中国是一个农业大国,农药使用量大,随着精细农业的发展,农作物保证高产的同时生态与安全也备受关注。在线混药技术具有农药利用率高、环境污染小等优点,由此得到大量学者的广泛关注。针对一般的混药系统存在诸如混药比可调范围窄、农药流量小难以控制等问题,本文设计了一种实时混药控制系统,混药比调节范围大,误差较小,系统运行稳定,且混药均匀性好。为使实时混药控制系统能够配合变量喷雾机使用,本文对激光检测技术进行研究,设计出激光检测模块,用其进行靶标检测并计算靶标体积,进而计算出所需的混药量,使得实时混药控制系统能够实现按需混药,提高农药利用率。对混药系统的关键部件混药器的结构参数进行优化,使其在适用范围内混药效率达到最高。本文的主要研究内容如下:1)对混药器的混药效率进行研究,将面积比、嘴管距、吸入口角度作为可变参数,基于响应面法建立混药器混的混药效率数学模型,研究三种影响因素的交互作用。通过Design Expert 10.0.7软件对数学模型的多元回归方程进行求解,在适用范围内对混药器的结构参数进行优化,使其混药效率达到最佳。2)设计激光检测模块,在微型计算机上进行激光传感器数据采集、处理等程序的编写及调试。以仿真树为试验对象,对扫描的靶标进行重构,用于获取并计算靶标的三维特征信息,试验结果表明,激光检测模块获得的仿真树的高度、宽度、冠层高度信息与人工测量相比,最大相对误差分别为4.67%、5.45%、4.65%。3)设计供药控制模块,通过PWM信号对蠕动泵两端的工作电压进行调节,设计电压反馈电路,形成闭环控制。供药模块采用软件中断的方式产生PWM信号,采用PI控制器对PWM的占空比进行反馈控制。对药液流量进行试验与分析,得出蠕动泵流量与PWM信号占空比之间的函数模型。4)完成变量喷雾机用实时混药控制系统设计,使其能够根据靶标信息及混药比实现实时混药。最后,将整个系统搭载在南通广益机电有限责任公司生产的3WG-8A型风送式变量喷雾机上进行混药控制效果试验,试验表明,该实时混药控制系统能够实现按需混药,混药比在140:1和400:1之间实时可调,系统运行时误差整体小于5%,系统稳定可靠。试验选取的样品间混药浓度的最大变异系数为8.20%,表明系统混药均匀性较好。