Algorithm for generating control information for an automated system fertilizer application

The architecture of the systematic presentation of the concept of increasing productivity (yield) of crop production is presented by improving soil fertility through fertilization. The structural evolution of the process control subsystem under operating time conditions is analyzed, the requirements for the dispenser actuators are formulated based on the agrotechnological requirements for the fertilizer application operation. Principles of functioning of the automated system of differentiated batching of loose materials are substantiated. An algorithm for calculating control (command) information at the input of the dispenser actuator has been developed and tested, which serves as the theoretical basis for the software for accuracy and efficiency of differentiated fertilization within the framework of the concept of precision farming. The obtained analytical expression is a mathematical model of dependence of control (command) information on structural and technical parameters of the used mechanization means, technological modes of operation, physical and mechanical characteristics of bulk materials, which creates prerequisites for the implementation of methodically correct mathematical support and makes it possible to conduct simulation computational experiments at the design stage of the automated system. The results of computer studies in the Excel tabular environment showed the reliability of the model, the adequacy of the behavior of the output variables depending on the input factors: for example, an increase in the rate of fertilization and the speed of rectilinear movement of the unit is accompanied by a proportional increase in the value of the control parameter, i.e. the number of revolutions at the input of the sowing apparatus shaft. Changing the specific gravity of the fertilizer used changes the control information in inverse proportion. An engineering solution for replacing the shaft drive of a sowing apparatus of a mass-produced sowing machine for automating the operation of a dispenser based on GLONASS/GPS and GIS-technologies is presented. Operational and technological testing of the performance of the experimental sample, carried out on the experimental field when adding mineral fertilizers, showed the functional performance of the automated system as a whole, and also confirmed the correctness of the adopted methodological prerequisites.

1. Павловский, В. Точное земледелие – умная технология ХХI века / В. Павловский, А. Мучинский, Г. Добыш // Белорусское сельское хозяйство. – 2011. – № 4. – С. 27–31.

2. В Казахстане идет цифровая трансформация агрокомплекса: ИТ-портал PROFIT. – 2024–2025. – URL: https://profit.kz (дата обращения: 15.09.2025).

3. Future agricultural systems and the role of digitalization for achieving sustainability goals / MacPherson J., Voglhuber-Slavinsky A., Olbrisch M. [et al.] // A review. Agronomy for Sustainable Development. – 2022. – № 70. – Vol. 42. – DOI: 10.1007/s13593-022-00792-6 (date of access: 25.08.2025).

4. Якушев, В. В. Информационно-технологические основы прецизионного производства растениеводческой продукции: автореф. дис. … д-ра с.-х. наук: 06.01.03 / Якушев Вячеслав Викторович; Санкт-Петербургский ГАУ. – СПб., 2013. – 50 с.

5. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие: учеб. пособие / В. И. Балабанов, А. И. Беленков [и др.] – М.: РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева, 2013. – 119 с.

6. Влияние минеральных удобрений и стимуляторов роста на урожайность сои / С. А. Селицкий // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. – 2017. – № 1 (65). – С. 60–65.

7. Майборода Н. М. Почвы, удобрения и урожай / Н. М. Майборода. – Краснояр. гос. агр. ун-т. – Красноярск, 1982. – 215 с.

8. Сельскохозяйственные машины. Настройка и регулировка: учеб. пособие / В. П. Капустин, Ю. Е. Глазков. – Тамбов: ТГТУ, 2010. – 196 с.

9. Алтыбаев, А. Н. Система технологической настройки машинно-тракторных агрегатов // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Система технологий и машин для инновационного развития АПК России», посвящ. 145-летию со дня рождения академика В. П. Горячкина; г. Москва, 17–18 сентября 2013 г.

10. Патент RU № 2613468, МПК A01C 21/00, 2006. Способ пропорционально-дифференцированного внесения удобрений: заявлено 16.09.2015: опубл. 20.03. 2017 / Коломейченко В. В., Кынев Н. Н., Перегудов В. П.; заявитель ФГБОУ ВО Орловский ГАУ. – 8 с.

11. Celms, А. Global navigation satellite system as technical solution element of farm-land processing in Latvia / А. Celms, A. Ratkevics, V. Baumane // – Engineering for ruraldevelopment. – URL: http:tf.llu.lv/conference/proceedings2014/Papers/07_Celms_A.pdf (date of access: 20.08.2018).

12. Машины для внесения твердых минеральных удобрений. Методы испытаний. Межгосударственный стандарт: ГОСТ 28714-2007. – Взамен ГОСТ 28714–90; введ. 08.06.2007. – М.: Стандартинформ, 2008. – 44 с.

13. Цифровая трансформация системы управления процессами подпочвенного внесения удобрений / А. Н Алтыбаев., А. С. Рзалиев [и др.] // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК: материалы XVI Междунар. науч.-практ. интернет-конф. «ИнформАгро-2024», – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2024. – URL: https://rosinformagrotech.ru/fntp/novosti-minselkhoza-o-fntp/xvi-mezhdunarodnaya-nauchno-prakticheskaya-konferentsiyanauchno-informatsionnoe-obespechenie-innovatsionnogo-razvitiya-apk-informagro-2024 (дата обращения: 15.09.2025).