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PI控制的变量施药系统设计与试验

针对国内现有农田喷药机的定量施药方式,设计了一套基于模糊PI控制的变量施药系统。该系统采用多传感器实时采集喷药机车速、流量、压力等参数,并以此为控制依据,通过改变比例阀开度实时调整管道内药液流量,同时控制多组喷头的开闭。该系统采用主路流量调节方案,5组开关电磁阀控制多组喷头。喷药机喷头流量控制试验与田间喷药试验结果表明,单个喷头流量误差＜2.5%,模糊PI控制优于传统PI控制,田间喷药误差＜2.2%。      

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.     

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。     

基于单片机的无人机变量控制系统的设计

针对目前我国喷药系统在速度和喷量方面的不完善,设计了可调节流量的喷药控制系统。采用单片机调节超声波测速,控制电机转速,从而达到速度的变化,进而控制喷药系统的流量,实现速度闭环系统;用算法调节有关控制信号及参数,以实现电机转速变化,并在LED上实时显示速度等。在相同的试验条件下,通过设置不同的速度,进行了针对流量变化的相应试验。结果表明:该系统运行可靠,自动化程度高,有利于速度控制流量的完善,适用于无人机喷施系统。     

植保机可变量喷雾鲁棒控制

为了减少农药对环境的污染程度,可变量喷雾技术是当前植保机械研发的重要内容和发展方向,该技术可根据喷药目标的要求,通过提高农药的利用率来减少对环境的污染问题。本文针对植保机变量喷药系统的输出流量进行控制,建立了喷药系统的数学模型,控制电磁阀的输出流量,并设计了最优鲁棒输出跟踪控制器,实现实际输出流量跟踪到目标值。同时,利用Mat Lab对系统进行了仿真,结果表明:采用鲁棒控制方法,能够进行良好的系统跟踪,并能达到很好的控制效果。     

双路自动调节变量喷药监控系统的设计

设计了一种双路自动调节变量喷药监控系统,进行了仿真试验。首先,设计了系统的硬件和软件。系统由上位机和下位机组成,上位机通过LabVIEW编程软件实现数据的分析与存储,下位机以单片机为核心进行数据采集与处理。系统根据喷药区域病虫草害程度的不同,将喷药执行管路分为两条支路分别控制,结合采集的速度信息实现自动调节变量喷药,使喷药控制方法更加精确、农药有效使用率更高。在下位机通过PROTEUS进行的电路仿真试验中,流量阀控制信号模拟试验可实现电压表实时显示0～5V的控制信号,并可根据脉冲的频率变化而实时更新;压力模拟量的采集与转换试验转换数据的平均误差为1%。在对上位机软件进行的仿真试验中,LabVIEW前面板可将采集到的数据实时生成变化曲线,并通过VI存储程序存储为表格形式。仿真试验表明:硬件和软件系统设计较为合理,可达到目标要求。     

基于嵌入式的喷药控制系统的设计

本文以精准农业研究中的变量喷药分支为基础,提出了一种依据处方图自动调节喷药量的控制方案,该系统以ARM9作为核心控制元器件,通过GPS定位获取当前喷药机的位置,借助压力传感器、流量传感器给出的压力及流量信息与处方图中理想的喷药量进行比对,有效的调节电动阀、电磁阀做出开关的动作,进而控制实际喷药量。系统嵌入Linux操作系统,实时快速的控制各个部件协作运转。该系统的设计对提升农业科技自主创新,提升农业资源利用率,保护生态环境具有一定的参考价值。     

喷药机电气控制系统优化与分析

针对喷药机智能化和自动化程度不高、喷雾均匀性较差的问题,对喷药机结构进行了优化设计,并对电气控制系统进行了改进和分析。该喷药机的主要组成部分为驱动模块、药液管理模块、转向控制模块和电气控制模块。通过对喷药机的电气控制系统进行优化,包括采用混合投影方式确定目标位置及利用RBF神经网络方式对采集的目标点进行路径规划,提高了喷药机的智能化和自动化控制水平。为验证喷药机的性能,对其进行控制性能和喷雾均匀性试验,结果表明:喷药机控制性能良好,喷雾均匀性和喷雾效果均得到有效提高。     

微型喷药机设计与试验研究

为了提高三轮自走式喷药机运行平稳性和操作高效性,设计了以万向节转向机构和可调式车架等组成的小型自走式喷药机,并对喷药机物理样机进行了喷头施药量、施药幅宽、喷头防滴性能及田间运行恒速/加速度试验研究。结果表明:小型自走式喷药机后轮桁架调整高效、方便,田间运行稳定,未发生转弯侧翻等危险事故,施药性能和田间运行性能均满足小规模农田施药作业要求。本研究对指导农民实际生产和提高植物保护技术具有重要的参考价值。