喷雾机喷头流量在线测量系统设计与试验

为实现精确喷雾,需要对各类喷雾机喷雾性能进行测试并校准。为此,设计了一套喷雾机喷头流量在线测量系统,可同时测量喷雾机主管道压力值和6个喷头流量值。药液由自制转换接头引流至流量传感器,由药液收集槽收集,流量传感器输出信号经处理模块处理后上传至上位机界面显示。试验时,针对 ALBUZ-ATR80型喷头进行流量测量。结果表明,当压力为0．3～1．5MPa、流量为0．53～1．25L/m 时,最大相对误差为4．40％;当压力为0．7MPa、流量为0．83～0．91L/m时,最大相对误差为3．88％。系统具有较高测量精度,操作方便,便于对各类喷雾机喷头流量进行测量与校准。     

施药机压力波动特性研究

施药机械在变量施药过程中,通过控制回流管路电动球阀的开度对喷头流量和压力进行控制,但喷头的关闭会引起施药管路压力的波动、流量的变化。为了研究压力波动特性,搭建施药性能仿真试验台,在不同回流比例下进行压力波动特性试验。结果表明,压力波动值与回流比例之间有直接的关系;在相同回流比例下,关闭的喷头数目越多,管路中的压力波动量越大;在不同回流比例条件下,最佳的回流比例是3∶2,建议小型回流控制施药机械采用该回流比例值。     

精准施药技术与装备发展现状分析

精准施药以提高农药利用率、降低农药残留对食品和环境污染为目的,是施药发展的方向。为此,首先介绍了国内外精准施药技术发展现状,包括变量施药控制系统、控制算法、对靶施药控制技术和基于处方图施药技术现状分析。其次,分析了国内外精准施药装备发展现状:普遍应用于果园的风送施药机极大提高了工作效率及喷雾均匀性;风幕式喷杆喷雾机适用于大田喷雾,在减小劳动强度的同时提高了喷雾均匀性,降低了药液漂失量;循环喷雾机以回收利用沉积药液为目的,可提高药液的利用效率,减轻对环境的污染。最后,通过比较国内外相关领域的研究现状,指出国内精准施药技术研究不足,需要利用电子信息和自动化技术进一步提升精准施药装备水平。     

温室智能装备系列之二十七 温室水肥控制器的开发和试验

肥水管理对于依靠有限基质栽培的温室环境非常重要,可以节省劳动力40%～60%,同时水肥控制到合适的用量,可以有效地保持温室环境的湿度,实现对干燥条件易发的病虫害的控制,如白粉病,红蜘蛛都会得到有效的控制(张伟,2011)。     

基于模拟退火算法的无人机山地作业能耗最优路径规划

为提高无人机在丘陵山地区域的作业效率,以四旋翼无人机为试验对象,通过对无人机三维运动的受力分析提出无人机三维运动的能效系数;对无人机自身性能进行测试,完成无人机功率与升力模型的拟合,拟合决定系数为0.9894,并在此基础上不同负载下完成能效系数的计算;最终,通过设计相应的模拟退火算法完成无人机在山地作业情况下的能耗最优作业路径规划。试验表明,当飞行速度为2m/s时,在不同恒定负载情况下,无人机能耗最优路径比常规路径最多可节约能耗30.16%,比最短路径最多可节约能耗5.47%;在负载实时变化情况下,能耗最优路径比常规路径可节约能耗32.04%,比最短路径可节约能耗1172%。说明模拟退火算法可在能耗约束条件下对无人机进行作业路径规划,且具有较好的路径规划效果。     

基于双测速模式的玉米追肥机控制系统设计与试验

针对玉米追肥机北斗单点测速方式存在延时,造成测速准确性低的问题,提出了北斗单点测速与地轮测速相结合的双测速模式。搭建了玉米追肥机控制系统并开发配套控制界面,完成了双测速模式规则建立及控制器程序设计。重点对加减速过程判定与地轮稳定测速的速度范围进行了研究,试验确定了双测速模式切换条件,并验证了双测速模式的可行性。试验结果表明,地轮稳定测速的最大速度为6.0km/h,地轮测速队列长度N的最佳值为5,模式切换速度变异系数临界值为4.2%;3.5、5.5、6.0、8.0km/h 4种不同目标速度测速性能对比试验结果表明,双测速模式与北斗单点测速在加速阶段相对响应时间均值为1.6s,减速阶段均值为1.8s,实际施肥延时距离平均减小0.55m。田间施肥性能试验结果表明,双测速模式加速阶段速度切换造成的排肥转速差均值为1.5r/min,减速阶段排肥转速差在8.0km/h速度条件下最大,均值为7.1r/min。减速阶段控制结果表明,系统平均响应时间为1.3s,平均稳态误差均值为0.8r/min,系统平均超调量为8.7%。双测速模式切换准确率为100%,满足精准施肥的需要。     

播种单体对地下压力测量方法和数学模型

对播种下压力实时测量是精准控制的基础,为了提高现有测量方法的通用性、准确性和稳定性,该研究在对播种下压力和播种深度关系模型分析基础上,采用轴销传感器播种下压力测量方法,进行了传感器力学分析和设计选型方法研究,并针对不同播深设定下单一测量模型误差大的问题,建立了融合播种深度因素的播种下压力测量修正模型,模型决定系数(R^2)为0.991 6,均方根误差(root mean square error,RMSE)为28.88 N,验证试验表明,不同播深设定下,模型预测误差绝对值最大为44.13 N,最大相对预测误差为3.28%,提高了播种下压力测量模型通用性和准确性。播种下压力田间动态变化分析试验结果表明,在4~8km/h车速下,播种下压力振荡主频幅值随车速增加而减小,且免耕处理下主频幅值和功率谱密度(powerspectraldensity,PSD)峰值均大于旋耕处理。不同车速和耕作方式下,播种下压力振荡主频变化较小,主要集中在0~1 Hz,为后续信号稳定输出的滤波处理提供依据。该研究结果可为播种下压力的精准控制奠定基础。     

智能语音药盒的设计

针对市场上现有药盒结构和功能单一,难以满足视力障碍人士服药需求,基于单片机控制原理,设计了一种智能语音药盒。该药盒由单片机、语音芯片、时钟芯片、液晶显示屏等模块组成,具有语音提示、定时提醒和位置自动识别3大功能。用户提前将药品的各种语音信息录入语音药盒中,当取出药品时它能自动播放出所存放药品的名称、功能与主治、用法与用量等信息,并能在预定的时间提醒患者按时服药。该药盒长宽高分别为32、32、8 cm,盒体左边分为12个小格,小格与小格之间用隔板隔开,且该隔板可自由拆卸以适应不同尺寸的药盒存放。     

基于单片机的施药机速度模拟系统设计

【目的】设计基于单片机的施药机行驶速度模拟系统,为施药机变量控制系统性能试验提供支持。【方法】模拟系统由上位机和下位机两部分组成,下位机以单片机为核心,上位机软件采用C#语言编写,在基于.NET平台上开发,通过上、下位机之间的通信实现对施药机行驶速度的模拟。【结果】施药机的模拟速度为0.6~1.4m/s时,最大相对误差为4.72%,系统能够实现施药机行驶速度的模拟;系统能够输出的行驶速度函数有一次函数、二次函数和三角函数,其响应曲线与理论曲线的相关系数分别为0.992 2和0.969 6和0.995 0。【结论】所设计的施药机行驶速度模拟系统具有较高的测量精度,且操作方便,可以满足施药机变量控制系统性能试验中车速按特定规律精确变化的要求。     

肥料抛撒机颗粒肥料抛撒运动分析

为探讨肥料抛撒机的撒肥性能,从理论上分析了颗粒肥料在撒肥盘和脱离撒肥盘后的运动机理和颗粒肥料脱离撒肥盘的条件,并通过分析颗粒肥料在撒肥盘和脱离撒肥盘后运动过程中的受力情况,建立了相应的运动方程,进一步得到了颗粒肥料离开撒肥盘时速度的函数关系以及颗粒抛撒幅宽的函数关系,可为肥料抛撒机设计优化和研究提供较好的参考。