基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法技术方案

基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法，基于植保机变喷雾系统的动力学模型和流量特性模型，考虑喷雾系统的非线性因素，建立植保机变喷雾系统输出压力与流量之间的状态方程；基于该状态方程，以实际输出流量和参考流量之差作为跟踪误差，设计植保机变喷雾系统的输出流量控制器，使喷雾流量实现对参考流量的渐近跟踪；采用CAN总线串行通讯协议传输数据，利用STM32单片机将输出电流信号提供给柱塞泵，通过控制柱塞泵的输出压力从而控制比例减压阀的输出流量。该控制方法能精确控制植保机喷雾输出流量，提高植保机喷雾效率，能有效地减少农药浪费。

Flow tracking control method of variable spray system based on pressure of plunger pump of plant protection machine

Based on the flow tracking control method of the variable spray system for the pressure of the plunger pump of the plant protection machine, based on the dynamic model and the flow characteristic model of the spray changing system of the plant protection machine, taking into account the nonlinear factors of the spray system, a state equation between the output pressure and the flow of the spray system of the plant protection machine is established. Based on the equation of state, the actual transmission is carried out. The difference between the discharge and the reference flow is taken as the tracking error, and the output flow controller of the variable spray system of the plant protection machine is designed to achieve the asymptotic tracking of the reference flow. The CAN bus serial communication protocol is used to transmit data, and the output current signal is supplied to the plunger pump by using the STM32 microcontroller, and the output of the piston pump is controlled by controlling the output current signal. The output pressure of the proportional pressure reducing valve is controlled by pressure. The control method can precisely control the output flow of the plant protection machine, improve the spray efficiency of the plant protection machine, and effectively reduce the waste of pesticide.

【技术实现步骤摘要】
基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法
：本专利技术涉及农业智能机械自动化领域，尤其是关于植保机变喷雾系统的智能控制方法。
技术介绍
：目前，控制病虫草害最常见的方法是化学治理，然而在防治过程中，大部分药液飘散在空气中、沉积在土壤中，不仅浪费了大量的药剂，而且这些残留的药液成分很可能会进入到生物的体内，严重威胁了人类的生命安全，同时也对环境造成了污染。因此，变喷雾植保机械的研究具有一定的理论意义和非常强的实用价值。植保机在现代的农作物中具有广泛的应用，关于植保机变喷雾系统流量跟踪控制方法已经有了许多研究成果，然而这些控制方法在考虑流量跟踪控制时都忽略了控制系统中柱塞泵的输出压力问题。如果不考虑柱塞泵的输出压力，会导致植保机变喷雾系统的喷雾流量不连续、不精准、容易造成浪费。因此，基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法的研究具有重要的意义。本专利技术所研究的植保机变喷雾系统是强非线性系统，到目前为止，还没有将柱塞泵的模型和比例减压阀的模型相结合控制的流量跟踪控制方法。因此研究植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪具有重要意义。
技术实现思路
：专利技术目的：为了解决上述问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法，其特征在于：该植保机变喷雾系统是一种具有非线性特性的系统，基于这一特征，建立植保机变喷雾系统输出压力与流量之间的状态方程；通过直接驱动阀控制柱塞泵的输出压力，进而控制比例减压阀的输出流量；设计输出流量控制器，使植保机喷雾流量实现对参考流量的渐近跟踪。

【技术特征摘要】
1.基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法，其特征在于：该植保机变喷雾系统是一种具有非线性特性的系统，基于这一特征，建立植保机变喷雾系统输出压力与流量之间的状态方程；通过直接驱动阀控制柱塞泵的输出压力，进而控制比例减压阀的输出流量；设计输出流量控制器，使植保机喷雾流量实现对参考流量的渐近跟踪。2.根据权利要求1所述的基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：1)基于植保机变喷雾系统的特征，结合动力学模型和流量特性模型，考虑喷雾系统的非线性因素，建立植保机变喷雾系统输出压力与流量之间的系统状态方程；通过直接驱动阀控制柱塞泵的输出压力，进而控制比例减压阀的输出流量；2)设计植保机变喷雾系统流量控制器，基于状态方程和动力学及流量特性，使植保机喷雾流量实现渐近跟踪；3)采用CAN总线串行通讯协议传输数据，利用STM32单片机对植保机喷雾流量进行控制，实现了对植保机喷雾流量的渐近跟踪。3.根据权利要求2所述的基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法，其特征在于：1)步骤中变喷雾系统的动力学模型描述如下：在假设磁路未饱和，而且忽略铁损和磁路中材料的磁阻的条件下，通电后电磁阀的电磁力方程表示为Fm为电磁阀的电磁力，δ为线圈与衔铁之间的气隙，N为线圈匝数，Sa为有效作用面积，μ0为真空磁导率，i为线圈中的电流；建立模型时忽略流体动量变化产生的稳态液动力和瞬态液动力以及液体静压力，因此得到阀芯的运动平衡方程表示为其中，为弹簧刚度，m为阀芯的等效质量，c为阀芯的等效阻尼，x为阀芯的位移，x0为预先弹簧压缩量，k为弹簧刚度，kF为比例系数，i为线圈中的电流。电磁阀的流量方程表示为Qf为通过阀口的输出流量，Cf为流量系数，Sa为有效作用面积，x为阀芯的位移，P为出口压力，ρ为药液密度。4.根据权利要求2所述的基于植保机柱塞泵压力的变喷雾系统流量跟踪控制方法，其特征在于：1)步骤中通过直接驱动阀控制柱塞泵的输出压力，其中变喷雾系统的柱塞泵控制模型描述如下对柱塞泵的压力控制系统进行数学建模，直接驱动阀阀芯动力学方程具体表达为Kv是线性电动机的力常数，v是线性电动机的输入电压，xv是直接驱动阀阀芯的位移，C1是阻尼力的系数，C2是弹簧的系数。对于有泄露的线性方程表示为Qc＝Kqxv-(Kc+CL1)Pc(5)Qc是泵的输出流量，Kq是阀的流量增益系数，Kc是阀的流量压力系数，xv是直接驱动阀阀芯的位移，CL1是阀芯的泄露系数，Pc是泵的输出压力。将连续性方程应用到柱塞泵中，表示为Qc是泵的输出流量，Pc是泵的输出压力，Ac是活塞的截面积，xc是活塞的位移，CL2是泵的泄露系数，Vc是泵的容积，βe是药液的弹性模量。泵的活塞位移和阀芯位移相关具体表示为Ac是活塞的截面积，xc是活塞的位移，xv是直接驱动阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树江，张凯丽，孙平，王向东，李雪，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21