国内外研究结果表明,喷杆喷雾机作业时,地面激励引起的喷杆运动显著影响施药均匀性。因此,地面激励条件下的喷杆响应测试、建模及运动控制研究是提高喷杆喷雾机施药品质的基础性和前提性工作。国内外学者广泛采用仿真方法测试喷杆响应并用于建立喷杆响应模型,此类研究方法不需要考虑地面激励作用于喷杆喷雾机的物理过程。事实上,喷杆喷雾机在真实地面上行驶作业时,同一地面激励先后作用于喷杆喷雾机的前轮和后轮,这种特殊激励作用下的喷杆响应模型难以采用现有的系统辨识方法获得。　　 针对这一问题,本文在国家“863”高技术研究发展计划资助项目:蔬菜高效施药技术研究与装备创制(2008AA100905)的资助下,测试和分析了地面单侧阶跃激励时的喷杆响应；对实测喷杆响应信号进行了系统辨识、响应预测和反卷积运算等响应建模研究；提出了从单侧前后轮相继阶跃激励中分离出喷杆理想响应的方法,通过该分离方法可将地面激励条件下的喷杆响应转化为两个单输入单输出(SISO)系统响应的叠加,进而使地面激励条件下的喷杆响应可以辨识；根据实测喷杆响应的辨识结果,设计了补偿喷杆运动的PID控制器,开展了喷杆运动控制实验。　　 通过开展上述研究工作得到的主要结论如下:　　 ①创制了高地隙喷杆喷雾机。目前国内还没有商品化的高地隙喷杆喷雾机,针对这一现状本文创制了集高地隙底盘、喷杆喷雾机、风力辅助系统、液压系统、喷雾系统和喷杆位姿测控系统于一体的高地隙喷杆喷雾机,创制的高地隙喷杆喷雾机喷杆长度为8m,地隙高度为0.8m,喷杆高度可调范围为0.76m～1.36m,喷杆角度条件范围为-15°～15°。样机性能测试结果表明:本文设计的高地隙喷杆喷雾机各项工作参数均达到了预期目标,整机性能满足田间施药作业要求。　　 ②测试了地面单侧阶跃激励时的喷杆响应并分析了喷杆的响应特性。通过对喷杆响应性的分析,指出在单侧阶跃高度为0.13m的地面激励下,我国技术标准推荐的各种机型的喷杆喷雾机,喷杆末端触地的可能性是存在的。　　 ③提出了从单侧前后轮相继阶跃激励中分离出喷理想响应的方法。通过对地面激励作用于喷杆喷雾机的物理过程的分析,采用系统辨识、响应预测和反卷积运算构建了一种从实测喷杆响应中分离出理想运动响应的方法。　　 ④提出了一种喷杆响应模型的定阶方法。针对本文中AIC准则在有限阶内难以获得极小值这一问题,提出将可绝系数和AIC准则并举确定喷杆响应预测模型阶次的方法,并给出了该方法的实现步骤。　　 ⑤分析了喷杆喷雾机前轮和后轮对实测喷杆响应的影响特性。通过对实测喷杆响应、前轮激励响应和后轮激励响应的时域和频域特性的分析认为:a喷雾机前轮对实测喷杆响应的峰值和调整时间影响相对显著；b喷雾机后轮对实测喷杆响应的影响比前轮显著；c喷杆喷雾机的结构及工作参数不合理时,系统发生共振的可能性是存在的,因此,设计喷雾机底盘结构和工作参数时需考虑系统的共振问题。　　 ⑥构建了一种喷杆响的应试验建模方法。通过对实测喷杆响应进行信号分离和分别辨识,得到前轮激励响应模型和后轮激励响应模型,进而构成实测喷杆响应模型。验证结果表明,该建模方法是可行的,得到的喷杆响应模型是有效的。　　 ⑦在真实激励地面上开展了喷杆运动控制试验。试验结果表明本文设计的PID控制器可实现较好的低频运动控制,对喷杆的高频响应的抑制效果不明显。