農(nóng)作物噴霧機(jī)控制器的研究與設(shè)計(jì)及非行走試驗(yàn)分析.pdf

1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是被廣泛承認(rèn)的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)，并在國(guó)外已經(jīng)獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在精確農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中，精準(zhǔn)變量噴霧是一個(gè)重要的組成部分，是保證單位面積施藥量、提高農(nóng)藥利用率、降低環(huán)境污染的必要措施。本文結(jié)合東北農(nóng)業(yè)大學(xué)重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，圍繞變量噴藥目的，分析農(nóng)作物噴霧機(jī)控制器的工作原理即保證農(nóng)田單位面積噴霧量恒定的噴霧作業(yè)，根據(jù)噴霧機(jī)的車速變化，對(duì)噴霧作業(yè)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)并控制噴頭噴霧量。對(duì)農(nóng)作物噴霧控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，進(jìn)行了深入非行

2、走試驗(yàn)分析研究。
　　針對(duì)我國(guó)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中變量噴霧技術(shù)的發(fā)展需求現(xiàn)狀，本文對(duì)精準(zhǔn)變量噴霧控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)農(nóng)作物噴霧機(jī)控制器的工作原理即保證農(nóng)田單位面積噴霧量恒定的噴霧作業(yè)，對(duì)噴霧作業(yè)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，為設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。依據(jù)技術(shù)要求，借助閉環(huán)控制原理和農(nóng)作物噴霧機(jī)控制器工作原理的分析，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)方法，制定了以單片機(jī)為控制核心，調(diào)節(jié)閥為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制器設(shè)計(jì)方案，圍繞方案展開(kāi)深入的研究。論文首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與功能要求，

3、對(duì)檢測(cè)部件、執(zhí)行部件等相關(guān)硬件設(shè)備進(jìn)行了選型，由于調(diào)節(jié)閥具有流量非線性的特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)并分析其原理，根據(jù)e、Δe和Δ2e找出u的增量Δu的輸出控制規(guī)則，并用這些規(guī)則來(lái)建立控制規(guī)則，從而保證噴霧量的精準(zhǔn)度。其次對(duì)控制器的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對(duì)控制板，電源電路，信號(hào)采集電路以及驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，整合各個(gè)模塊電路并制作PCB樣板。然后，對(duì)控制器的軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，選用C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)Keil C51編寫控制器程序，利用控制板處理器的定時(shí)中

4、斷功能控制調(diào)節(jié)閥開(kāi)、關(guān)時(shí)間。針對(duì)調(diào)節(jié)閥的控制算法，傳統(tǒng)PID與積分分離PID的應(yīng)用出現(xiàn)了嚴(yán)重超調(diào)及動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢的現(xiàn)象，針對(duì)這一現(xiàn)象，特對(duì)此進(jìn)行深入分析，設(shè)計(jì)了具備增量型模糊PID控制算法。穩(wěn)定了輸出，縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間，提高了控制精度。最終經(jīng)過(guò)綜合研究，設(shè)計(jì)出一款具有變量噴霧、可實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)控制的農(nóng)作物噴霧機(jī)控制器。
　　對(duì)本課題所設(shè)計(jì)的農(nóng)作物噴霧控制器進(jìn)行了室外非行走試驗(yàn)。改變工作壓力時(shí)，農(nóng)作物噴霧系統(tǒng)噴頭噴霧量與設(shè)定噴霧量基本吻合;