【摘要】：目前我國植保無人飛機(jī)發(fā)展迅速,逐漸成為了病蟲害防治的主要手段,而植保無人飛機(jī)在作業(yè)過程中,通過調(diào)整飛行姿態(tài)來切換航跡改變速度,飛行姿態(tài)的改變會導(dǎo)致噴桿姿態(tài)也發(fā)生改變。噴桿作為植保無人飛機(jī)施藥裝置的關(guān)鍵部件,搭載著噴頭,因此噴頭會隨著機(jī)身姿態(tài)的變化而發(fā)生變化,從而影響噴霧效果。本文針對這一現(xiàn)象,在田間試驗采集單旋翼植保無人飛機(jī)姿態(tài)變化情況,根據(jù)機(jī)身姿態(tài)變化范圍設(shè)計風(fēng)洞試驗驗證機(jī)身姿態(tài)變化對霧滴沉積效果產(chǎn)生影響,因此為實現(xiàn)噴桿姿態(tài)與機(jī)身姿態(tài)發(fā)生分離,設(shè)計了一種噴桿懸架系統(tǒng)。首先先建立噴桿懸架系統(tǒng)模型,系統(tǒng)模型主要包括噴桿懸架結(jié)構(gòu)模型和噴桿懸架控制系統(tǒng)模型,其次對噴桿懸架系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析,最后完成噴桿懸架系統(tǒng)的裝機(jī)與測試。主要內(nèi)容和結(jié)論:(1)為確定植保無人飛機(jī)在作業(yè)過程中姿態(tài)角變化范圍,通過歐拉角法解算植保無人飛機(jī)飛控系統(tǒng)中采集的飛行姿態(tài)譜,最終解算出無人機(jī)在俯仰方向的角度變化范圍為-18°~18°,橫滾方向的角度變化范圍為-15°~14°。(2)為摸清無人機(jī)在作業(yè)過程中姿態(tài)角變化對霧滴沉積效果的影響情況,文中利用風(fēng)洞實驗室模擬無人機(jī)4m/s的飛行速度下,采集在不同滾轉(zhuǎn)角和俯仰角下霧滴沉積變化情況,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析出當(dāng)滾轉(zhuǎn)角變化時霧滴有效噴幅降低,霧滴沉積量變異系數(shù)增大,且偏轉(zhuǎn)角度越大越明顯;在俯仰方向根據(jù)有效噴幅和霧滴沉積量變異系數(shù)擬合曲線可以得出,在俯仰角為11°時,霧滴沉積效果最好,因此將滾轉(zhuǎn)角為0°,俯仰角為11°設(shè)置為噴桿懸架控制系統(tǒng)目標(biāo)值。(3)為實現(xiàn)在作業(yè)過程中噴桿姿態(tài)與機(jī)身姿態(tài)分離,設(shè)計了噴桿懸架控制系統(tǒng),首先根據(jù)機(jī)身尺寸和姿態(tài)調(diào)節(jié)角度設(shè)計噴桿懸架結(jié)構(gòu),并通過Ansys/Workbench對噴桿懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,得出噴桿懸架機(jī)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求,且不會與無人機(jī)旋翼產(chǎn)生共振現(xiàn)象。其次對噴桿懸架控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,主要包括硬件設(shè)計、控制算法和程序設(shè)計。(4)為檢驗噴桿懸架系統(tǒng)的性能,對噴桿懸架系統(tǒng)的試制和性能測試試驗。在噴桿懸架系統(tǒng)試制完成后,首先進(jìn)行了試驗臺的設(shè)計與制作,然后搭建噴桿懸架系統(tǒng)性能試驗臺,根據(jù)噴桿懸架系統(tǒng)角度調(diào)節(jié)范圍的驗證噴桿懸架控制系統(tǒng)能滿足噴桿姿態(tài)角度調(diào)節(jié)范圍俯仰方向±30°、滾轉(zhuǎn)方向±20°;根據(jù)噴桿懸架系統(tǒng)性能試驗得出噴桿在受到俯仰角30°、15°和滾轉(zhuǎn)角20°、10°的干擾時,系統(tǒng)平均響應(yīng)時間分別為133ms、131ms、146ms、140ms,表明系統(tǒng)穩(wěn)定性良好。
【圖文】：

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 引言用無人機(jī)從動力上劃分為電動無人機(jī)和油動無人機(jī)，如圖 1-1、1-2 所示，從旋翼結(jié)構(gòu)上可分為多旋翼無人飛機(jī)和單旋翼無人飛機(jī)（漆海霞等，2016）。農(nóng)用植保無人飛機(jī)的應(yīng)用，，不僅提高了作業(yè)效率改善了作業(yè)環(huán)境，也給農(nóng)民大型農(nóng)場主帶來了便利，不僅減小了農(nóng)藥對人體的危害也減輕了農(nóng)民的作業(yè)強(qiáng)度。目前在新疆等國內(nèi)許多大塊田地，都開始使用植保無人飛機(jī)進(jìn)行病蟲害的防治，不僅提高了工作效率，也降低了農(nóng)藥對農(nóng)民的傷害程度。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 引言用無人機(jī)從動力上劃分為電動無人機(jī)和油動無人機(jī)，如圖 1-1、1-2 所示，從旋翼結(jié)構(gòu)上可分為多旋翼無人飛機(jī)和單旋翼無人飛機(jī)（漆海霞等，2016）。農(nóng)用植保無人飛機(jī)的應(yīng)用，不僅提高了作業(yè)效率改善了作業(yè)環(huán)境，也給農(nóng)民大型農(nóng)場主帶來了便利，不僅減小了農(nóng)藥對人體的危害也減輕了農(nóng)民的作業(yè)強(qiáng)度。目前在新疆等國內(nèi)許多大塊田地，都開始使用植保無人飛機(jī)進(jìn)行病蟲害的防治，不僅提高了工作效率，也降低了農(nóng)藥對農(nóng)民的傷害程度。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S251

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本文編號：2626092