变量施药系统电机调速的仿真研究

建立了双闭环直流调速系统,通过调节系统的喷头电机的转速,对雾滴直径大小进行调节;并采用了模糊控制对其中的转速环进行控制,实现了施药过程中自动调整喷雾参数.用Matlab进行了仿真,经过室内台架实验证实,整个系统满足变量施药的要求.     

自走式喷杆喷雾机

正自走式高地隙精准变量喷雾机采用电子集成控制技术,通过综合运用GPS测速技术、电子液压控制技术及GPRS技术,集成压力传感器、流量传感器、车辆行走速度传感系统及物联网系统,根据不同时期对施药量的需求,可以实现化学农药喷洒系统的自动变量喷洒作业。施药作业中,用户可以自行设定施药量,待施药量设定后,该装置会根据速度变化进行施药量调节,保证施药均匀性;同时,可以实现整个作业过程中施药量的实时监测和远程传输,并对每次作业施药量进行记录,便于后期施药管理。该成果已经批量生产,并在河北20多个农业合作社进行规模化示范应用,取得了较高的社会效益和经济效益。     

大宽幅对行施肥施药车的设计与试验

针对目前我国施肥施药机械存在作业精度差、肥药利用率低等问题,设计了一种大宽幅对行施肥施药车,通过采用幅宽拓展机构实现大宽幅作业,机具集成了3组施肥施药组件,每组施肥施药组件安装有10组施肥头与施药头,完全展开后的作业幅宽为7.5m,可同时对30行农作物进行施肥施药,停止作业后左右两侧的施肥施药组件可收拢至机身两侧,便于机具的道路行走和安放;采用对行调节机构实现施肥施药喷头与作物间的距离在0～140mm范围内可调;采用高度可调机构实现施药喷头距地高度在0.1～1.2m范围内可调,满足不同施药高度需要;基于液压技术设计了机具的液压驱动系统,机具的作业幅宽、对行距离和高度调节动作的实现均采用液压系统驱动;施药采用下倾式风送气力喷雾,利用气流提高农作物间的扰动量,提高药液的穿透力,使用Solidworks软件建立风送喷雾系统的3维模型,并利用Ansys中的Fluent模块对风送喷雾系统进行了仿真分析,计算得出最佳进气速率为0.9 kg·s-1;基于PLC设计了作业控制系统,控制模块的核心控制器采用西门子S7-200PLC,实现了机具操作的自动化控制;试制了施肥施药车样机,试验结果表明:各调节动作运行正常,各施药喷头的距出气口中心40cm处的射流核心速度均值为18.56m·s-1,标准差为0.087,气流速度分布均匀,机具设计合理。     

机器人系统中小麦病害识别与施药算法研究

为解决传统施药机械农药利用率低且在施药过程中不能对作物病害进行检测等问题,根据常见农作物小麦的生长规律,提出了一种适用于施药机器人系统的病害识别与施药算法。研究方法能使机器人根据在行进过程中拍摄的作物图片识别出作物的病害种类并根据受害面积得出受害程度;通过改进的Hough变换算法识别出作物行;将病害信息和作物行信息作为精准施药依据,在不改变喷药压力和流量的基础上,通过中间控制器调节机器人喷杆行走速度以作物行中心线为轨迹进行变量施药。试验结果表明,机器人系统算法工作稳定,具有良好的稳定性和较高的实用性。     

非增压柴油机全程转速自动调节系统稳定性分析

本文对汽车,拖拉机中常用的非增压柴油机和机械式全程调速器组成的全程转速自动调节系统,从理论上进行了稳定性分析,并提出了其稳定条件。     

基于单片机的变量喷雾控制系统的设计

该系统采用单片机作为控制核心,将单片机的控制系统应用于农业生产过程中,能够根据需要自动地调节喷雾量。实现变量施药作业,提高农药利用率,减少农药残留、环境污染。阐述了施药系统的变量原理,重点介绍了控制系统硬件电路和软件程序的设计。仿真和田间试验表明,系统稳定可靠,可操作性好,能够满足农业生产的要求。     

基于PID算法的水稻直播机播量控制系统的设计与试验

【目的】为了解决现有的机械式水稻直播机镇压轮传动播种导致的漏播以及播量无法同步均匀调节的问题,实现水稻直播机播量自动精准调节。【方法】对现有苏南地区传统机械式水稻直播机进行自动化改造,设计了基于PID调速算法的水稻直播机播量控制系统。该系统在田间播种作业时,由设计的测速轮采集机具作业速度,结合设定的目标播种量和机具作业速度,依据播量控制策略得到排种轴理论转速;利用PID调速算法和编码器测到的排种轴反馈转速对直流电机进行闭环控制,可在线无极调节播量,从而实现精准播种。【结果】该系统排种电机空载时转速调整时间小于0.63 s,最大超调量8.21%,施加12.5 N·m负载时,排种电机最长回调时间为0.32 s。目标设计播量对应转速范围内,转速控制误差最大值小于7.21%,转速误差小于5.21%,田间播量误差小于4.92%。田间车速阶梯变化时,排种转速跟随响应及时,具有较高的排种同步性,与传统机械式水稻直播机相比播量调节性能显著提高。【结论】该系统自动化改造简便,重点改进了播量调节机构,提高了传统播种机播种性能,对传统机械直播机具有较高适配性。     

梳夹式红花收获机液压传动系统的设计与仿真

针对目前红花采摘的机械化水平低下、主要依靠人工采摘的问题,设计了一种梳夹式红花收获机,采用梳夹式的夹拔原理对红花丝进行采收。结合红花株高的不同,设计了一种可调整采摘高度的装置,并可调节采摘头转速,采摘头转速的调节范围为70～120 r/min,可根据植株生长的高度适时调节高度。通过综合计算,对梳夹式红花收获机液压传功系统的主要元件进行选择,液压元件有液压马达、液压缸、比例电磁换向阀、电磁换向阀、叠加平衡阀、液控单向阀等。通过对液压系统的性能验算和仿真分析可知,该液压传动系统能满足动力要求,验证了理论分析的合理性;通过仿真分析可知,该系统能够满足采摘工作要求,为梳夹式红花收获机提供了新的发展方向。     

葡萄树干精准对靶施药系统设计与试验研究

切根虫是对葡萄生长造成严重危害的害虫之一,它在夜间会从葡萄树根部爬到树冠上啃食新枝和嫩芽,对葡萄产量造成影响,因此必须有效的控制其危害.提出了精准对靶施药系统的设计理念,介绍了该系统的工作原理及结构组成,给出了主要部件的设计过程.通过模拟试验与传统带状施药系统的效果进行对比,得出:环形对靶施药系统在相同条件下,着药率提高了72％,成本节约了67.1％,大大减少了施药量,降低了环境污染.     

基于TRIZ理论的精量喷雾植保机控制系统

为了解决植保机作业中施药不精准、不均匀的问题,采用TRIZ理论设计一种应用于植保无人机水泵的精量喷雾自动控制系统,该系统够随着无人机运行速度的变化实时控制水泵的输出流量,实现喷雾流量的自动调节,实现精准施药。     

农药施用过程对施药者体表农药沉积污染状况的研究

为了研究农药对施药者身体造成的污染,减少施药造成的操作人员中毒现象,利用6种不同类型和技术参数的背负式喷雾器研究了3种施药方式在施药者身体15个部位的农药沉积状况。借助系统聚类分析和因子分析2种统计方法对试验结果进行了统计分析。结果表明,施药者双脚和小腿是药液沉积的主要部位,沉积率分别58.5%和35.8%;使用新型的施药器械与施药技术有助于降低施药人员体表的农药沉积残留;2种分析方法得到的结果吻合良好,对认识和评价农药施用过程施药者体表农药沉积污染情况有理论和实际意义。     

喷水推进转向式遥控渔药喷施机的设计

为解决人工泼洒渔药工作劳动强度大、施药效率低且施药过程中渔药对施药人员身体的危害大等问题,利用Solid Works软件进行建模,设计了由直流自吸水泵驱动,自动混药、施药的新型无线遥控喷水推进转向式遥控渔药喷施机。喷施机由船体、动力装置、喷水推进转向系统、施药系统、无线遥控系统以及配套的水管管路系统组成,样机机身质量约为26 kg,并对样机进行测试。结果表明,该渔药喷施机运行平稳可靠、噪音小,作业时的平均行驶速度为1.0 m/s,最大喷施效率约为2.4 hm2/h(传统的人工泼洒效率约为0.4 hm2/h),喷施效率约是人工的6倍。通过遥控控制喷施机完成渔药的喷施,保证了操作人员的安全,同时对渔药进行在线混合,从而避免喷施药液配置过多造成浪费和污染环境,适用于水产养殖。     

果园风送式施药雾滴在冠层内沉积分布规律

为探究果园风送施药雾滴在梨树冠层内的穿透规律和冠层各区域沉积药量分布,通过田间试验研究风送式喷雾机典型工况下,单、双侧风送式施药雾滴在梨树冠层不同区域的沉积分布规律。结果表明:风送喷雾机不同风送状态下,果园树冠内各截面雾滴覆盖均沿风送方向呈现递进减弱关系。风机单侧施药、转速为1 300r·min-1时,靠近喷头的C环前半层的雾滴覆盖率达26.1%,C后层约为7.35%;喷雾机双侧施药,树冠内各层雾滴覆盖均沿风送方向呈现"V字"分布。单、双侧施药时,药液在叶片正反两面覆盖均存在互斥行为,正面沉积越多的叶片,反面沉积越少。风机转速提高至1 300r·min-1时可以改善正反面覆盖均匀性。     

基于PID算法的变量施肥控制系统设计

本变量施肥自动控制系统,可实现由DGPS定位、GIS确定的地块施肥量,通过PID算法结合了单片机控制和农业机械,将自动控制理论贯穿于整个系统,实现了机电一体化。单片机AT89C51通过RS232接口将上位机的给定施肥量等级与反馈等级比较得到差值,单片机中的增量PID算法子程序改变占空比,从而调节输出控制电压调节电机的转速来改变无级变速器的传动比,来改变排肥轮的转速,调节施肥量。     

徐州地区保护地番茄施药中存在的问题及对策

笔者通过保护地番茄生产重要二个区的用药调查,发现菜农在用药中存在施药不注意安全间隔期、不能适时适量施药等问题进行了系统的总结,并提出了对症施药、选择恰当的方法等应对策略,为指导生产服务。     

基于单片机的注入式混药控制系统设计与实验

针对电磁泵注入式施药装备设计了基于AT89S52单片机的控制系统,通过电压转化电路、电压频率采样电路、光耦隔离电路和变频输出电路来实现对直流电磁泵输入电压的控制,实现单位时间内电磁泵流量的控制,达到不同混药比的目的。同时,扩展了人工按键控制电路部分,构成一套完整的注入式施药控制系统。实验结果表明,该套控制系统能够较好地保持与基频同频,变频控制的误差整体小于1.22%,系统工作稳定,调节频率准确。     

温室自动变量施药系统设计

针对温室内手动施药喷雾质量差、容易造成施药人员中毒的问题,基于AT89S52单片机开发环境设计温室自动变量施药系统;研究了喷杆行走速度和喷头流量对作物单位面积雾滴沉积量的影响。实验结果表明:所设计的温室自动变量施药系统可根据上位机对CCD采集的病害信息处理结果,对喷杆行走速度和喷头流量进行控制,实现无人自动变量施药;在喷头型号、喷雾压力一定的条件下,改变喷杆行走速度和喷头流量可使单位面积雾滴沉积量的变化范围为0.27~0.76μg/cm2,很好地实现了自动变量喷雾;单位面积雾滴沉积量与喷杆行走速度和喷头流量均呈线性关系,相关系数R2均大于0.99。     

水直播机的播量控制系统的设计与试验

针对当前水直播播量调节问题,研制了水直播播量控制系统。该系统以PLC为处理器,通过建立插秧机行进速度与步进电机转速之间的模型,实现了利用插秧机的行进速度控制步进电机的转速,进而达到控制播量。试验结果表明,该系统电气和机械性能良好,完全能够满足水直播机的播种要求。     

中国植保无人机及其施药关键技术的研究现状与趋势

随着精准农业的理念在我国不断推广，植保无人机作为我国农业航空产业的重要组成之一，近年来的迅猛发展和应用引起了人们的广泛关注，植保无人机具有操作容易、农药利用率高、安全可靠等特点，极大提高了防控病虫害的能力，降低了地形对喷洒作业的限制。为全面、深入地了解我国植保无人机及其施药关键技术的发展现状及未来趋势，对我国植保无人机的发展和应用状况进行了概述，主要从航空变量施药技术、航空静电施药技术、航线规划技术、自主避障技术及施药效果检测技术5个方面对植保无人机施药关键技术的研究现状进行了阐述和分析，并针对航空变量施药决策系统、多机协同作业技术、航空施药作业专家系统及植保无人机配套施药技术4个方面指出了植保无人机施药关键技术的未来发展趋势，以期为国内科研机构和企业的科学研究提供参考，加快我国植保无人机技术的发展进程，促进和推动我国植保无人机产业的快速发展。     

对靶喷雾红外探测器的设计与探测距离测试

为克服果园农作物非对靶喷施农药造成的缺陷,设计了1种基于模拟正弦调制的红外靶标探测系统,对农作物采用自动对靶喷雾,将连续性施药转变为间歇性对靶施药,并对不同试验条件对探测距离的影响进行了分析。试验结果表明,所设计的系统可对农作物靶标进行自动探测,探测距离受多种试验因素影响。