噴霧施藥是林果業(yè)防治病蟲害的主要方式。傳統(tǒng)的噴霧機(jī)普遍采用噴淋連續(xù)作業(yè)方式,不僅浪費(fèi)農(nóng)藥而且污染環(huán)境,同時危害農(nóng)民健康。為了促進(jìn)農(nóng)藥減施增效,降低勞動強(qiáng)度,本文研究了履帶式林果噴霧機(jī)控制系統(tǒng),基于BOOST升壓電路設(shè)計(jì)了電磁閥流量控制器,建立了環(huán)形對靶變量施藥模型,設(shè)計(jì)了精準(zhǔn)變量噴霧控制系統(tǒng),主要研究內(nèi)容如下:（1）針對林果園地形復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境惡劣等特點(diǎn),設(shè)計(jì)了通過性較好的遠(yuǎn)程履帶式噴霧機(jī)行走控制系統(tǒng);為提高作業(yè)舒適度,減少藥液與操作人員的接觸,設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分離;通過三維軟件SolidWorks設(shè)計(jì)了噴霧機(jī)結(jié)構(gòu),優(yōu)化了電磁噴嘴空間分布。搭建了由激光傳感器探測、嵌入式計(jì)算機(jī)計(jì)算、變流量控制、編碼器測速、無線通信、以STM32F4為主控的遠(yuǎn)程精密變量噴霧機(jī)控制系統(tǒng)。（2）為了提高變量電磁閥輸出流量線性區(qū)間,設(shè)計(jì)了基于BOOST升壓電路的電磁閥流量控制器。該控制器利用電磁閥電感特性,將BOOST升壓電路和電磁閥驅(qū)動電路相結(jié)合,通過雙電壓驅(qū)動策略,實(shí)現(xiàn)電磁閥高電壓加速開啟、低電壓高頻維持導(dǎo)通、快速釋能關(guān)閉。試驗(yàn)結(jié)果表明在110、250和390kPa壓力下,改進(jìn)后的流量控制器流... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)

履帶式林果噴霧機(jī)變量施藥控制系統(tǒng)研究2嚴(yán)重，污染環(huán)境，同時全身防護(hù)的駕駛員在噴霧、顛簸的作業(yè)環(huán)境中極易疲勞，縮短了可持續(xù)工作時間[3]。在這種背景下，高效環(huán)保的林果噴霧裝備得到了越來越多的重視，因而研發(fā)適合我國林果業(yè)的智能噴霧裝備十分重要。(a)人工噴霧(b)人機(jī)噴霧圖1.2傳統(tǒng)噴霧方式Fig.1.2Traditionalspraymethod為了滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，作為《中國制造2025》十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一的農(nóng)業(yè)裝備對農(nóng)機(jī)感知、智能控制和精準(zhǔn)作業(yè)提出了更高的要求[4,5]。而本文響應(yīng)國家對農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展的要求，立足于林果業(yè)用智能噴霧機(jī)，從提高農(nóng)藥利用率、降低人工成本、提高噴霧機(jī)自動化程度入手，設(shè)計(jì)了履帶式林果噴霧機(jī)變量控制系統(tǒng)：為了減少過量噴藥導(dǎo)致的浪費(fèi)，本文通過激光傳感器精確探測目標(biāo)植株特征，結(jié)合噴霧機(jī)前進(jìn)速度，計(jì)算植株體積，再根據(jù)變量噴霧模型計(jì)算噴藥量，控制噴霧電磁閥實(shí)現(xiàn)按需噴霧；為了提高作業(yè)效率，減少噴霧藥液對操作人員的身體傷害，作業(yè)前通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程發(fā)送作業(yè)參數(shù)，通過遠(yuǎn)程遙控實(shí)現(xiàn)噴霧作業(yè)；為了提高電磁閥流量輸出精度和線性區(qū)間，設(shè)計(jì)了基于BOOST升壓電路的電磁閥流量控制器。遠(yuǎn)林果精準(zhǔn)變量噴霧機(jī)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分離避免了操作者接觸農(nóng)藥，大大降低了勞動者強(qiáng)度，同時采用的精準(zhǔn)變量噴霧控制技術(shù)，能夠有效節(jié)約農(nóng)藥使用量，避免農(nóng)藥浪費(fèi)，降低環(huán)境污染，達(dá)到了減施增效的目的。

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文31.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1林果噴霧機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)近年來，國家加大對農(nóng)業(yè)裝備的投入[6]，促進(jìn)了林果噴霧機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展。林果噴霧作業(yè)效率大幅提升，農(nóng)藥利用率不斷提高，操作環(huán)境逐漸得到了改善，各種適用于不同林果作業(yè)對象的噴霧機(jī)緩解了勞動力不足的問題。鑒于林果噴霧機(jī)作業(yè)的特殊性，按照其外部結(jié)構(gòu)主要分為懸掛式、牽引式和自走式。董祥等[7]研制了與PT-115型多功能自走式底盤配套使用的3WPZ-4型懸掛式葡萄噴霧機(jī)，如圖1.3所示。該噴霧機(jī)采用移度較快的輪式底盤和可升降折疊桁架式噴桿結(jié)構(gòu)，作業(yè)效率高；將精準(zhǔn)對靶噴霧系統(tǒng)與柔性出風(fēng)管風(fēng)送系統(tǒng)配套使用，提高了藥液使用率，但機(jī)體質(zhì)心較高，只適合較為平整的作業(yè)環(huán)境。圖1.33WPZ-4型懸掛式葡萄噴霧機(jī)Fig.1.33WPZ-4hanginggrapesprayer李龍龍等[8,9]針對紡錘形果樹設(shè)計(jì)了果園自動仿形噴霧機(jī)。該噴霧機(jī)為牽引式結(jié)構(gòu)，可與中小功率拖拉機(jī)牽引聯(lián)接，相對于懸掛式噴霧結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高；作業(yè)過程中，采用由噴頭和無刷直流風(fēng)機(jī)組成的組合式霧化單元根據(jù)目標(biāo)植株?duì)顟B(tài)實(shí)時控制輸出流量和風(fēng)量，增加了霧滴穿透性，提高了霧滴沉積均勻性，但與拖拉機(jī)相連的噴霧機(jī)長度較長，轉(zhuǎn)彎半徑大，需要熟練的農(nóng)機(jī)手操作。馬馳等[10]針對丘陵山地柑橘果園研制了多方位自動噴藥裝置。該噴藥裝置采用履帶式底盤運(yùn)載，可針對實(shí)際冠層生長狀態(tài)對噴桿進(jìn)行水平和垂直位置調(diào)節(jié)，并結(jié)合超聲波和激光傳感器實(shí)現(xiàn)自動對靶噴霧，提高對靶精度，減低了勞動強(qiáng)度，但位于噴霧裝置后的操作臺直接暴露于作業(yè)環(huán)境，駕駛員需額外防護(hù)，且吊線結(jié)構(gòu)的噴桿使用過程中容易晃動，穩(wěn)定性有待提高。相比較于國內(nèi)，國外等國林果噴霧機(jī)的研究較早，配套企業(yè)較多，技術(shù)較為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于二維激光雷達(dá)的果樹在線探測方法及對靶變量噴藥技術(shù)研究[D]. 蔡吉晨.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]噴霧機(jī)器人系統(tǒng)軌跡優(yōu)化和植株冠層分割方法研究[D]. 劉加林.江蘇大學(xué) 2019
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本文編號：3367981