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Android终端交互的果园变量喷药控制系统设计

开发了一套基于Android终端交互的果园变量喷药控制系统,采用流行的安卓手机或平板电脑作为人机交互界面,上位机与下位机通过蓝牙模块进行无线通讯,实现了通过手机或平板等智能终端对喷药阀门的控制及相关参数显示;采用mega 128微控制器作为系统控制核心,实现喷药参数监测和单位面积施药量的自动变量控制;进行了变量喷药试验...     

离心泵测试中流量自动调节系统的研制

阐述了离心泵测试流量自动调节系统的结构、功能、软件设计,提出了离心泵测试流量自动调节的实现方法。     

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%。     

基于无人机技术的水稻精准喷药系统研究

水稻是我国最主要的粮食作物,但每年因病虫害而严重减产。喷洒农药对病虫害防治效果明显,成本也较低。我国适合用无人机进行水稻喷药作业,但采用的是大面积粗放喷洒方式,不利于节约成本和保护环境。精准喷药能够解决上述问题,符合绿色农业的发展趋势。为此,设计了基于无人机的水稻精准喷药系统,由计算机识别作物区域和空缺区域后形成处方图;喷药设备根据处方图控制喷头开启程度,实现精准喷药;单张图片的处理过程耗时50ms,可以满足快速作业的要求。系统能够识别作物区域,在飞行速度为2m/s时的雾滴沉积量与处方图剂量的线性关系较好,具有较高的作业质量和效率。     

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。     

基于MSP430和ZigBee的智能喷药系统的研发

为减少药物对使用者伤害和降低劳动强度,通过将MSP430与VC++结合,开发了一套智能喷药车控制系统。该系统利用MSP430F149微控制器和ZigBee作为核心器件,搭建喷药车,通过预先铺设轨道并设置预期喷药浓度和喷药间隔时间,实现智能喷药车的智能循迹喷药;利用VC上位机界面和ACCESS数据库实现了直观化管理,能实时显示并存储当前智能喷药车喷药持续时间、药液气体浓度和药箱药液剩余量等信息。该系统的研发解决了我国目前设施农业喷药方式危险、设备单一落后和数据无法实时显示等问题;且该系统操作简单,界面友好,性价比高,可广泛应用于设施农业大棚,应用前景广阔。     

离心泵叶轮内变流量流动特性的数值模拟

对一离心泵变流量时叶轮内部流动进行了数值模拟。计算过程中采用标准κ—ε二方程紊流模型,SIMPLEC算法。结果表明,设计流量时,流道入口段在流道的吸力面附近流体的相对速度比压力面附近大,在流道出口段压力面附近流体的相对速度比吸力面附近大;流量大于设计流量时,在流道入口段中线附近区域流体的相对速度较大,压力面和吸力面附近流体的相对速度均较小;流量小于设计流量时,流道入口段的吸力面附近出现空穴或旋涡,流道出口压力面附近有回流。大流量时流道出口的“射流／尾迹”减弱,小流量时流道出口的“射流／尾迹”增强。     

基于无线传感网的无人机精准喷药系统研究

喷药无人机由飞行平台、飞行控制系统和喷药系统组成,主要用于农药的喷洒。无线传感网络是一种结合了计算、通信和传感器3种技术的产物,可实现对无人机的控制。为此,基于无线传感网络设计了喷药无人机以较低的能量遍历农作物区域的航线控制系统,通过GDOP算法对无人机的航线进行规划和控制,从而达到无人机精准喷药的目的。试验结果表明:基于无线传感网络的无人机航线规划能够使无人机以较低的能量消耗遍历农作物区域,从而达到精准喷药的目的。     

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。     

基于PWM变量农药喷洒控制系统的研究

针对目前农药喷洒的严重浪费和污染情况,开发出了一种变量喷洒的控制系统.传统的农药喷洒大都采用机械式调节方式来进行农药喷洒.该控制系统将流量、压强以及PWM和速度通过公式联系起来,根据采集的NDVI和速度信息值调节PWM,利用霍尔传感器来采集拖拉机速度,从而保证了农药的有效利用.     

基于单片机PWM变量农药喷洒控制系统的研究

针对目前农药变量喷洒技术缺乏的情况,开发了一种农药变量喷洒的控制系统。以往的农药变量喷洒控制系统大部分是利用读取流量传感器的值,然后通过调节拖拉机速度或者水压来控制喷头流量大小,进而达到在喷洒过程中单位面积的量相等。而本套控制系统是通过试验将PWM和速度通过公式整合起来,然后通过霍尔传感器来采集拖拉机速度来自动调节PWM的值,保证了单位面积内喷洒量的相同,从而达到变量喷洒、均匀喷洒的效果。     

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。     

基于PWM的农药变量注入控制系统设计与试验

针对目前农药定量喷洒技术的缺陷,设计了一种农药注入式管路混合的变量喷洒控制系统.该控制系统利用单片机通过脉宽调制方式,对蠕动泵(直流电机)进行控制,实现纯药量精确输出,再利用限流阀控制单位时间水的通过量,二者在管路中混合实现浓度匹配.用户在使用时,只需通过键盘输入单位面积喷洒药量,控制系统会通过预先设计好的算法,得到驱动蠕动泵(直流电机)工作的占空比值,便可控制电机的转速.同时,控制系统不断通过采样电机转速和车速对实际喷洒药量进行校验控制.     

PWM变量喷施压力稳定控制系统

0引言常规机动农药喷施作业无法因地制宜、按需施药,变量喷施技术因其可根据施药区域病虫草害情况按需施药,提高农药的有效利用率成为了施药技术重要的发展方向[1-3]。变量喷施技术主要分压力调节式、浓度调节式和PWM间歇喷雾流量调节式3种[4],PWM间歇喷雾流量调节式动态特性好、控制精度高,具有更加广阔的应用前景[5-7]。     

基于单片机的定量农药喷洒控制系统

针对目前农药定量喷洒技术缺乏的情况,开发了一种农药定量喷洒的控制系统.该控制系统利用单片机和L298芯片通过控制直流水泵的工作时间来实现其功能.用户只需通过键盘输入校核时间并开启系统,再输入校核量和实际需要的农药量,单片机会通过内部设计的算法计算出直流水泵的工作时间,从而达到定量喷药的目的.通过大量的实验发现,利用此控制系统,可以达到农药的定量精准喷洒.     

基于脉宽调制的变量喷药技术控制系统

针对机组行走速度变化和施药机械施药量不能满足农艺要求的问题,设计了一种基于脉宽调制的变量喷药控制系统.该系统可根据车速的变化,由电子控制单元实时调整脉宽调制信号的占空比,进而控制脉宽,调制喷头的喷药量,实现了依据车速变化的变量施药作业.其目标是提高农药利用率,减轻化学物质对农业生态环境的污染.     

基于模糊控制的棉田变量对靶喷药除草系统设计

为实现自动精确去除棉田杂草, 减少除草剂用量,设计了一种以S3C2410处理器为核心,采用模糊控制算法的变量对靶喷药除草系统,实现了自动识别杂草以及根据采集车速、杂草密度信息自动调整流量的功能。设计了双输入、单输出模糊控制器,并对其进行了仿真研究。仿真结果表明,利用该控制器能实现喷药量随车速及杂草密度变化而实时改变。在室内搭建了模拟棉田环境的变量对靶喷药试验台,对喷药系统进行了测试,试验测得在速度0.2m/s时,喷药除草对靶率达90%。