基于PWM技术的比例电磁阀的控制方法

精细农业是现代农业发展的必然趋势,施药方面通过深入研究变量喷雾技术,来提高农药利用率、减小环境污染等问题。本文在研究比例电磁阀等效电路模型的基础上,设计一种通过脉宽调制(PWM)技术控制比例电磁阀阀芯开口的方法。通过产生一定频率的PWM信号,在不改变频率的前提下调节该PWM波的占空比,获到适当的输出电流,然后将电流放大加载到比例电磁阀线圈上,进而控制管路内流量变化,最后得到不同的雾滴粒径和速度。根据植株病虫害的具体情况,调节系统参数,提高雾滴沉积率,改善喷雾效果。     

基于PSPICE的电控柴油机电磁阀驱动电路仿真设计

建立了精确的电控柴油机电磁阀驱动电路PSPICE模型.通过仿真分析,讨论了不同参数对电磁阀驱动电流特性的影响.在对各个因素进行综合分析的基础上,设计了电控柴油机电磁阀通用驱动模块.该模块采用电路反馈、高低端控制以及高低电源驱动的方式,满足了电控柴油机高速电磁阀驱动的要求.同时,基于仿真方法,还设计了电磁阀驱动回路的故障检测、诊断以及ECU自保护功能.试验表明,采用该方法设计电控单体泵柴油机、高压共轨电控柴油机用ECU的电磁阀驱动模块是高效可靠的.     

喷头流量控制试验台的设计与试验

针对喷药作业中对幅宽调节的要求,采用对所有喷头实行独立控制的方法,设计可以控制多路高压喷药电磁阀的喷头流量控制试验台,试验台可以灵活调整喷药幅宽。平台采用脉宽控制技术(PWM)实现对电磁阀的独立控制,通过改变驱动模块的频率与占空比来调节单个喷头的流量,从而实现变量喷药。利用平台做喷头变量试验,结果表明,在恒压条件下,喷头流量与频率(1~10Hz)和占空比(0.2~1)均呈正相关关系,其中,流量与占空比之间呈现良好的线性关系。     

基于BOOST电路的电磁阀流量控制器设计与试验

精准施药过程中变量喷雾电磁阀对流量的控制起着至关重要的作用。为了提高电磁阀工作的线性区间,设计了由单片机、脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)发生器和电磁阀驱动电路组成的电磁阀流量控制器。该控制器利用电磁阀的电感特性,将BOOST电路和传统的电磁阀驱动电路相结合,为储能电容提供高电位电能。采用双电压驱动的电磁阀,无需额外的电源电压转换电路,通过对电磁阀高频通断工作模式的精准控制,实现了高电压打开、低电压高频率维持导通,关闭时快速释放能量。测试了改进前后不同压力(110、180、250、320、390 k Pa)和不同占空比(3%～97%)下的流量。结果表明,5种压力下,改进后的流量线性区间分别从10%～92%、10%～92%、10%～92%、10%～92%、8%～92%提高至4%～92%、4%～94%、4%～94%、4%～94%、3%～94%。与未改进的方法相比,设计的基于BOOST电路的电磁阀流量控制器适用于更宽范围的流量线性区间。     

脉宽调制间歇喷雾变量喷施系统施药量控制

采用6013型直动式高速电磁阀、TR80-05型圆锥雾喷头、DBEE6-1X/50型先导式比例溢流阀和自制的PWM变量喷施控制器,设计了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统.就隔膜泵输入轴转速、喷头位置、喷雾压力、PWM控制信号频率和占空比等因素对喷头喷雾流量的影响进行了试验测试,采用单因素线性拟合法建立了0.2、0.3和0.4 MPa喷雾压力下TR80-05型圆锥雾喷头的喷雾流量计算模型,得出了相应的施药量控制模型,并对整个PWM变量喷施系统的施药量控制性能进行了试验测试.测试结果表明:喷雾流量受喷头位置和PWM控制信号频率的影响很小,而受喷雾压力和PWM控制信号占空比的影响很大;在启用喷雾压力稳定控制功能的情况下,隔膜泵输入轴转速对喷雾流量的影响很小;在该电磁阀与喷头组合下,系统流量调节范围约为10∶1;当目标喷雾流量大于等于0.3 L/min时,喷雾流量控制误差在±4％范围内;整个系统的施药量控制误差在±6％范围内.     

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.     

基于超声靶标探测的果园变量喷药控制系统设计

开发了一套基于超声波靶标探测的果园变量喷药控制系统,采用超声波传感器列阵探测果树靶标,通过对调压阀的PID调节来稳定管道压力,通过高压电磁阀的PWM驱动来调节喷头施药量,实现了果园对靶变量施药。喷药主控制系统以西门子S7-224XP作为控制核心,电磁阀驱动模块控制核心采用mega16单片机,二者通过485总线进行数据交互。果园施药试验结果表明:系统可以在一定程度上稳定管道压力,并根据果树靶标探测数据实现了变量施药,单喷头流量调节最大误差为9.5%。     

电磁阀异步启闭的PWM喷雾系统设计与试验

PWM变量喷雾是国内外精准农业领域的研究热点，但PWM变量喷雾过程中电磁阀的快速启闭在管路内易形成压力脉冲，致使喷头喷雾压力发生变化，导致喷雾质量下降。为了降低压力脉冲，设计了一种相邻电磁阀异步启闭的PWM喷雾系统，由移动底盘、药箱、隔膜泵、稳压罐、PWM控制器、电磁阀及压力表等组成，通过延时控制，实现电磁阀异步启闭。在室内无风环境条件下，探究了喷雾系统电磁阀前管路内压力波动特性和沉积量分布均匀性。试验表明：与电磁阀同步启闭的PWM喷雾系统相比，电磁阀异步启闭可有效降低管路内压力峰值，不同PWM频率工况条件下，50%占空比时降幅最大，降幅最高为14%;20Hz频率条件下，异步启闭PWM喷雾的沉积量分布均匀性变异系数略高于常规连续喷雾，但均小于15%。上述结果符合喷杆喷雾机技术性能国家标准。     

PWM控制在喷雾器均匀精准施药中的应用

为了实现喷雾均匀化精确控制,基于PWM控制方式设计了喷雾精确控制系统及其检测装置。采用PWM方式调整喷雾电磁阀开启频率及占空比,实现对于喷雾均匀性的调节,探究PWM占空比和频率对于前进方向上雾量累计程度和均匀性影响。以PWM占空比、频率和前进速度为自变量,分布变异系数为应变量,建立喷雾均匀性模型,并通过统计学方法化简模型,分析模型得到最优化喷雾均匀性时对应的各控制变量。采用重复实验验证模型的可靠性,并采用拟合方法验证模型精度。     

高压双电磁阀燃油系统特性分析

采用电控单体泵和电控共轨喷油器构建双电磁阀燃油系统,实现供油和喷油的独立控制;进行了双电磁阀燃油系统的实验;采用AMESim软件建立了双阀燃油系统仿真模型.对双电磁阀燃油系统特性进行的仿真分析表明:通过改变供油和喷油的时间间隔,在保持喷射提前角下可实现不同的喷油规律;在供油过程中通过2次喷油控制可以实现预喷射;通过加长供油时间,可以在低转速下实现高压喷射.该双电磁阀方案实现了供油和喷油的独立控制,具有获得理想燃油喷射规律的潜力.     

基于MC9S12DG128单片机的高压共轨控制系统开发

利用Freescale的MC9S12DG128芯片的脉宽调制功能,通过驱动电路对高压共轨试验台的电控喷油器和共轨压力调节阀进行控制,通过控制加载到电磁阀上电流的大小,实现了电磁阀在开启瞬间电流较大,而维持电磁阀开启时电流较小的特点。试验结果表明,该系统能够灵活的对喷油量、喷油规律进行测量,从而实现对高压共轨系统的控制。     

基于STM32的植株缺素水肥调节系统的设计与试验

设计了基于STM32单片机的水肥调节系统,该系统通过控制不同电磁阀开度实现不同元素水肥配比的调节。以生菜为例研究在其他元素水肥配比正常浓度的情况下,调节控制钾肥浓度的电磁阀开度,使得不同生菜对照组在具有不同钾肥浓度下生长,对比研究不同钾肥浓度与生菜叶片面积和植株高度的关系,从而得到电磁阀开度调整策略,实现水肥配比的精准调节。      

基于PWM技术的连续式变量喷雾装置设计与特性分析

使用电磁比例调节阀,开发了脉宽调制(PWM)连续式变量喷雾装置,并研究了此种变量喷雾装置的喷雾特性.结果表明:流量调节范围较宽,平口扇形喷嘴的流量调节范围达7:1;当减小占空比,以减小流量时,显著改变了喷雾发散度,雾量分布明显向中央集中,喷雾角变小;流量控制对雾滴粒径影响很小,随着流量减小,雾滴粒径稍有减小的趋势.     

柴油机高速强力电磁阀的数值模拟

高速强力电磁阀是影响柴油机电控燃油喷射系统性能的关键部件。通过高速强力电磁阀驱动特性的理论分析和数值求解喷油器电磁阀的磁场分布,对电磁阀动态响应特性进行了数值模拟计算。试验验证了模拟计算结果的正确性。     

共轨喷油电磁阀动态特性仿真与实验

电磁阀动态响应特性直接影响高压共轨喷油器的开启和关闭过程.首先对电磁阀驱动电流加载和卸载过程进行了实验研究,基于实验结果和驱动原理求取了不同气隙下电磁阀磁链与电流的关系,并根据磁链与电磁力的关系建立了电磁阀的电磁模型.然后根据电磁阀的工作原理建立了描述衔铁运动特性的电磁阀动力学模型.最后,在Matlab/Simulink仿真环境中建立了以驱动电流为输入的共轨喷油器电磁阀机电耦合模型,对模型进行了验证,仿真计算结果与实验结果显示了很好的一致性.     

具有远程控制复位功能的行程开关研究

文章通过芯部模块,电磁阀来实现柱塞的复位,由于电磁阀可远程控制,故可以实现远程控制复位的功能。     

柴油机单体泵喷射控制EPS系统设计与试验

针对柴油机单体泵喷射系统高实时性要求,通过对单体泵控制原理的分析,采用位置同步、角度时钟驱动概念,设计了发动机位置同步系统硬件和喷射系统软件,最高喷射精度达到0.023 4℃A,电磁阀峰值和保持电流分别为12 A和8 A,试验结果表明,该系统不仅实现了快速精确控制喷油,而且具有冗余控制功能.     

PWM间歇式变量喷雾的雾化特性

采用频率在20Hz以内可调、占空比可调的方波信号驱动开关电磁阀,改变电磁阀门开通和关断的时间,实现了基于脉宽调制(PWM)技术的间歇式脉动变量喷雾.以农业喷施中常用的平口扇形喷嘴为例,从间歇式脉动变量喷雾的流量调节范围、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径、雾滴速度及喷雾动态特性随流量的变化规律等方面,分析讨论了PWM间歇式脉动变量喷雾的雾化特性.研究结果是,流量调节范围为4.17;随流量的减小,雾量分布向中央集中的趋势很小,雾滴粒径稍增大,喷雾角、雾滴粒径随流量的变化率分别为0.0433(°)/%、0.616μm/%,影响程度很微小;随流量的减小,雾滴速度基本无变化,动能中值直径(KEMD)和比能(SE)随流量的变化率分别为-0.63μm/%、0.2451J/(kg·%),流量控制对喷雾动态特性的影响也较小.