was concluded that the calibration process based on the measuring cylinder present errors both related to the visual use of it the and the variability of nozzle flow along the boom. The calibration of the sprayers with electronic control showed errors above to those found on the measuring cylinder calibration process and this may be due to a chain of errors that should be further studied. As a general view the calibration process based on the measuring cylinder shower errors that... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor