基于模糊PI控制的变量施药系统设计与试验

针对国内现有农田喷药机的定量施药方式,设计了一套基于模糊PI控制的变量施药系统。该系统采用多传感器实时采集喷药机车速、流量、压力等参数,并以此为控制依据,通过改变比例阀开度实时调整管道内药液流量,同时控制多组喷头的开闭。该系统采用主路流量调节方案,5组开关电磁阀控制多组喷头。喷药机喷头流量控制试验与田间喷药试验结果表明,单个喷头流量误差＜2.5%,模糊PI控制优于传统PI控制,田间喷药误差＜2.2%。      

基于PWM调速的变流量喷药系统

针对目前便携式和手推式喷药机的不足,设计了可变流量的喷药控制系统.采用控制器调节PWM,控制电机转速,从而控制喷药系统的流量,实现根据实际需要对喷药流量的精确控制.在相同试验条件下,通过设置不同占空比和频率,做了流量的相应试验.试验和实际运行结果表明,该系统运行可靠,自动化程度高,有利于对喷药技术的改进,适用于便携式喷药机和手推式喷药机.     

离心泵通用自动化测试控制技术

为了提高离心泵测试系统的可靠性和通用性,同时提高性能测试过程的自动化程度,构建了一种通用性的离心泵自动化测试系统结构,将可编程控制器(PLC)或采集卡作为泵测试系统的传感器信号采集器和泵阀控制器,并应用触摸屏作为人机交互界面,基于组态软件开发测试控制系统软件的同时将Visual Basic 6.0编写的曲线拟合、报表生成等软件功能程序模块嵌入系统软件中,使得系统成为可以采集多种传感器信号和支持多种数据采集设备的灵活性、通用性测试系统.介绍了离心泵通用化测试系统的组成方案、系统软件编写、曲线拟合原理及测试控制硬件的实现方法,系统调试结果表明,通过通用化控制器、组态软件及VB扩展功能程序模块的综合应用与开发,整个泵测试系统的自动化程度、通信能力、人机交互性能和可移植性都有了很大提升.该系统对于泵类设备测试和维护以及设计工业生产自动化系统有一定的参考意义.     

基于单片机的无人机变量控制系统的设计

针对目前我国喷药系统在速度和喷量方面的不完善,设计了可调节流量的喷药控制系统。采用单片机调节超声波测速,控制电机转速,从而达到速度的变化,进而控制喷药系统的流量,实现速度闭环系统;用算法调节有关控制信号及参数,以实现电机转速变化,并在LED上实时显示速度等。在相同的试验条件下,通过设置不同的速度,进行了针对流量变化的相应试验。结果表明:该系统运行可靠,自动化程度高,有利于速度控制流量的完善,适用于无人机喷施系统。     

基于PLC的药液配比系统设计与试验研究

针对当前农药配比存在的利用效率低、多余农药无法回收、人与农药接触机会多、环境污染等问题,设计一种基于西门子PLC S7—200可编程控制器作为核心控制单元的药液配比系统。本设计采用柴油机作为柱塞泵的动力源,中间采用流量传感器与电流发生器作为信号源,最后通过步进电机控制蠕动泵,达到控制浓度的目的。试验证明该系统实现浓度随时可调,误差范围在0.02%内,满足实际喷药浓度要求。     

牵引式打药机精准喷洒系统的设计与试验

为减少农药对环境的污染,实现精准施肥,设计了一种高效、精准、简便的电控精准喷洒系统,并将其应用于牵引式打药机。基于PLC控制技术建立由数据设定、数据传输、流量控制、数据采集、上传计算、对比分析等组成的闭环控制系统,由PLC输出控制信号,控制电磁比例阀、电磁压力调节阀的开度,实现系统流量、压力调控。以牵引式喷药机行走速度、系统压力、设定单位面积施药量为试验因素,以单位面积施药量与设定值偏差量、喷头最大的喷雾量变异系数为试验指标进行正交试验,确定试验参数较优组合。结果显示：牵引式喷药机行走速度为7km/h,系统正常工作压力为1.0MPa,单位面积施药量为50L/667m²时,单位面积施药量与设定值偏差量小于3%、喷头最大的喷雾量变异系数小于10%。由此表明,系统具有良好的稳定性与精准的控制性,满足市场使用要求,符合国家检验标准,具有推广价值。     

基于PLC的温湿度自动控制系统的设计

本设计采用三菱FX2N系列可编程控制器来实现温室大棚的自动化控制。温度、湿度等环境因子在植物生长过程中起重要作用,因此在检测环境因子时,要考虑到精度、反应速度以及方便设备连接等问题,故采用温湿度一体传感器对环境指标进行检测,传感器将检测结果送入PLC中,由PLC将其与设定范围值进行比较,再发出相应的指令驱动水泵﹑卷帘等设备来调节室内的温湿度,进而达到控制智能化,自动化的目的。     

基于Simulink的施药平台自运行设计研究

我国农村劳动力不断减少,施药器械亟需改进发展以适应当前病虫草害的防治工作。本文通过搭建具有自运行功能的喷药平台,对逐步实现喷药器械的自动化智能化有着重要意义。该喷药平台通过机器视觉将田间路况图像信息转化为平台转向控制信号,再经OPC传输至PLC执行,最终实现喷药平台的自运行功能。     

喷灌喷头水量分布特性自动测试系统

通过分析水量信息传感器利用翻斗将水量转换成数字量的测试机理,建立了传感器的A/D转换模型。用可编程控制器(PLC)作下位机对分布在试验场地的各个传感器输出信号进行测试,将数据通过分布式总线传给上位计算机,由上位机进行各点水量的实时计算和显示,用ADO技术将所有数据与Excel数据库连接,在Excel电子表中通过预先编程自动生成喷头的水量分布特性曲线和数据表,实现了喷头水量分布特性的自动测试。     

基于嵌入式的喷药控制系统的设计

本文以精准农业研究中的变量喷药分支为基础,提出了一种依据处方图自动调节喷药量的控制方案,该系统以ARM9作为核心控制元器件,通过GPS定位获取当前喷药机的位置,借助压力传感器、流量传感器给出的压力及流量信息与处方图中理想的喷药量进行比对,有效的调节电动阀、电磁阀做出开关的动作,进而控制实际喷药量。系统嵌入Linux操作系统,实时快速的控制各个部件协作运转。该系统的设计对提升农业科技自主创新,提升农业资源利用率,保护生态环境具有一定的参考价值。     

基于PLC的果园气爆松土注肥机控制系统设计

针对目前果园施肥作业人工成本大、工作效率低等问题,设计了一种果园气爆松土注肥机控制系统,旨在实现钻土、松土、注肥及回收全过程自动化,提高机具作业效率。该系统使用西门子S7-200PLC作为核心控制器,通过接收外部传感器信号完成数据采集;结合液压控制技术,通过控制继电器、电磁阀的通断,实现控制机具动作;使用SolidWorks三维软件建立果园气爆松土注肥机构模型,并使用STEP 7 Micro-WIN软件编写程序;最终进行了样机试验,验证了果园气爆松土注肥机控制系统的可行性。     

基于PLC自动对靶喷雾控制系统的设计与试验

为提高喷雾装置的工作效率,实现实时对靶喷雾。本文利用PLC开发一套自动对靶喷雾控制系统,该系统利用激光测距传感器探测喷雾机和植株之间的距离,PLC根据激光测距传感器反馈回的距离数值判断是否存在植株,从而决定是否开启对应位置喷头喷雾。喷头输出口安装有液体流量传感器,用于实时监控液体流量。人机界面用于实时显示喷雾机工作状态和存储记录每次工作完毕后液体输出流量值。试验选取行间距约为3m,树龄约为4年的苹果园为试验基地,试验前调整喷雾机行驶速度为3km/h,喷雾压力为0.8MPa,分别在启用激光测距传感器和未启用激光测据传感器两种情况下进行十次喷药试验,研究发现采用对靶喷药功能比未采用对靶喷药功能情况下,喷雾效率提升34.76%。     

基于高速开关阀的气动人工肌肉轨迹跟踪控制仿真

针对基于高速开关阀的气动人工肌肉位置伺服控制系统的非线性与时变性,设计了基于气动人工肌肉实验模型的PID反馈控制器,实现气动人工肌肉的高精度运动轨迹跟踪控制。首先,通过实验建模得到气动人工肌肉静态特性的实验模型,然后基于理想气体多变方程,建立可有效描述气动人工肌肉动态特性的数学模型,利用Sanville流量公式建立流经高速开关阀阀口的气体流量方程,并采用脉冲信号调制法生成PWM信号,进而控制高速开关阀占空比。在此基础上,借助PID反馈控制器建立气动人工肌肉气压与轨迹跟踪的控制模型,并采用Simulink对所提出的气压和轨迹跟踪控制方法进行数值仿真。结果表明,所建立的控制模型能够精确地跟踪期望气压和运动轨迹,从而验证了控制模型和控制方案的精确性和可行性,为实现气动人工肌肉高精度轨迹跟踪控制提供了有效手段。     

航空开关U型部件绝缘性能测试系统设计

U型部件作为航空开关中的重要部件必须通过绝缘性能测试。为解决传统U型部件绝缘性能测试无法自动测量和定位不良件等问题,设计了一种绝缘性能测试方案:采用漏电流传感器为隔离变送器,以PLC为控制核心,MCGS组态软件进行实时监控;漏电流传感器采集信号,PLC实时处理数据,组态软件实时监控报警和数据查询。实验结果证明,该系统实现了U型部件绝缘测试的自动测试和不良件定位功能,系统可操作性强、自动化程度高,对类似的绝缘测试有着积极意义和推广价值。     

基于PWM控制的变量喷药技术体系及流量控制试验研究

以精准农业技术理论和研究为基础,讨论了我国喷药实施现状,分析了传统喷药技术的弊端,并提出了基于国产变量喷药机的PWM变量控制技术.变量控制系统包括脉宽调制(PWM)电磁阀、变量控制器及以地理信息系统为核心的变量实施上位计算机.通过试验证明,采用PWM方法实现变量喷药,流量控制范围可达到4:1,基于PWM的变量喷药控制方法符合变量喷药机对流量控制要求.     

基于PLC和光电传感控制的穴盘苗自动移栽装置设计

移栽机械化设备作为育苗工厂化生产的重要设备,在提高育苗工作效率上有着重要意义。为了提高穴盘苗移栽的效率和自动化程度,设计了一种基于光电传感器和PLC编程的自动移栽装置,并在PLC控制器中嵌入了模糊控制算法,有效地提高了系统的抗干扰能力和自动化程度。该设备利用光电传感器对穴盘特征参数进行扫描,可以发现空穴盘和无穴盘的情况,并能够对穴盘苗进行定位。设计开发了试验样机,并开发了上位机和下位机控制平台,利用PLC控制器和模糊控制软件框架,实现了移栽设备的自动化移栽。试验表明:采用模糊PLC控制器,穴盘苗准确识别率和移栽成功率平均值为9 8.9%和9 9.5%,作业精度较高,可以满足现代化温室种植的需要。     

基于物联网的植保机作业参数匹配设计研究

为了实现精准农药喷洒,降低农药浪费,基于物联网技术建立了植保机作业参数匹配系统.系统主要包括流量控制系统和药雾粒径控制系统.流量控制系统包括以下内容:①建立飞行速度、单位面积施药量和流量模型;②驱动隔膜泵流量与PWM控制信号占空比模型;③PID流量调节,降低系统响应时间,进而实现流量随飞行速度动态调整;药雾粒径控制系统...     

植保机可变量喷雾鲁棒控制

为了减少农药对环境的污染程度,可变量喷雾技术是当前植保机械研发的重要内容和发展方向,该技术可根据喷药目标的要求,通过提高农药的利用率来减少对环境的污染问题。本文针对植保机变量喷药系统的输出流量进行控制,建立了喷药系统的数学模型,控制电磁阀的输出流量,并设计了最优鲁棒输出跟踪控制器,实现实际输出流量跟踪到目标值。同时,利用Mat Lab对系统进行了仿真,结果表明:采用鲁棒控制方法,能够进行良好的系统跟踪,并能达到很好的控制效果。     

双闭环控制采摘机器人机械手设计——基于PLC和CAN总线

采用双闭环控制系统,基于PLC运动控制器和CAN总线,提出了一种新的采摘机器人机械手关节分布式控制方案,并采用模块化思想设计了机器人关节电机控制系统、CAN模块及PLC控制器。采摘机器人机械手的关节采用谐波减速器进行调节,利用霍尔传感器和红外线传感器及光电编码器进行图像、转速和障碍物触碰的信号采集,采集信号利用A/D转换器将数据传输给PLC控制器。机械手的执行末端采用CAN总线控制,并利用变频器传递的通信信号,实现了末端执行器的并行控制,使多机械手处于最佳动作状态。最后,在双闭环控制方案的基础上加入了前馈控制环境,利用前馈控制环节可以实现对系统的实时控制,改善了系统的静态性能,实现了机械手对实际采摘位置的有效追踪。实验和仿真模拟表明:位移时间曲线平滑无突变,表明机器人在运行过程中平稳、无振动,机器人工作的可靠性较高,对路径的追踪精度较高。     

温室轨道施药机器人系统设计

针对温室人工施药效率不足,且容易中毒的现状,设计开发了温室轨道施药机器人系统。结合探测、限位传感器输入信号及输出执行元件的特点,系统采用三菱PLC作为控制核心,控制移动搭载平台、电机、电磁阀及药液泵等各个部分,通过探测传感器定位作物行,调控PWM波占空比实施变量施药作业,从而实现温室自动化精准施药。实验结果表明:机器人定位准确率高,喷头流量与PWM占空比呈正相关,随着施药距离的增加,药液沉积量呈递减趋势;系统操作简单,自动化程度高,可以有效提高温室施药工作效率和农药利用率。