| 植保无人机药箱液量监测装置的设计与试验 |
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| 引用本文： | 姜 锐,周志艳,徐 岩,兰玉彬,罗锡文.植保无人机药箱液量监测装置的设计与试验[J].农业工程学报,2017,33(12):107-115. |
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| 作者姓名： | 姜 锐 周志艳 徐 岩 兰玉彬 罗锡文 |
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| 作者单位： | 1. 华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心,广州 510642;国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心,广州 510642;2. 华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心,广州 510642;国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心,广州 510642;南方粮油作物协同创新中心,长沙 410128;3. 华南农业大学工程学院/广东省农业航空应用工程技术研究中心,广州,510642 |
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| 基金项目： | 广东省科技计划项目（2014B090904073，2014A020208103，2015B020206003）；国家重点研发计划（2016YFD0200700） |
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| 摘 要： | 药箱的液量是植保无人机精准作业中需要监测的重要信息之一。为了实现对植保无人机药箱液量的实时监测,针对植保无人机作业过程中存在的液面波动剧烈、药液的理化特性各异、药箱空间小、防腐蚀要求高等特点,该文提出一种双气压式液量监测装置的设计方案,包括双气压式液位监测、药箱液面震荡干扰滤波、机身倾斜干扰校正以及液位-液量换算模型等。为了验证方案的可行性,制作了液量监测装置的样机,并设计了相关的验证试验进行性能测试。试验结果表明:采用同时监测环境气压和密闭气室内气压的双气压式差值法,液位高度与气压差值之间呈线性负相关关系,决定系数为0.998 9,可有效消除环境气压变化对测量精度和稳定性带来的影响;融合了中位值平均滤波法与滑动平均滤波法优势的混合数字滤波算法,使药箱液位数据的变异系数由滤波处理前的28.45%降低到12.27%,对液面震荡干扰具有较好的滤波效果;基于微机械陀螺仪的校正算法,在机身倾斜30°时,气压差值误差从校正前的-1.09 h Pa,降低至校正后的0.05 h Pa,可较好地消除植保无人机飞行中机身倾斜带来的药箱倾斜干扰误差;在植保无人机机载动态测试试验中,设计了前进、后退、田间掉头移行等3种常见的飞行工况中进行测试,在2、4、6 L的载药量时,液量监测器输出的液量数据均值分别为1.985、3.942、5.984 L,经过校正处理后液量相对误差分别为0.75%、1.45%、0.77%,均方根误差分别为0.182、0.199、0.180 L,表明液量监测器在不同实际作业工况中的数据输出较稳定可靠。
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| 关 键 词： | 无人机 设计 试验 农业航空 药箱 液量监测 无线监测 |
| 收稿时间： | 2017/2/10 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2017/5/10 0:00:00 |
Design and experiment of liquid quantity monitor for pesticide tank in spraying UAV |
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| Jiang Rui,Zhou Zhiyan,Xu Yan,Lan Yubin and Luo Xiwen.Design and experiment of liquid quantity monitor for pesticide tank in spraying UAV[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2017,33(12):107-115. |
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| Authors: | Jiang Rui Zhou Zhiyan Xu Yan Lan Yubin and Luo Xiwen |
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| Institution: | 1. College of Engineering, South China Agricultural University/Engineering Research Center for Agricultural Aviation Application (ERCAAA), Guangzhou 510642, China; 2. National Center for International Collaboration Research on Precision Agricultural Aviation Pesticides Spraying Technology, Guangzhou 510642, China;,1. College of Engineering, South China Agricultural University/Engineering Research Center for Agricultural Aviation Application (ERCAAA), Guangzhou 510642, China; 2. National Center for International Collaboration Research on Precision Agricultural Aviation Pesticides Spraying Technology, Guangzhou 510642, China; 3. Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crops in South China, Changsha 410128, China,1. College of Engineering, South China Agricultural University/Engineering Research Center for Agricultural Aviation Application (ERCAAA), Guangzhou 510642, China,1. College of Engineering, South China Agricultural University/Engineering Research Center for Agricultural Aviation Application (ERCAAA), Guangzhou 510642, China; 2. National Center for International Collaboration Research on Precision Agricultural Aviation Pesticides Spraying Technology, Guangzhou 510642, China; and 1. College of Engineering, South China Agricultural University/Engineering Research Center for Agricultural Aviation Application (ERCAAA), Guangzhou 510642, China; 2. National Center for International Collaboration Research on Precision Agricultural Aviation Pesticides Spraying Technology, Guangzhou 510642, China; |
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| Abstract: | unmanned aerial vehicles; design; experiments; agricultural aviation; pesticide tank; liquid quantity monitoring; wireless monitoring |
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| Keywords: | unmanned aerial vehicles design experiments agricultural aviation pesticide tank liquid quantity monitoring wireless monitoring |
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