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%。     

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。     

变量式喷药装置的设计

在现代农业生产中,为达到精准喷洒农药、减少污染的目的,设计一种变量式喷药装置,可对喷药量进行精确控制,实现变量喷药。利用Simulink对装置的控制系统进行仿真,并与现有装置进行对比分析,在单位阶跃信号输入下,压力和施药量控制系统的响应时间分别为50 ms和45 ms。变量式喷药装置灵敏度高,农药有效利用率大幅提高,从而可提高农作物病虫害防治效果,对保证农产品质量安全和喷灌人员安全、减少环境污染,加快我国农业现代化的发展,具有重要意义。     

基于单片机的循迹喷药小车设计

为减少农药对人体的危害,设计一款基于单片机控制的循迹喷药小车,代替人工在温室大棚进行药物喷洒。采用单片机作为核心控制芯片,精心设计小车检测、驱动和喷洒等外围电路,利用C语言编写程序,实现小车智能循迹和自动喷洒功能。     

微型无人机低空变量喷药系统设计与雾滴沉积规律研究

针对我国施药机械和农药使用技术严重落后带来的农药用量大、资源有效利用率低、农作物产量和品质下降等问题,设计了微型无人机脉宽调制型变量喷药系统,并利用风洞的可控多风速环境,通过荧光粉测试方法对悬停无人机变量喷药的雾滴沉积规律进行了试验研究。变量喷药系统由地面测控单元和机载喷施系统两部分组成,基于Lab Windows/CVI的地面测控软件,采用频率为10 Hz、占空比可调的脉冲信号经无线数传模块远程控制机载喷施系统;机载喷施系统以ARM Cortex-M3系列的STM32F103VC微处理器为核心,接收地面控制信号实时调节电动隔膜泵电动机转速,以改变系统喷雾压力和喷药量,实现变量喷雾调节。悬停风洞试验中,选择了PWM占空比、喷孔直径、电动离心喷头转速等变量,对不同距离和风速条件下雾滴沉积效果进行了试验研究。试验结果表明,风速是影响雾滴沉积效果的最显著因素,雾滴沉积以抛物线形式分布在采集区域,沉积高峰区随风速增加不仅远离喷头,且飘移沉积量逐渐减少;雾滴粒径在风速小于3 m/s时对沉积效果影响不显著,当风速大于3 m/s时,不同粒径的雾滴均发生飘移,飘移沉积量明显减少且沉积范围向远离喷头运动;粒径101.74μm的雾滴更易发生飘移,沉积高峰区集中在距离喷头4 m以外,且飘移沉积量明显低于粒径164.00μm与228.16μm的雾滴。     

多回流式变量喷药控制系统设计研究

我国农业技术的不断发展让农业机械设备得到了非常广泛的应用,大型宽幅喷药机在药物喷洒中的控制方式非常简单,控制系统具备改进的空间.本文以3WP-1200型宽幅喷药机为基础,对多回流式变量喷药控制系统进行设计,希望为关注多回流式变量喷药控制系统的人群带来帮助.     

基于DSP和单片机的实时对靶喷施除草系统

根据田间杂草智能喷施系统中图像处理计算量大、实时性要求高、控制任务重的特点,提出了一种基于DSP和单片机相结合的双CPU系统方案,充分利用了DSP实时数据处理能力强和单片机外围控制能力强的优点,实现了系统的快速运算和实时控制功能。同时,介绍了系统的设计方案以及DSP、单片机各自功能的软件实现。试验表明,系统在室内条件下可以满足实时对靶喷施除草的要求。     

基于ARM和DSP的双变量施肥控制系统设计与试验

设计了一种开度、转速双调节变量施肥机控制系统的嵌入式解决方案,该系统集GPS和GPRS于一体,开发了基于ARM和DSP双CPU架构的嵌入式系统平台。上位机利用ARM9和WinCE系统支持图形化人机界面和触摸操作,能够实现施肥生产过程的信息输入与作业状况的实时反映;下位机利用DSP/BIOS实时操作系统完成排肥口开度和施肥轴转速的电动机伺服控制。详细阐述了系统软硬件结构及总体设计方案。该系统软硬件具有良好的扩展性、实时性、灵活性。实际测试结果表明该系统能够快速准确实现肥料精准投送。     

基于GPS和GIS的变量喷药技术研究

精准农业变量喷药技术的核心是实时获取地块中每个小区农作物病虫草害发生情况,诊断作物长势,并按每小区具体情况做出合理决策,准确地在每一个小区上进行喷洒农药,以求最大限度地提高杀虫剂或除草剂的利用效率,减少过量使用化学农药对环境造成的污染,降低农产品中农药残留量.为此,以精准农业技术理论和研究为基础,在GPS和GIS等技术支持下,重点阐述3种变量控制系统的工作原理及优缺点,并对精准农业变量喷药控制现状和存在的问题进行了相关讨论.     

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。     

变量喷药装置控制系统的设计与试验

针对基于BRAVO 180S计算机的农药喷洒装置,设计了一种实时变量喷药系统.该系统主要包括主控制器、各传感器、执行机构及控制系统硬件电路等.通过实时喷洒控制试验,结果表明,主阀进水口压力及分阀开合状态与喷洒的农药流量呈正相关关系,控制器根据执行机构调节阀的开合程度在线调节农药喷洒量,其液位标定试验数据经MATLAB插...     

变量喷药自适应神经模糊控制器设计与仿真

为了减少除草剂用量,采用变量喷施除草剂方式进行除草.根据分别建立的杂草面积、喷药机械行驶速度与喷药量关系模型,得知杂草面积和喷药机械行驶速度是影响变量喷施效果的主要因素.为了获取喷药量与车速及杂草面积关系试验数据,设计了室内变量喷药试验台,使用DSP处理器及编码器分别得到杂草面积及喷药机械前进速度信息.结合所获试验数据,设计了一种基于自适应神经模糊推理（ANFIS）的双输入、单输出控制器.对控制器设计过程中输入输出变量的选取、隶属函数的选择及控制器的训练等进行了研究,数据经过30次训练后误差为1.47×10^-5.对控制器的速度采集、串行通信、电磁阀驱动等硬件电路及模糊控制软件流程,进行了设计.在Matlab中建立了自适应神经模糊控制仿真模型,仿真结果表明：在喷头打开时间为0.2 s,喷药机械速度为0～1 m/s,杂草面积在0～100 cm^2时,控制器可自动调节喷药量在0～4 mL变化.与采用传统模糊控制方式相比,该控制器自适应性强,具有较好的应用前景.     

基于单片机的施药监测系统设计与试验

基于STC12C5A60S2单片机,采用串口通信技术、数据库技术、VS2008软件编程技术,设计并实现了施药监测系统.该系统具有可扩展性,可支持8路模拟传感器和2路数字脉冲式传感器,以采集压力、流量和速度等各种施药参量,并通过LCD显示器实时显示;系统可将各施药参量存入SD卡中,同时通过RS232串口传给PC机;PC机将接收到的数据存储于数据库中,并以表格和图形方式向用户显示施药参量.试验表明:采样周期为1s时,速度经一次校核后测量平均精度达97.7％;测试平台试验和喷药机试验的压力测量平均精度分别为99.3％和98.7％,流量平均测量精度达99.3％.     

变量喷药自适应神经模糊控制器设计与仿真

为了减少除草剂用量,采用变量喷施除草剂方式进行除草.根据分别建立的杂草面积、喷药机械行驶速度与喷药量关系模型,得知杂草面积和喷药机械行驶速度是影响变量喷施效果的主要因素.为了获取喷药量与车速及杂草面积关系试验数据,设计了室内变量喷药试验台,使用DSP处理器及编码器分别得到杂草面积及喷药机械前进速度信息.结合所获试验数据,设计了一种基于自适应神经模糊推理（ANFIS）的双输入、单输出控制器.对控制器设计过程中输入输出变量的选取、隶属函数的选择及控制器的训练等进行了研究,数据经过30次训练后误差为1.47×10^-5.对控制器的速度采集、串行通信、电磁阀驱动等硬件电路及模糊控制软件流程,进行了设计.在Matlab中建立了自适应神经模糊控制仿真模型,仿真结果表明：在喷头打开时间为0.2 s,喷药机械速度为0～1 m/s,杂草面积在0～100 cm^2时,控制器可自动调节喷药量在0～4 mL变化.与采用传统模糊控制方式相比,该控制器自适应性强,具有较好的应用前景.     

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。     

变量喷药技术在我国的研发及应用情况

变量喷药技术有利于我国的环境保护和群众的饮食健康,通过精准、合理的喷药方法,能有效减少农药的使用量,既节约了农药成本又改善了食品安全。介绍了我国变量喷药技术的现状及研究方法,说明了其实际意义。     

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。     

传统植保喷药机使用现状及变量喷雾技术应用

农业植保喷药作业的质量对农田周边环境和农作物生产具有重大影响。变量喷雾技术作为农业植保喷药作业中的一项新技术,对改善当前农业生产模式起到了积极的作用。基于此,笔者针对传统植保喷药机使用现状和缺点进行分析,阐述了变量喷雾技术的技术原理和变量喷雾的实际应用。应用结果表明:1)拥有可变喷洒技术的植保喷药机械可以很好地满足农业生产的需要;2)科学合理喷洒农药,有利于保障食品安全,减少农业植保喷药作业对生态环境的破坏。