农业植保多旋翼无人机飞行控制系统设计

【目的】为了确保农业植保无人机能够在合适的位置喷洒农药,提高控制精度、作业效率并降低成本,有必要对多旋翼无人机的飞行控制系统进行优化设计。【方法】本研究团队以STM32F428IGT6芯片为核心,设计了农业植保多旋翼无人机飞行控制系统。首先概述了无人机飞行控制系统的整体架构,该飞控系统由主控系统、惯性测量单元、喷洒系统、空速测量系统等构成。其次,详细分析了无人机飞行控制系统的电源供电系统设计、通信设计、传感器选择、喷洒系统设计等硬件设计。最后,阐述了无人机飞行控制系统的算法设计,主要包括无人机姿态解算和PID控制算法,并介绍了该系统应用优势。【结果】该系统各模块之间执行SPI和CAN总线协议,可以将传感器实时采集的高度、速度、偏航角等参数传输到主控系统中,利用MCU芯片完成参数的分析处理,在此基础上发出新的调控指令,让多旋翼无人机沿着既定航线飞行,在到达特定位置后启动喷洒系统并完成喷药作业。【结论】该系统能让无人机在合适位置喷洒农药,达到远程控制、自动作业的效果,提高了植保作业效率,有利于促进现代农业机械化高质量发展。     

多旋翼植保无人机试验推广探讨

介绍了单旋翼及多旋翼植保无人机的优、缺点和发展现状,通过对单旋翼及多旋翼植保无人机两款机型实际操控作业分析,提出了就从事植保作业而言,负载相同条件下,在性价比及稳定性操控方面,多旋翼植保无人机价格低廉,简单易操作,适合非专业人员操控,很受农民欢迎,具有良好推广应用前景。     

单旋翼植保无人机喷杆悬架机构设计与分析

传统单旋翼植保无人机其喷杆固定在悬架上,作业时随无人机飞行姿态变化,喷杆倾角也发生相应的变化,为研究其对喷雾效果的影响程度,改进喷杆连接方式是研究的首要任务。根据建湖田间试验采集得到的单旋翼植保无人机飞行姿态谱,采用欧拉角法和四元数法解算出单旋翼植保无人机在作业过程中pitch方向的角度变化范围为-18°～18°,roll方向的角度变化范围为-15°～14°,并根据机身姿态变化范围、无人机机身结构和最佳旋翼风场条件建立喷杆悬架机构模型,其中对喷杆角度调节范围进行合理放大,时roll方向的角度调节范围为-20°～20°,pitch方向的角度调节范围为-30°～30°。使用ANSYS workbench对机构模型进行静力学分析和模态分析,在静力学分析中得到机构的最大应力发生在俯仰支架上,且最大应力为13.33 MPa,而铝合金的许用应力为280 MPa,表明结构满足要求;在模态分析中可以得出,从第5阶开始机构的固有频率明显增大,从振型云图上可以看出除喷杆的最大变形为60.153 mm,而其他连接结构变形较小,满足振动要求。     

对益阳电动多旋翼植保无人机发展探讨

通过对益阳植保无人机深入调研,分析了植保无人机装备、作业情况及机具补贴,随后分析了机具效益,最后对植保无人机存在的问题提出了意见或建议,为政府决策和企业发展提供参考。     

多旋翼农用植保无人机的正确使用与维护

多旋翼农用植保无人机能显著提高农药喷洒效率,减少农药浪费,降低对操作人员的伤害,同时也可解决劳动力缺失的难题。该文介绍了多旋翼农用植保无人机的优点及使用与维护方法。     

多旋翼植保无人机作业特点与安全操作注意事项

多旋翼植保无人机结构简单,使用维护方便,购置成本低廉,在飞防作业时安全性高、飞防精准、农药喷洒效果好、作业成本低,在农业生产中被广泛应用。掌握多旋翼植保无人机作业的特点、作业流程和作业注意事项,有利于提高无人机的使用效率和效果,降低使用成本,保证生产安全。     

电动多旋翼植保无人机在现代农业生产中的作用及发展趋势

随着科学技术的发展,农业航空作业在现代农业生产中得到了飞速发展。电动多旋翼植保无人机具有科技含量高、作业效果好、绿色环保、可再生的特点,因此更符合现代农业发展的需求。电动多旋翼植保无人机的应用不仅能降低农作物表面的农药残留量、提高作业效率、提高农民收入、降低劳动强度和有效提升农作物的产量和质量,还有利于保障我国粮食安全和生态安全,并且在促进农村生态振兴、乡村人才振兴和农业技术创新中发挥重要的作用,符合我国现代农业发展的要求。因此,电动多旋翼植保无人机技术在现代农业生产中的应用将会越来越广泛。     

多旋翼植保无人机风场下喷洒方式对有效喷幅的影响

为研究多旋翼无人机风场下喷头布置对有效喷幅的影响,基于SolidWorks 2016软件对多旋翼无人机前、中、后螺旋桨喷洒区域风场进行模拟仿真分析.在此风场下,通过改变喷头安装位置,研究机身前方两个螺旋桨不同旋向时无人机旋翼风场对雾滴有效喷幅的影响.试验结果表明,无人机旋翼旋向和喷头布置对有效喷幅有显著影响:当机身前方...     

倾转三旋翼垂直起降无人机悬停姿态控制

针对一种倾转三旋翼垂直起降(VTOL)飞行器在悬停状态下的姿态控制问题,设计了一种基于STM32系列微控制器的飞行控制系统。采用十轴组合惯性导航模块实时采集载机平台姿态信息,并结合基于四元数的互补滤波算法进行姿态信息解算。针对无人机姿态控制实时性和精度要求高的特点,采用串级PID控制算法对载机进行悬停状态下的姿态控制。实验结果表明:串级PID控制算法在悬停状态下能够对倾转三旋翼垂直起降飞行器进行快速、稳定、准确的姿态控制,并具有一定的鲁棒性。在横滚角的内环采用PD控制(Kp为8.371,Kd为3.015),外环采用PD控制(Kp为5.1,Kd为1.15);俯仰角的内环采用PD控制(Kp为3.137,Kd为1.6),外环采用PID控制(Kp为3.43,Ki为0.003,Kd为3.97);偏航角采用PI控制(Kp为9.30,Ki为0.11)时,其悬停状态下具有最优姿态控制效果。研究结果对倾转三旋翼垂直起降飞行器飞行控制的后续研究具有指导作用。     

喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制

针对所搭载药箱内药液变化导致四旋翼植保无人机喷洒作业品质下降的问题,为实现喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制,提出一种喷洒作业下四旋翼植保无人机的轨迹跟踪控制方法.在考虑喷洒作业下药液变化影响的前提下,建立了四旋翼植保无人机的非线性动力学模型.在原有PD控制的基础上,引入模糊控制器对控制参数进行在线自适应整定,从...     

粳稻多旋翼植保无人机雾滴沉积垂直分布研究

为研究多旋翼植保无人机低空喷施作业过程中,水稻垂直方向雾滴沉积的分布规律,在水稻冠层叶片、中部叶片、底部叶片分别放置了雾滴测试卡,收集植保无人机喷洒过程中的雾滴信息。使用清水代替农药来模拟喷施过程,利用雾滴沉积分析软件i DAS分析雾滴测试卡,得出植保无人机雾滴在水稻垂直方向的分布结果。试验结果表明:植保无人机低空喷雾在水稻垂直方向的雾滴覆盖率存在显著差异,有效喷幅内旋翼下方区域的雾滴覆盖效果最好,而远离旋翼的位置,雾滴覆盖率较差。从水稻垂直方向的不同位置分析,雾滴总体覆盖率为冠层54.86%,中部32.69%,底部24.7%;水稻垂直各位置的粒径分布中,平均粒径范围处于110~140μm之间,粒径大小适合植物病虫的防治。冠层的点密度最大,而水稻中间部位和水稻底部的点密度分布较为相似;水稻中部雾滴扩散比(0.465)优于冠层(0.38)和底部(0.31),整体喷雾的雾滴扩散比与相对粒谱宽度的数值均低于正常值(0.67)。     

植保无人机困局

自2008年国家资助系统研究微小型无人机航空喷雾技术以来,植保无人机的发展就获得了农机行业的密切关注。起初,业内人士津津乐道于植保无人机的众多优势,看好其未来的发展,但随着植保无人机逐渐由试验转入作业,由样机开发转入市场生产,很多问题也接踵而来,令一些原本相信植保无人机前景光明的人开始变得不那么确定了……     

六旋翼植保无人机风场竖直分布特性数值模拟与验证

植保无人机作业过程中,旋翼风场竖直方向分布特性对雾滴的输运效应及作物冠层的扰动作用直接影响施药沉积效果。本文以六旋翼植保无人机风场竖直分布为研究对象,采用基于格子玻尔兹曼方法的数值模拟技术建立了无人机前飞作业时旋翼风场仿真模型,并根据正交试验方法研究了多特征参数融合对风场竖直分布特性的影响。仿真结果表明,竖直分布风场垂直于飞行方向对称分布,当飞行高度和飞行速度增加或作业载荷减小时,风场强度逐渐减弱;竖直分布风场沿侧风方向倾斜,侧风风速大于3m/s时,风场横向倾斜超45°。基于此,采用恒温差热敏芯片研制了微型无线风速采集系统,并开展了植保无人机风场竖直分布特性的多因素田间验证试验,试验结果表明：仿真模拟与田间试验旋翼风场竖直分布规律基本一致,相对误差较小,风场竖直分布特性具有较好的一致性;数值模拟方法可有效模拟植保无人机飞行过程的非定常流动,仿真与田间试验结果为植保无人机雾滴沉积的研究提供了理论基础。     

江苏埃森3WAS20多旋翼无人机

埃森3WAS20多旋翼无人机由埃森农机常州有限公司生产制造。该机工作效率高:喷洒效率可达3.2~4.8hm^2/h,较传统人工作业效率得到极大提升。喷砂效果好:飞行器在飞行过程中,旋翼产生的向下气流加速形成气雾流,直接提高农药液雾的穿透性,减少农药飘失程度。     

多旋翼无人机飞行载荷对雾滴沉积规律的影响

为研究植保无人机从满载到空载的超低空巡航作业中,飞行载荷下降对雾滴沉积规律的影响,以红旗n-10型四旋翼植保无人机为研究对象,建立其飞行载荷与旋翼转数、飞行载荷与仰俯角的函数关系。以此为基础,运用CFD仿真软件模拟计算飞行速度为0、1、2、3m/s,作业高度为2m,无人机在各飞行载荷作业下的雾滴有效沉积,并进行试验验证。结果表明:等速作业时,由于更强的旋翼风场及更小的机身仰俯角,前、后喷头在大飞行载荷作业时的雾滴有效沉积率优于小飞行载荷;且作业速度越快,有效沉积率相差越大,作业速度为3m/s时,相差达11%。本研究得出雾滴有效沉积率随无人机飞行载荷下降会减小,即雾滴漂移增大的结论,对实际生产具有重要指导意义。