自走式遥控喷药车的设计

设计了自走式遥控喷药车.该车可以在各类农作物整个生长期内不受限制地完成农药喷洒作业,尤其是针对胡麻作物的中后期植保作业,可以做到不伤苗、不压苗,适用于胡麻茎秆同高作物生长期的喷药作业.该喷药车应用单片机技术、红外遥感技术可实现行走、转向、喷杆的升降折叠等远程控制.通过整机性能及田间试验的调试和验证,结果表明,该喷药车转...     

无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车转向控制系统设计

针对胡麻密植程度高、不方便大型机械作业等问题,设计一款以直流无刷电机、电推杆为转向控制组件,基于STM32型单片机为控制核心的无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车。该喷药车采用2.4 GHz无线电遥控装置与单片机之间的双向通行实现对喷药车行走速度、转弯半径和喷洒模式的控制。使用Keil uVision5软件编程,对喷药车各动作流程进行决策、控制。仿真结果表明,无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车转向机构最大转向角度为左转35.9°、右转25.7°,实际使用转向角为±25°,最小转弯半径4 m,转向系统符合设计要求,为胡麻喷药车的智能避障、智能作业提供技术支持。      

多回流式变量喷药控制系统设计与试验

针对目前大型宽幅喷药机在喷药过程中施药方式不合理、控制方式单一等问题,在3WP-1200型喷杆式宽幅(22 m)喷药机基础上,设计了一种多回流式变量喷药控制系统。该控制系统可根据喷药机行驶速度来调节比例控制阀,通过改变回流口的开口度来改变喷药流量,实现变量喷药。该控制系统分5路控制所有喷头,每一路可单独控制开断,一路或几路断开的同时可打开相对应的回流口,使系统在不改变流量的情况下,其余喷头喷药量不变;多回流式的控制方法使系统压力更稳定,控制精度更高。同时设计了该系统的硬件和软件,并对该控制系统进行了液位标定与喷药精度试验。液位标定试验中,对不同液位对应的药液容积进行了标定,其标定模型决定系数R2为0. 994;流量控制精度试验中,单个喷头的目标流量与实际流量相差不大,其相对误差不大于4. 1%;喷药量控制试验中,喷药流量可随速度变化而变化,但其设定喷药量与实际喷药量相差不大,相对误差在6%以内,实现了变量喷药,且控制精度较高。     

基于模糊-PID复合控制的变量喷药除草系统设计

为了提高农药的利用率、消除模糊控制在平衡点附近的控制盲区,以及实现杂草变量喷药功能,设计了一套基于模糊-PID复合控制的变量喷药除草系统。该系统利用机器视觉技术实现杂草密度信息的采集,采用模糊控制与PID控制相结合的方法来实现电磁阀开度的控制,从而实现对杂草的变量喷施。仿真试验结果表明:该系统阶跃响应效果良好、无超调量,可实现喷药量随杂草密度变化而实时变化的目的,能够有效地消除响应误差。田间试验结果表明:在作业速度为2km/h时,系统的相对控制误差小于4.5%,满足设计要求。     

基于灰狼优化PID控制的变量喷药系统研究

针对传统PID控制式的不足,将灰狼优化算法与PID控制结合,设计了一种基于灰狼优化PID控制的变量喷药系统,控制系统主要由微处理器、电动阀、传感器和摄像头等组成。同时,构建了变量喷药系统传递函数模型并基于MatLab软件平台进行仿真实验,结果表明:灰狼优化PID控制响应速度快,调节时间为0.203 5s,低于传统PID控制的0.463 5s,系统的稳态误差小,仅为1.32%。在WFS-II喷雾性能综合试验台进行实际喷药试验研究,结果表明:相对于传统的PID控制,灰狼优化PID控制的变量喷药系统平均响应时间提高了21.4%,平均误差为11.0%,低于传统PID控制的16.8%。本文设计的基于灰狼优化PID控制的变量喷药系统响应速度快、稳态误差小、控制精度高,改善了传统PID控制系统的控制效果和稳定性,可为变量喷药系统的研究提供新的理论基础和技术方法。     

电动遥控履带式果园喷药车的设计

为提高果园施药自动化水平,采用汽油发电机作为动力源,直流无刷伺服电机作为运动执行器,设计了电动遥控履带式喷药车。与传统差速转向履带式车相比较,电动履带式喷药车速度控制更精准,遥控作业更灵活。试验结果表明:所设计的电动履带式喷药车可完成30°斜坡爬坡及30m直线行进,直线偏差在1°以内,空旷地块遥控距离可达8km,树林内遥控可达1km,具有较高的实用性,具备应用推广价值。     

农用植保机械的变量喷药技术特点与发展趋势分析

植保机械是农业生产过程中病虫草害防治的主要生产力,其广泛应用显著提高了药物喷施的效率,由于传统的农机植保作业药物喷施采用定量模式,易出现过度喷施和喷施量不足等问题,变量喷药技术的研发与应用很好地解决了这一问题.重点分析了变量喷药技术的工作模式和技术特点,并总结了变量喷药技术的优化发展方向.     

谈植保喷药机的喷药技术

介绍我国喷药机使用与发展的基本情况和现阶段喷药机最常采用的喷药技术与设备,通过对国外先进喷药机喷药系统的分析,重点阐述喷药机在作业过程中的各项功能和作用,为提高喷洒农药的效率以及推广先进的喷药技术提供了参考。     

履带式果园喷药机遥控作业系统设计

为解决传统喷药机依靠人工驾驶,易引起工作人员中毒的问题,针对履带式果园喷药机,设计了一种喷药机遥控作业系统。遥控系统采用ECU作为控制核心,采用飞控系统替代传统的遥控系统进行无线远距离通信,采用液压阀组控制液压油缸来驱动操纵杆动作,从而实现对喷药机的启停、转向和喷药等远距离操纵。在履带式果园喷药机上集成该系统,对系统进行了性能测试,结果表明：系统的有效遥控距离不小于200m,在遥控距离不超过200m的条件下,行走控制响应时间不大于0.6s,遥控距离对系统响应时间几乎没有影响。通过人为切断无线信号的方法,进行了模拟掉线试验,结果表明：喷药机在遥控系统掉线后的停车成功率达到100%。系统具有响应快、通信稳定和安全性高的特点,能够满足果园喷药作业要求。     

农用车辆自主导航控制系统设计与试验

集成软硬件系统搭建了一套农用车辆自主导航系统并进行了试验研究。硬件系统包括传感器、执行器和CAN-Bus通信网络;软件系统基于Windows操作系统、Visual Studio 2005开发环境,采用多线程编程技术开发。依据运动学规律建立了车辆运动模型,依据转向机构闭环响应曲线辨识了转向系统闭环模型,综合2个模型确立了航向与横向控制系统开环传递函数,基于PID理论设计了航向与横向控制器。试验结果表明:软硬件系统运行稳定;初始航向偏差在-86°与84°时,调节时间均在2 s以内,稳定后航向跟踪的精度均在1°以内;初始横向偏差在0.7 m和1.2 m时,横向偏差的最大值分别为10.4 cm与9.2 cm,横向偏差平均值分别为6.4 cm与3.5 cm,横向偏差标准差分别为2.6 cm与1.7 cm,横向控制器能够使系统平滑稳定地跟踪期望路径,跟踪精度在厘米级。     

基于无人直升机的航空静电喷雾系统研究

航空静电喷雾技术具有防治效率好、可及时控制大面积病虫害的优点。为此,针对AF-811无人直升机设计了一套航空静电喷雾系统,由航空静电喷头、水泵、药箱、摆动悬臂、直流电源、高压静电发生器、流量调节系统和远程控制系统组成。将该静电喷雾系统搭载在AF-811无人机上进行了有效喷幅和雾滴沉积效果试验研究,研究结果表明:无人机静电喷雾不仅施药灵活,而且增加了农药在目标上的附着率,减少了雾滴的飘移,起到更好的保护生态环境的效果。     

农用电动车辆预换挡过程转速鲁棒控制方法

提出了一种农用电动车辆换挡过程中永磁同步电机速度同步的鲁棒控制方法。针对电动车辆电驱动总成系统,分析了换挡过程及其中的预换挡速度同步问题,根据系统的结构和工作条件,完成了动力学建模。利用一种非线性控制算法完成了永磁同步电机换挡速度同步鲁棒控制,该算法继承了传统PID控制和鲁棒控制的特点,基于误差和模型两方面进行控制,将农用车辆作业工况下的模型不确定性和外部干扰集中到一个具有假定上限的函数。基于Lyapunov方法从理论上证明了本文设计的鲁棒控制器具有一致有界性和最终一致有界性。通过数值仿真与传统PD控制进行对比,在相同PD控制参数条件下,鲁棒控制器的转速同步误差平均值与标准差均具有明显优势。通过台架试验进一步验证了该鲁棒控制方法对永磁同步电机速度同步控制的有效性,结果表明,该方法转速同步误差平均值与标准差优于传统PD控制30%以上。     

喷杆喷雾机智能控制系统设计及试验

为提高喷雾均匀性和农药的有效利用率,针对大田作物施药的农艺要求,设计了一种安装于大田常用喷杆喷雾机的喷雾机智能控制系统,并介绍总体方案和工作原理。该系统主要包括变量施药、喷杆高度自动调节等功能,变量施药系统通过变量调节阀调节喷雾流量,通过喷雾量与作业速度自适应控制模型,实现作业过程中药液均匀喷施;喷杆高度调节系统采用超声波传感器检测喷头与作物顶端的距离,根据设定的目标高度,控制电动缸动作,调节喷杆高度。试验表明:变量喷雾控制系统能够根据设定喷量和作业速度的变化准确发出调控指令,控制流量调节阀动作进行流量调节,提高了喷雾作业的均匀性,喷雾精度误差最小为2.24%,能够有效提高喷药作业质量;喷杆高度调节最大误差为5.40%,提高了喷杆与作物顶端距离调整的准确度。     

双路自动调节变量喷药控制系统试验分析

对设计的双路自动调节变量喷药控制系统进行了试验验证,提出了具体的试验原理和试验方法,通过多次试验及详细地记录数据,得出试验结果并进行了分析。试验主要分为:①流量分路控制试验,将喷药主管路分成A路、B路分别控制,通过设定不同的目标喷药量进行试验,验证系统的控制效果;②速度影响流量试验,保持目标喷药量不变,使用脉冲发生器设定不同的速度进行试验,验证速度变化对系统流量的影响规律;③压力稳定性控制试验,设定不同的目标压力值进行控制试验,验证系统对压力稳定性的控制效果。针对3个试验分别组建了相应的试验平台,经过多次试验得出结论:流量控制系统对流量的控制精度平均值为97%,压力稳定系统对压力的控制精度平均值为97.88%,脉冲发生器模拟速度产生的偏差平均值为0.05;系统运行正常,实现了根据目标喷药量的变化对两支路流量的分别控制,且控制精度较传统的喷施方法有所提升;细化了施药系统的喷施范围,可实现更加精准的变量施药。     

电弧喷涂电流的模糊控制

采用8096系列单片机系统，对电弧喷涂时的电流进行采样，用模糊控制方法对送丝速度进行控制，以实现电弧喷涂电流的稳定。实验证实，在其他条件不变的情况下，对送丝速度进行控制后，电弧喷涂电流波动幅度大大降低，喷涂时粒子的尺寸更加均匀，喷涂层更加细致、均匀，涂层的性能有较大的提高。     

基于 Android 平台的智能温室视频无线监控系统

目前,我国传统农业处于向优质、高产和高效的现代化农业转化过程中,智能温室体现了现代农业发展的方向,而视频监控在智能温室中能够起到指导和监管作用。视频无线传输技术有效地解决了温室中不方便使用有线网络的问题,使我国农业现代化发展进入了一个崭新的阶段。视频监控系统基于 Android 操作系统平台,以Android 手机作为客户端,利用WiFi 技术完成视频的无线传输和指令发送,解决了智能温室中设备不能布线或很难布线时的监控问题。     

基于电驱动系统的农业车辆牵引负荷车设计与试验

针对传统农业车辆牵引负荷车机械结构复杂、存在加载死区导致无法实现全范围加载，采集系统功能单一无法实时评估被试车辆牵引性能的问题，设计了一种基于电驱动系统的农业车辆牵引负荷车。负荷车以最大加载牵引力150 kN为设计目标，结合对驱动轮的受力分析，完成了其整机关键部件的选型设计，采用集成发动机-电动桥的电驱动系统为核心单元，使用转向牵引架实现前桥平台的自动跟随转向。在LabVIEW RIO架构基础上，通过FPGA搭建高算力、高性能的测控系统，实现对电驱动系统电流、电压、被试车辆牵引力、油耗等多种信息的采集、无线传输与存储，并使用模糊自适应PID控制算法对牵引力加载进行闭环控制。最后开展整机性能验证试验，负荷车实现了0～150 kN范围内的负荷加载，加载系统最大响应时间为3.6 s,最大超调量为1.61%,实际加载牵引力与目标牵引力最大误差为4.5%。整机性能验证试验表明，负荷车具备良好的牵引负荷加载性能，其测控系统可实现被试车辆牵引性能多参数的实时准确监测，能够完成对农业车辆牵引性能的全面评估。