一种变量施药机的恒压变量控制系统技术方案

一种变量施药机的恒压变量控制系统，无论施药机的行走速度是否恒定，系统自动使施药量与设定施药量基本保持一致；无论施药量和施药幅宽是否恒定，系统自动使总管道内药液压力与根据施药量和幅宽设定的总管道内药液压力基本保持一致，实现单喷头的开闭控制。该控制系统采用PID控制法对药液压力进行控制，系统响应时间为0.85s，超调量不超过8%，稳态误差为±3%；使用模糊控制法对施药量进行控制，系统响应时间为1.04s，超调量不超过6%，稳态误差为13%；系统仿真达到较好的效果，该系统可用于对施药机进行恒压变量控制。

Constant pressure variable control system of a variable dosage machine

【技术实现步骤摘要】
一种变量施药机的恒压变量控制系统所属
本专利技术涉及一种变量施药机的恒压变量控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
施药机械是植保机械的重要组成部分，为提高农药有效利用率、减少环境污染和促进农业增产增收提供了重要的保障。依据车速对施药机实行变流量施药控制，有利于实现施药量的稳定，但变流量施药控制时往往会引起药液压力的变化，影响了施药的雾化质量和施药效果。因此，实行恒压变量的施药控制是提高施药机作业质量的一项重要举措。国内部分学者对施药控制系统进行了研究，设计了基于压力和基于流量的变量施药控制系统，但对基于恒压变量的施药控制以及控制算法介绍相对较少。
技术实现思路
本专利技术提出了一种变量施药机的恒压变量控制系统，无论施药机的行走速度是否恒定，系统自动使施药量与设定施药量基本保持一致；无论施药量和施药幅宽是否恒定，系统自动使总管道内药液压力与根据施药量和幅宽设定的总管道内药液压力基本保持一致，实现单喷头的开闭控制。本专利技术所采用的技术方案是。所述控制系统硬件主要包括电源、键盘、LCD显示、电动球阀驱动、电液比例阀驱动、开关电磁阀驱动、A/D和D/A转换器及光电隔离等模块。所述控制系统采用单片机AT89S52作为核心处理器，以车速为控制信号，利用传感器实时采集速度、压力和流量传感器信号，通过光电隔离、A/D转换传给单片机，计算得出实际的车速、药液压力和施药量，并与设定药液压力和单位面积施药量相比较，计算出控制量，以控制电动球阀与电液比例阀的开度和开关电磁阀的开闭，达到药液压力和施药量实时调节的控制口的。以电液比例阀、电动球阀和开关电磁阀为执行机构，分别控制系统的药液压力、施药量和喷头的开闭。所述药液压力控制环节主要包括压力读取、PID控制器计算和电液比例阀控制等3部分。本专利技术的有益效果是：该控制系统采用PID控制法对药液压力进行控制，系统响应时间为0.85s，超调量不超过8%，稳态误差为±3%；使用模糊控制法对施药量进行控制，系统响应时间为1.04s，超调量不超过6%，稳态误差为13%；系统仿真达到较好的效果，该系统可用于对施药机进行恒压变量控制。附图说明图1是本专利技术的施药系统总体框图。图2是本专利技术的控制系统硬件结构示意图。图3是本专利技术的压力PID控制模型。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，设计思路：一是改变电动球阀的开度，使得单位面积施药量在机车速度发生变化时保持恒定。施药量与施药管道内的流量成正比关系，采用电动球阀控制系统的流量，进而改变系统施药量。二是调节电液比例阀控制电压，使得系统总管道药液压力保持恒定。电液比例阀的出口压力与其控制电压成正比，改变电液比例阀的控制电压，进而改变系统总管药液的压力。三是控制开关电磁阀的开闭，实现对喷头的控制。喷头的开闭控制可以满足施药机在地头转弯时自动停喷以及调节不同的施药幅宽等农艺需求。如图2，控制系统的控制口标：无论施药机的行走速度是否恒定，系统自动使施药量与设定施药量基本保持一致：无论施药量和施药幅宽是否恒定，系统自动使总管道内药液压力与根据施药量和幅宽设定的总管道内药液压力基本保持一致，实现单喷头的开闭控制。控制系统硬件主要包括电源、键盘、LCD显示、电动球阀驱动、电液比例阀驱动、开关电磁阀驱动、A/D和D/A转换器及光电隔离等模块。控制系统采用单片机AT89S52作为核心处理器，以车速为控制信号，利用传感器实时采集速度、压力和流量传感器信号，通过光电隔离、A/D转换传给单片机，计算得出实际的车速、药液压力和施药量，并与设定药液压力和单位面积施药量相比较，计算出控制量，以控制电动球阀与电液比例阀的开度和开关电磁阀的开闭，达到药液压力和施药量实时调节的控制口的。以电液比例阀、电动球阀和开关电磁阀为执行机构，分别控制系统的药液压力、施药量和喷头的开闭。如图3，在设计变量施药系统过程中，药液压力的控制采用PID控制法，施药量的控制使用模糊控制法。药液压力控制环节主要包括压力读取、PID控制器计算和电液比例阀控制等3部分。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变量施药机的恒压变量控制系统，其特征是：所述控制系统硬件主要包括电源、键盘、LCD显示、电动球阀驱动、电液比例阀驱动、开关电磁阀驱动、A/D和D/A转换器及光电隔离等模块。

【技术特征摘要】
1.一种变量施药机的恒压变量控制系统，其特征是：所述控制系统硬件主要包括电源、键盘、LCD显示、电动球阀驱动、电液比例阀驱动、开关电磁阀驱动、A/D和D/A转换器及光电隔离等模块。2.根据权利要求1所述的一种变量施药机的恒压变量控制系统，其特征是：所述控制系统采用单片机AT89SS2作为核心处理器，以车速为控制信号，利用传感器实时采集速度、压力和流量传感器信号，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐萍，
申请(专利权)人：徐萍，
类型：发明
国别省市：辽宁,21