中国是农业大国,玉米是中国重要的粮食作物,其中东北是中国玉米生产的重要基地,但同时,化肥的施用虽保证了粮食的产量但导致的环境污染问题也不容小觑,因此研究一套玉米的穴施肥排肥机构能够对减少化肥施和降低环境污染起到积极的作用。该文基于玉米穴施肥的相关理论,针对农村小田地作业速度较低的模式,设计了一套玉米变量穴施肥控制系统与配套的试验台。根据前人通过外槽轮排肥器实现变量施肥的研究基础上,通过控制步进电机精准运转与排肥口的挡片旋转控制排肥口开合来实现玉米穴施肥,同时配合玉米排种器监测装置可实现种肥同步,该文采取的主要研究方法与取得的研究结论如下:(1)对玉米施肥技术常见方式的原理与技术流程进行了分析,依据国家和行业标准,提出了玉米穴施肥农业技术要求;(2)对玉米变量穴施肥试验台及其控制系统进行了硬件设计及软件设计。其中主要包括试验台架的设计、控制系统的各个模块电路搭建及步进电机的选型计算。软件设计方面采用Keil C软件对控制系统的软件进行模块化编写,同时采用Matlab R2016a软件完成对二相混合式步进电机数学模型的建立,采用模糊PID控制策略解决在实际运行过程中步进电机的丢步问题,并在Matlab中创建Simulink仿真模块进行仿真,仿真结果表明模糊PID控制策略对高度非线性的步进电机系统控制中有优越的控制性能,保证了玉米穴施肥排肥机构转速控制的精准性;(3)对玉米变量穴施肥试验台进行了试验。通过性能试验得到在自主穴施与同步穴施两个控制模式下,穴施肥总变异性系数、种肥水平距离和穴距合格指数满足施肥要求。又以车速、排肥轴转速与排肥器开度为因素,穴施肥量误差值为指标进行多因素试验研究。通过Design-Expert8.0.6软件分析确定了影响施肥误差量的主次因素,得到车速、排肥轴转速和排肥器开度对施肥量影响主次顺序与最优工作参数组合,并通过试验验证满足相关要求。综上,本研究根据农艺要求设计的玉米变量穴施肥试验台以及控制系统,通过试验得到的试验结果均满足相关要求,可为以后的玉米穴施肥研究提供相关的理论基础。