PWM变量喷雾系统动态雾滴分布均匀性实验

由于PWM变量喷雾作业过程中喷头不连续作业,喷雾的均匀性特别是喷雾机运动方向上的均匀性较难控制,为此通过高速电磁阀、不锈钢压力罐、压力传感器、气泵、调速输送带等构建了一套动态PWM变量喷雾实验平台,并对该平台动态喷雾雾滴分布特性进行实验研究。采用水敏试纸作为获取动态雾滴分布状态手段,通过图像处理技术以区域内雾滴覆盖率的变异系数作为动态雾滴分布均匀性判定指标,评估了在不同PWM控制信号频率、不同PWM控制信号占空比及不同喷雾压力下的单个喷头动态雾滴分布均匀程度。经实验表明,变异系数随控制信号占空比的增大而减小,控制信号频率对动态喷雾雾滴分布均匀性有较大影响,变异系数随控制信号频率增大而减小,喷雾压力对变异系数影响较小,喷雾压力越大变异系数越大。     

精准农业中的智能农机

精准农业是指按照田间每个小区的空间差异，针对各种农业生产影响因素的变化情况，对作物进行精准管理，从而合理使用农业投入，降低生产成本，保护生态环境。提高农业生产田间管理     

三种不同变量施肥执行机构的比较研究

目前,国内外有3种变量施肥执行机构。为此,通过对3种国内外变量施肥执行机构的设计方案进行比较研究,分析出各自的特点,选择出适合黑龙江垦区国产大豆精密播种机的变量施肥执行机构,为设计研制适合国产大豆精密播种机的变量施肥执行机构创造条件。     

SYJ-2型液肥变量施肥机设计与试验

变量施肥技术是精准农业的重要组成部分,依据农业生产要求设计了与轮式拖拉机配套的SYJ-2型三点悬挂式液肥变量施肥机。以单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计编写了液肥变量控制系统以及与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令;关键部件内腔式旋转扎穴机构采用5个全等椭圆齿轮传动,液肥在内腔流动,在减少外部连接软管的同时,防止了管路缠绕;液肥分配器的功能是适时开启和关闭,实现液肥的不连续射出,进而完成穴施作业;同时对内腔式旋转扎穴机构和液肥分配器进行了结构设计。田间试验结果表明,施肥深度为地表12~15 cm,施肥精度为99.1%,满足液态变量施肥作业要求。     

脉宽调制型变量喷雾系统雾量沉积分布

通过实验和理论分析建立了雾量分布模型,研究了雾量分布规律。研究表明:喷杆方向沉积变异系数在两喷头之间出现最低,而在两喷头正下方出现极高值;行驶方向的沉积变异系数沿着一定规律周期性变化,其周期与占空比相关;在相同压力的情况下,同一喷头的行驶方向及喷杆方向沉积变异系数的峰值均随着车速的提高而上升,随占空比的上升而下降;在研究范围内(40~60cm),变异系数的峰值随喷头高度的升高而降低;若车速和占空比均相同,110°扇形喷头的雾量分布较80°扇形喷头在时空方向上都更加均匀。     

桉树相容性可加性立木生物量模型系统研建

桉树是我国南方重要的速生树种,在保障国家木材安全和增强森林碳汇能力方面发挥着重要作用,但目前尚无可靠的立木生物量模型。从我国桉树林的主要分布区广西分别采集了183株和124株代表性样木的地上生物量(含干、皮、枝、叶各个分量)和地下生物量数据,采用最新的综合哑变量方法和误差变量联立方程组方法的联合估计技术,建立了相容性可加性一元和二元立木生物量模型系统。结果表明,地上、地下生物量模型的确定系数R²均在0.95以上,平均预估误差MPE分别在3%和6%以下。通过对3组已发表的桉树地上、地下生物量模型的估计结果进行对比分析,发现仅1组模型能达到相关技术规程的精度要求,另外2组模型的估计结果明显有偏差,其中偏差最大的地下生物量模型其相对误差甚至超出了100%。此次研建的桉树相容性可加性立木生物量模型系统,为准确估计广西乃至全国桉树林的生物量及碳储量提供了计量依据。     

自动控制技术在喷杆喷雾机变量喷施作业中的应用

植保作业是农业生产的重要工作,对于农作物病虫害的防治意义重大,是农作物丰产丰收的保障性手段,随着农机技术的不断发展,喷雾机逐渐成为农业植保的主力机型,宽幅喷杆喷雾机在我国的普及率逐渐提升,其高效率、高质量的喷施作业逐渐获得了农民的认可与好评,在大面积作业过程中合理利用农药实现精准喷施是植保机械发展的主要目标之一,因此,宽幅高效的喷杆喷雾机具有广阔的市场前景。为进一步提高自动控制技术在喷杆喷雾机上的应用效果,从喷杆喷雾机结构特点与功能需求出发,分析了变量喷雾的自动化硬件与软件应用情况及功能特点,说明了未来变量喷雾技术在喷杆喷雾机上应用与普及的可行途径。     

基于指数平滑算法组合模型的玉米实时变量追肥研究

玉米中耕时期是追施氮肥适宜阶段,为了进一步提高肥料利用率,简化变量施肥作业流程,实现变量施肥采集到施肥过程整体性,提高中耕变量追肥实时性,提出了一种动态多模型指数平滑算法组合。算法实现NDVI数据实时计算处理与趋势预测,根据历史数据实时修正减少计算误差,实时动态调整算法的平滑系数,从而间接缩短变量施肥数据处理响应时间,修正误差以提高作业精度。仿真分析该算法结果表明：在数据波动变化情况下,数值平滑程度以及趋势均优于单一指数平滑法,并且实时得到下阶段NDVI的准确预测趋势发展,计算结果精度高,为变量施肥提供可靠的理论施肥量,及时根据作物需求补充氮肥减少差空间异性。     

基于恒压变流控制的变量喷雾试验研究

针对变量喷雾过程中引起压力变化的问题,为研究其中压力稳定性现象,利用PID恒压控制和PWM变流控制相结合的方法,建立了恒压变流喷雾试验台。在试验台上进行恒压控制试验、喷雾角测量和雾量分布测量试验,从而验证所搭建的恒压变流喷雾装置的恒压稳定性。结果表明:在喷雾流量发生变化时,试验装置能使喷头的喷雾角和雾量分布稳定在固定范围内。     

植保机变量施药鲁棒H∞最优控制

提出了一种基于电控伺服变量柱塞泵的植保机变量施药控制方法,推导并建立了包含参数不确定性和扰动的施药流量模型,设计了鲁棒H∞最优控制器并证明其鲁棒稳定性,并转化为线性矩阵不等式求解控制器参数。本研究弥补了传统优化控制方法对于不确定性反应较为敏感的不足,与传统的线性二次型最优控制相比具有一定的快速性和鲁棒性优势,能够满足复杂作业条件下植保机精准变量施药要求,有效提高了农药利用率。