四旋翼飞行器在农业病虫害识别中的应用研究

农作物病虫害问题已然是农业生产中的一例顽疾,不仅导致了农作物大规模的减产减质,还造成了巨大的经济损失。本文针对农作物病虫害问题,提出采用以四旋翼飞行器为基础,通过航拍监控系统进行图像实时传输,利用图像处理技术识别农作物病虫害的研究方法。本文阐述了图像处理技术应用于农作物病虫害的防治,经过有效的图像处理方法,在农作物病虫害防治技术方面取得了很好的效果。     

基于GPS定位的四旋翼飞行器设计

设计基于微控制器STM32F4系列和GPS定位的新型农情监测平台,以微控制器STM32F407为控制核心,用GPS模组、陀螺仪、加速度计等多种传感器测算位置和姿态信息。硬件由飞行控制器、数传模组、动力系统、机架、云台伺服系统组成。软件则采用简洁稳定的四元数加互补滤波姿态解算算法,融入PID控制算法,实现稳定飞行、GPS定位等功能。四旋翼飞行器扩展性高、适应性强,能够适应各种复杂环境,在农情信息采集中具有较高的应用价值。     

四旋翼飞行器PID控制器的设计及仿真

为了验证四旋翼飞行器PID控制的优良性能,本文对四旋翼飞行器动力学模型进行了推导,对飞行器线运动和角运动方程进行了建立,设计了飞行器位置和姿态控制器,并在Matlab/Simulink中对其进行了设计仿真。     

四旋翼飞行器农田位置信息采集平台设计与实验

作为对传统农田信息采集方式的补充,提出了一种基于小型飞行器的采集方式.阐述了四旋翼飞行器的工作原理,并设计了农田信息采集平台,制作出的样机载重为3.5kg,滞空时间大于20 min.设计了惯性测量系统,在测试翻滚角误差小于0.5°时确定融合算法权重系数K为12,利用PID闭环控制,实现3 m高度悬停飞行的偏移误差不超过5 m.在平台上搭载Trimble 5700型GPS接收机进行了实时数据采样实验,结果表明人工采样与飞行采样数据误差约为1.4m,表明该平台具有采集农田位置信息的基本能力.     

农用四旋翼飞行器避障系统设计 —基于机器视觉和无线定位

在地形复杂的区域,为了提高农林植保的作业效率,提高作业过程的安全性,四旋翼飞行器被应用到了农业生产作业过程中.为了提高四旋翼飞行器的自主导航水平,将机器视觉技术和无线定位技术引入到了飞行器控制系统的设计上,通过两种定位方式的联合,有效提高了飞行器导航精度.采用软件仿真的方式对避障系统进行了测试,测试过程中设置了多种障碍...     

基于改进樽海鞘群算法的四旋翼飞行器姿态优化控制

针对集总干扰下四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。该方法通过线性扩张状态观测器来估计和补偿集总干扰的影响,提高控制器的稳定性;借助非奇异终端滑模面有限时间收敛的特性设计控制律,加快控制器的收敛速度;控制器的稳定性分析由Lyapunov函数得以证明。引入樽海鞘群算法来优化控制器中的参数,提升控制性能。进一步地,引入一维正态云模型与自适应算子来克服参数整定算法的固有缺陷,增强其优化能力。通过仿真与试验验证了本文方法的有效性与实用性,结果表明:在阵风干扰下,本文方法比线性自抗扰控制策略具有更高的跟踪精度、更强的抗干扰能力与更快的响应速度。     

一种可倾转四旋翼飞行器系统优化与控制研究

【目的】针对传统多旋翼飞行器由于欠驱动引起的强耦合性,难以实现位置和姿态控制的问题,需进一步提高多旋翼飞行器的机动性和灵活性。【方法】课题组设计了一种能够实现六自由度全向运动的可倾转四旋翼飞行器,通过对传统四旋翼机械结构进行可倾转设计,增加系统可控变量实现飞行器的全驱动;利用牛顿-欧拉方程推导出四旋翼的动力学模型,通过变量代换对控制分配矩阵进行线性化处理,针对动力学模型设计RBF神经网络以及非奇异快速终端滑模控制器,对系统不确定性与耦合效应进行估计和补偿;利用神经网络自适应控制逼近虚拟控制量,通过MATLAB/Simulink仿真验证了该控制器的可行性。【结果】所设计的飞行控制器拥有良好的位置和姿态独立控制能力,具有高度的灵巧性、鲁棒性、柔顺性和自适应性,能够有效地估计和补偿内部不确定性和外部干扰。     

农药喷洒四轴飞行器的模糊PID姿态控制

为了实现四轴飞行器更稳定的姿态控制,建立了四轴飞行器四元数运动学方程,并给出了四元数微分方程的解析解和数值解,在此基础上求解出了欧拉角.针对农药喷洒四轴飞行器在作业过程中负荷发生改变后影响控制效果的问题,设计了模糊PID控制器,通过Matlab/Simulink仿真,对比传统PID控制效果,验证了算法的可靠性.搭建了飞行器试验平台,在stm32飞控板上编程实现算法.试验中,通过改变飞行器质量,对比了传统PID和模糊PID的控制效果.在飞行器质量改变前后,模糊PID比传统PID的超调量分别降低22%和30%,上升时间分别减少0.06,0.08 s,调节时间分别减少0.70,0.80 s.试验结果表明,模糊PID控制系统较传统PID控制具有响应速度快、超调量小等优点,能更好地满足农业作业四轴飞行器的控制要求.     

多旋翼喷雾无人飞行器的设计和试验研究

为了满足田间植保及科研需求,根据作业所需的一般负载要求,提出了一种针对多旋翼无人植保飞行器设计和验证机器效果的方法,并制作了用于农田喷雾施药作业的多旋翼无人飞行器。该飞行器主结构采用全碳纤维板,连接部分采用硬化铝材,作业机构由压力回流型隔膜泵和高压力雾化喷头组成。通过参数分析验证了设计的可行性,后经过机体飞行稳定性试验、实际田间作业效果试验对方案的可行性进行了实际检验。结果表明:飞行器整体结构稳定,性能可靠,在满载的条件下可持续作业10~15min,作业效率高而人工劳动强度低,符合应用的要求,为此类飞行器的设计提供了一种切实可行的方法。     

多旋翼飞行器与飞行安全培训重点

农业航空是农业机械化在空中的发展和延伸,是现代化大农业应具有的重要特征和标志之一。农业航空与地面机械相比具有作业不受空间限制、作业质量好、效率高以及其播撒物对作业人员没有人身危害等明显优势。但是由于受到操作人员技术水平、飞行器本身可靠性以及环境、天气等主客观因素的影响,目前仍存在一定的安全隐患,也制约了农业航空产业的发展。为确保农业航空作业的安全,山东卫士植保机械有限公司建立了一整套系统完善的安全机制,其中最为关键的是执行严格教学,提高操控手的素质。他们自创了一套完善的教学体系和教案,并在现实教学培训中取得了很好的实战效果。我刊特将他们的培训教材选登如下,以期为关注农业航空的农民朋友提供科学实用的学习读本和实践参考。     

ZigBee技术在设施农业中的应用研究

ZigBee技术已经成为科学研究领域最前沿的课题之一,有巨大的应用前景。为此,介绍了ZigBee的基本概念,对目前ZigBee无线传感器网络在设施农业中的应用及发展前景进行了深入分析,并给出了相应控制系统的网络架构、硬件结构和软件设计。     

数字农业在贵州省的应用模式研究

介绍了数字农业的概念及特点。分析了贵州省传统农业的发展现状及特定的地理环境对农业发展的影响．提出要改变贵州省农业生产的落后现状必须引进和发展数字农业。并制定出适合贵州省发展数字农业的战略规划及应用模式。     

数字农业平台中央控制系统的开发

介绍了建立数字农业平台的构思;在分析中央控制系统总体功能的基础上,提出中央控制系统的具体设计方案;选用工控机、PLC组成系统硬件环境,利用组态软件和VisualC 6.0来开发系统软件,来实现系统的控制。     

基于WebGIS的农业状况管理信息系统研究

分析了WebGIS和农业状况信息的特点，并提出了基于WebGIS的农业状况管理信息系统的设计方案。     

生态农业与循环农业的比较

面对农业发展过程中越来越突出的资源与环境矛盾,为促进农业可持续发展,学术界先后提出生态农业与循环农业的概念.在比较分析两者提出的历史背景、概念、特征和模式的基础上,得出两者都是以可持续发展为目标,模式上有交叉重叠,但两者的侧重点和地位不同;提出循环农业为生态农业的高级阶段,大力发展以生态农业为基础的循环农业是今后农业发展的方向.     

设施农业中卷帘机的发展应用研究

机械化卷帘技术在我国北方日光温室大棚中得到普遍的推广与应用。阐述机械化卷帘技术及机具的发展概况,介绍常见卷帘机的类型与工作原理,指出卷帘机在实际应用中存在的问题并提出改进措施,为推动设施农业机械化发展进程提供理论与技术参考。     

卷帘机在辽宁设施农业中的应用研究

介绍辽宁省卷帘机产品及其生产企业的发展现状,指出卷帘机实际应用中存在的问题并分析问题产生的主要原因,提出加强卷帘机产品质量和使用效果的对策与建议,以提高辽宁设施农业装备应用水平,促进辽宁设施农业快速发展。     

农机化装备结构优化的多层次灰色评价

农机化装备结构优化评价的问题具有灰色性和模糊性的特点,对其进行评价分析,传统的方法具有很大的局限性。考虑到灰色性和模糊性的影响,本文采用多层次灰色评价理论,对农机化装备结构优化的多级指标体系进行综合评判,可以有效地、全面地和系统地评价农机化装备结构优化程度的大小,可以对不同的农机化装备结构方案进行选择,找出最优方案。最后给出运用该方法的一个实例。     

我国数字农业与农业机械的发展

20世纪末,世界上兴起了以生物技术和信息技术为主导的新的农业科技革命浪潮—数字农业。数字农业反映了农业现代化的大趋势,成为21世纪农业发展的指导思想之一。为此,阐述了我国数字农业、农业机械化和农业机械自动化的现状,通过分析数字农业与自动化农业机械的关系,提出了把数字农业和农业机械结合起来共同发展的模式。