PWM间歇喷雾变量喷施系统压力脉动及液压冲击综合测试

在PWM间歇喷雾式变量喷施系统中,隔膜泵间歇性吸排液等特点会在管路中形成压力脉动,且电磁阀快速启闭会在管路中形成液压冲击,二者综合作用致使各喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性出现畸变。因此,为了揭示其管路压力脉动的变化特性和液压冲击特性,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并在不同隔膜泵转速、不同PWM控制信号频率和占空比下进行了压力脉动和液压冲击的综合测试研究。结果表明:随着隔膜泵转速的增加,压力脉动周期逐渐变小,幅值逐渐变大;随着PWM信号频率的增加,液压冲击和压力波动趋于压力脉动的形式,周期逐渐变小,幅值逐渐变大;而PWM信号占空比对液压冲击和压力波动的影响不明显。     

PWM间歇喷雾变量喷施系统中的压力损失和液压冲击

在PWM间歇喷雾式变量喷施系统中,流量变化会引起喷杆各管路中的压力损失的变化,电磁阀的快速启闭会在管路中形成液压冲击,致使各喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性出现畸变。为揭示其管路压力损失的变化特性和液压冲击特性,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并对其进行了流体动力学分析,确定了不同喷雾流量下的管路药液流态,建立了压力损失和液压冲击的计算模型,分析了0.3 MPa设定喷杆压力下的管路压力损失变化范围和液压冲击幅度,并进行了实际试验测试。结果表明:在0.3 MPa设定喷杆压力下,同一喷头前端管路的压力损失的变化幅度可达140 kPa,不同喷头间的实际喷雾压力差异可达25 kPa,由于电磁阀快速启闭而引起的液压冲击幅值可达170 k Pa。     

脉宽调制型变量喷雾系统雾量沉积分布

通过实验和理论分析建立了雾量分布模型,研究了雾量分布规律。研究表明:喷杆方向沉积变异系数在两喷头之间出现最低,而在两喷头正下方出现极高值;行驶方向的沉积变异系数沿着一定规律周期性变化,其周期与占空比相关;在相同压力的情况下,同一喷头的行驶方向及喷杆方向沉积变异系数的峰值均随着车速的提高而上升,随占空比的上升而下降;在研究范围内(40~60cm),变异系数的峰值随喷头高度的升高而降低;若车速和占空比均相同,110°扇形喷头的雾量分布较80°扇形喷头在时空方向上都更加均匀。     

脉宽调制型变量喷雾控制ECU设计与分析

提出一种脉宽调制型变量喷雾ECU设计方案，设计包含通讯单元及控制单元，通讯单元通过CAN总线可与拖拉机上配置的控制器直接联系；控制单元则利用斩波横流电路提高了系统电磁回路的响应速度。利用EDA手段并结合实验，对控制单元的斩波横流电路进行了分析和研究。结果表明使用斩波横流电路使电流上升时间为4．5ms，下降时间为9ms，并使流量随占空比线性增加。     

PWM间歇喷雾式变量喷施控制器设计与测试

为实现基于脉宽调制(PWM)间歇喷雾的流量调节式变量喷施控制,以DSP56F805数字信号控制器为核心,设计了一种PWM间歇喷雾式变量喷施控制器.控制器有单机和联机两种工作模式,可输出12路独立调节的PWM信号,实时检测喷雾机组前进速度、隔膜泵输入轴转速、喷杆压力和喷施流量,并采用预测比例控制方法,通过比例溢流阀在线调节喷杆压力.将控制器安装到一台经过改装的商购喷杆式喷雾机上,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并进行了系统测试.测试结果表明:PWM信号有效频率小于等于5 Hz、流量调节范围大于10,喷雾机组前进速度检测误差在±0.1 km/h范围内、隔膜泵输入轴转速检测误差在±1.5 r/min范围内、喷杆压力检测误差在±0.01 MPa范围内、喷施流量检测误差在±0.05 L/min范围内,经2 s调节后喷杆压力调节误差在±0.01 MPa范围内.     

苗期玉米间歇变量施药控制系统设计与试验

针对苗期玉米连续式施药易造成农药浪费问题,研制了喷杆式喷雾机间歇施药控制系统。基于施药机整机及液压系统构成,搭建了以PLC控制器为核心的硬件控制系统,通过超声传感器实时检测目标苗株,建立了作物高度(即物距)与其受药时长、单位时间喷药量的关系模型。为稳定系统压力、降低管路扰动影响,开发了基于PID算法的压力闭环控制策略,通过MatLab仿真确定了控制参数K_p、K_i、K_d分别为0.01、50、0.05。台架试验结果表明:系统的变量施药控制精度相对误差在±5.57%以内,压力闭环控制精度相对误差在±4.71%以内,间歇变量施药控制系统具有较好的流量控制精度及压力稳定性,满足作业要求。     

离心喷头变量喷施系统静态喷雾特性分析

【目的】探究离心喷头变量喷施系统的静态喷雾特性。【方法】采用隔膜泵、高精度涡轮流量计、电磁阀、离心喷头构建了一套离心喷头变量喷施系统,对其静态喷雾特性进行了试验分析。在喷头流量为1.5 L/min,转速分别为8 000、9 000、10 000、11 000、12 000、13 000 r/min条件下,利用水敏纸和雾滴收集装置分别测定了雾滴粒径的大小和雾滴沉积分布状况。【结果】随着离心喷头转速的增加,雾滴粒径逐渐变小;相同喷施半径下,不同角度的雾滴沉积量不同;离心喷头静态雾滴分布中心剖切面呈双峰分布,随着离心喷头转速的增加,雾滴沉积分布中心剖切面左侧峰值呈下降趋势,左侧峰值位置向雾滴分布中心方向移动,右侧峰值基本不变,右侧峰值位置向远离雾滴分布中心的方向移动。【结论】离心喷头转速对雾滴粒径大小和雾滴沉积分布状况存在显著影响,合理控制雾滴粒径大小、提高雾滴沉积分布均匀性是提高喷洒过程中的农药利用率、减少环境污染的关键。     

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。     

植保无人机动态变量施药系统设计与试验

针对我国植保无人机施药系统控制方式单一,施药流量无法根据飞行参数自动调整造成的雾滴分布不均匀、重喷、漏喷等问题,设计了基于ARM架构单片机的施药控制系统,提出基于PWM(脉宽调制)的施药流量控制方法,采用多传感器融合技术,实现施药参数的实时动态监测。设计了基于LabVIEW的地面站控制软件,实现对施药系统的远程控制和作业数据存储。基于3CD-15型单旋翼无人机平台对动态变量施药系统实际作业性能及施药效果进行了测试。试验结果表明,在飞行速度为0.8~5.8 m/s时,该动态变量施药系统可实现施药流量与飞行速度自动匹配,实际流量与理论流量之间平均偏差为1.9%,实际施药作业优选飞行速度为3.91~5.10 m/s,此时有效喷幅为5 m,雾滴覆盖密度为18~41个/cm~2,变异系数为34%~75%,雾滴沉积量为42.1~52.4μg/cm~2。     

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...     

一种变量施肥技术的实现及其台架试验

采用单片机作为CPU,结合压力传感器、AD采集卡以及伺服电动机,设计了变量配肥施肥控制系统,同时设计了与硬件配套的上位机软件,用来采集数据与发送命令,台架试验表明,该系统能实现变量配肥施肥,且结构简单,施肥精度达到     

变量施肥控制系统PID控制策略

根据机械动力学原理和电学原理建立了变量施肥控制系统的数学模型,为控制系统的设计、PID参数选择以及控制性能改进提供了理论依据。利用Matlab/Simulink动态仿真工具构建了直流伺服电动机驱动无级变速传动机构的仿真模型,采用临界比例度法对系统的PID参数进行整定,获得了反映系统性能的仿真曲线,仿真和试验验证结果表明,PID控制策略提高了控制系统的跟踪性能和抗干扰性能。     

变量施肥液压驱动控制系统硬件设计

通过对国内外变量施肥驱动控制技术的研究与比较,进行了变量施肥液压驱动控制机构的整体设计;同时,阐明了其结构特点,确定了液压组件的型号、参数,并进行了转矩和功率校核计算;最后,对步进电机和其配套的驱动器、控制器的工作原理及型号如何选择进行了总结。     

变量施肥控制系统PID控制策略

根据机械动力学原理和电学原理建立了变量施肥控制系统的数学模型,为控制系统的设计、PID参数选择以及控制性能改进提供了理论依据.利用Matlab/Simulink动态仿真工具构建了直流伺服电动机驱动无级变速传动机构的仿真模型,采用临界比例度法对系统的PID参数进行整定,获得了反映系统性能的仿真曲线,仿真和试验验证结果表明,PID控制策略提高了控制系统的跟踪性能和抗干扰性能.     

基于GPS和GIS的变量施水控制系统设计

应用单片机、GIS、GPS等技术设计了一种变量施水控制系统。采用AT89C51单片机,基于JupiterGPSOEM开发GPS接收机,选择IC卡作为GIS数据传递的媒体,并根据矢量关系提出了一种基于点线距离的数据查询算法。当施水机在田间作业时,系统能进行位置判断、地块识别,以及查询土壤属性数据或处方数据,并能结合机械行走速度、施水幅宽等计算出某一时刻的应施水量,向控制器发出指令,实现适时适量施水。     

基于PWM控制的变量喷药技术体系及流量控制试验研究

以精准农业技术理论和研究为基础,讨论了我国喷药实施现状,分析了传统喷药技术的弊端,并提出了基于国产变量喷药机的PWM变量控制技术.变量控制系统包括脉宽调制(PWM)电磁阀、变量控制器及以地理信息系统为核心的变量实施上位计算机.通过试验证明,采用PWM方法实现变量喷药,流量控制范围可达到4:1,基于PWM的变量喷药控制方法符合变量喷药机对流量控制要求.     

一种变量施肥技术的实现及其台架试验

采用单片机作为CPU,结合压力传感器、AD采集卡以及伺服电动机,设计了变量配肥施肥控制系统,同时设计了与硬件配套的上位机软件,用来采集数据与发送命令,台架试验表明,该系统能实现变量配肥施肥,且结构简单,施肥精度达到95%.     

基于PWM的远程控制新型变量喷雾系统设计

针对目前地面植保喷雾机械的局限性,开发了一种新型的变量喷雾系统。该系统在保持电动离心喷头压力和流量不变的前提下,采用离心雾化方式,雾化盘由三相无感无刷直流电机带动,利用ARM控制器输出频率固定占空比不同PWM信号作为无刷直流电机电子调速器的油门转速信号,改变雾化盘的转速,从而改变雾滴的粒径大小及覆盖率等参数。该系统采用了一个功率较大的无线收发模块SI4432,最大距离达到2km范围(这也是和其他远程喷雾系统相比根本的优势),用单片机和上位机远程实时地控制雾化盘的转速,同时在上位机和液晶屏幕上显示占空比。最后,利用设计的变量喷雾平台,在喷头压力为0.5MPa、流量为2L/min、雾化盘直径为5 8 mm的条件下,获得了离心雾化喷头在不同的占空比对应的雾滴中值直径和覆盖率大小,通过上位机就可以实现电动离心喷头转速的较大范围的调整,可以在不同喷雾环境下针对不同的农作物使用这套系统。     

变量施肥自动控制系统的研制

以Mc68HC908GP32单片机为核心,开发了变量施肥的电液比例控制驱动系统.施肥机根据已知施肥处方图以及GPS的位置信号计算出流量信息并传送至嵌入式系统,由单片机实时控制液压执行机构,变量输出田间不同位置的施肥量.通过对施肥机的静止和地块工作试验验证,变量控制可靠,作业效果良好.     

基于ARM的变量施肥控制系统的研究

介绍了一种新的精确农业变量施肥控制系统.该系统接收施肥和速度传感器输入信号,经过ARM嵌入式内核处理后,输出控制步进电机的脉冲信号,控制施肥机上排肥轴的转速,实现精确农业变量施肥.实践证明,该控制系统工作稳定,达到了精确农业变量施肥的要求.