基于变量喷雾的果园自动仿形喷雾机的设计与试验

为提高果园喷雾机自动化与精准喷雾作业性能,设计了一种基于变风量与变喷雾量的果园自动仿形喷雾机,喷雾系统以冠层分割模型作为变量处方,采用扫描精度高的激光传感器作为探测源,以电磁阀和无刷直流风机为执行元件,通过探测果树冠层体积调节电机和电磁阀的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)信号以实时调节风机转速和喷头流量。设计了可独立调节风量和喷雾量的雾化单元,通过各个独立风机产生的高速气流协助雾滴穿透冠层;喷雾机最大作业高度4.2 m。田间试验结果表明,在行株距为5 m×2 m的单株苹果树左右两侧平均沉积量分别为1.92和1.37 u L/cm2,最少雾滴数为46.2个/cm2,大于常用方法对风送喷雾中雾滴喷幅界定的20个/cm2;树冠轮廓与沉积量和风速变化拟合结果显示,设计的喷雾机能够根据树冠信息实现仿形变量施药。该研究为果树病虫害防治提供新方法与新装备,为精准植保机具的结构设计和性能优化提供理论与方法参考。     

基于网络RTK的离心式无人机变量施药可行性初探

针对植保无人机施药准确性和作业效率需求的提高,验证网络实时动态(Real-Time Kinematic,RTK)载波差分技术在无人机施药上的可行性,设计了一种基于网络RTK的离心式变量施药系统。采用STM32F103为控制核心,通过串口获取GPS定位信息,并连接DTU模块实现网络RTK技术,通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术调节占空比的大小,从而调节离心喷头的转速以及蠕动泵的流量。系统在工作时,通过农情信息完成处方图构建,通过高精度GPS模块获取经纬度信息,在施药过程中系统实时检索无人机所在位置,调出处方决策信息,按照处方信息调节离心喷头和蠕动泵的输出比例,从而控制无人机的施药粒径大小和施药量大小,并将作业数据上传至监控平台。通过试验表明系统能正确执行变量施药任务;在使用离心喷头进行变量施药任务时,受到系统稳定性和离心喷头特性的影响,在处方交界区域会存在一个不稳定区域;离心喷头在较高转速下进行变化时,在处方交界区域粒径大小的变化越平滑。该结果满足预期试验设计,可为植保无人机变量施药技术改良提供基础与参考。     

PWM连续变量喷雾的雾滴速度和能量特性

作者研发了一种基于脉宽调制技术（PWM）的连续式变量喷雾装置,并针对平口扇形、中空锥形和实心锥形3种喷嘴研究了此装置的雾化特性。该文介绍了此种装置的喷雾动态特性,即雾滴速度、喷雾比能（SE）、和喷雾动能中值直径（KEMD）随喷雾流量变化的规律。研究中采用丹麦Dantec公司生产的相位多普勒粒子动态分析仪（PDA）、在喷嘴正下方50 cm处测量了雾滴粒径和速度。对测量结果进行统计分析,得到了雾滴速度、SE、KEMD和体积中值直径（VMD）随流量变化的规律。研究结论为：雾滴速度和喷雾比能都随喷雾流量的减小而减小,尤其当占空比小于75%,雾滴速度的减小很显著;KEMD随着流量减小而减小,且与VMD的变化率一致,表明KEMD与雾滴粒径相关。     

基于单片机At89S52步进电机的闭环控制

单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。     

电磁诱导式喷雾机器人导航系统

针对喷雾机器人的工作要求,研制了电磁诱导式导航系统,系统由机械本体、电磁感应传感器、单片机控制系统和直流电机PWM驱动系统组成。机器人行走轨迹的诱导信号由埋设在田间的通有高频电流的导线产生,利用一对电磁感应传感器的信号电压差值判断机器人位置。AT 89C 52单片机根据传感器提供的信息,采用P ID算法规划行驶路径,由PWM系统驱动直流电动机完成机器人的行走。试验结果表明,10 m范围内直线导航精度±1 cm;转弯半径0.5 m时导航精度±2.5 cm。     

变量施药关键技术综述变量施药关键技术综述

变量施药技术以提高农药利用率,降低农业成本,适当减少农药用量,降低农药残留,减轻环境污染为目的,是精准农业领域的重要课题和施药技术的发展方向。从变量施药关键技术中的田间信息采集方式、变量施药控制方式和变量施药控制算法三个方面进行综述,首先阐述基于地理信息技术和基于实时传感器技术的田间信息采集技术;其次分析包括变压力调节式、药液浓度调节式和脉宽调制式的变量施药控制方式,并剖析各控制方式的优缺点,脉宽调制式因其具有更好的动态响应特性和流量调节性能,拥有广阔的应用前景;最后对当前最主要的变量施药控制算法（模糊控制算法、PID控制算法以及BP神经网络）进行概述与研究,了解到对不同算法进行组合和改进有利于提高变量施药控制性能。针对国内变量施药技术存在的问题,提出建议,旨在为我国变量施药技术的发展与推广提供一定的参考。     

新型PWM方法的研究

在改善输出波形特性的基础上,提出了一种新型的脉宽调制方法,该方法基于三相线电压之间的基本关系来获得开关定时和开关脉冲图,并利用GTO逆变器和TP86A单板机在电压型逆变器上进行了实验。从理论分析和实验结果得出:这种新型PWM技术输出波形的谐波分量低,控制具有规律性,在交流调速和逆变电源方面是一种值得推广的方法。     

基于专家规则的温室智能补光系统设计

由于现有温室补光系统未针对专家规则考虑植物不同阶段补光量的差异和自动实现分阶段按需定量补光,因此设计了基于专家规则的智能补光系统。系统以51单片机为核心,采用模块化设计,主要包括控制模块、电源模块、时钟模块、人机交互模块和检测模块。系统利用DS1302时钟芯片模块模拟阶段补光累积时间,根据用户设置的各阶段光强阈值和阶段信息,当植物生长进入下一阶段时,系统会依据用户的相关设置计算对应PWM 控制信号的占空比,并输出 PWM 控制信号,控制植物的补光量。实验证明,系统可对植物各阶段进行按需补光,避免了不同阶段补光不足和过量的问题,从而提高了能源利用率,也为研究光强对植物的影响提供参考。     

多电平逆变器三段法空间矢量脉宽调制算法设计

为解决传统七段法空间矢量脉宽调制(SVPWM)在高电平电力逆变器中应用受限的问题,该文提出了一种优化开关系统算法,即三段法SVPWM算法。优化算法采用了一种新型三角形划分法和60°坐标系。分析了附加开关的产生原因、最小化机理,详细表述了三段法开关序列的设计步骤并辅以实例。与传统七段法相比,三段法开关序列设计灵活,可最小化器件开关频率,降低开关损耗。在五电平级联型逆变器上对该调制策略进行了仿真研究,结果验证了该法的有效性和优越性。