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喷雾施药是林果业防治病虫害的主要方式。传统的喷雾机普遍采用喷淋连续作业方式,不仅浪费农药而且污染环境,同时危害农民健康。为了促进农药减施增效,降低劳动强度,本文研究了履带式林果喷雾机控制系统,基于BOOST升压电路设计了电磁阀流量控制器,建立了环形对靶变量施药模型,设计了精准变量喷雾控制系统,主要研究内容如下:(1)针对林果园地形复杂、作业环境恶劣等特点,设计了通过性较好的远程履带式喷雾机行走控制系统;为提高作业舒适度,减少药液与操作人员的接触,设计了远程控制系统,实现了人机分离;通过三维软件SolidWorks设计了喷雾机结构,优化了电磁喷嘴空间分布。搭建了由激光传感器探测、嵌入式计算机计算、变流量控制、编码器测速、无线通信、以STM32F4为主控的远程精密变量喷雾机控制系统。(2)为了提高变量电磁阀输出流量线性区间,设计了基于BOOST升压电路的电磁阀流量控制器。该控制器利用电磁阀电感特性,将BOOST升压电路和电磁阀驱动电路相结合,通过双电压驱动策略,实现电磁阀高电压加速开启、低电压高频维持导通、快速释能关闭。试验结果表明在110、250和390kPa压力下,改进后的流量控制器流量线性区间分别从10%~92%、10%~92%、8%~92%提高至4%~92%、4%~94%、3%~94%,改进的流量控制器适用的流量线性区间更宽。(3)针对环形喷雾结构,提出了环形对靶施药模型,相对于垂直喷雾结构,环形喷雾结构更小巧,喷雾范围更大,满足葡萄等密植林果园的特殊喷雾需求。本文首先设计了与喷雾机相匹配的环形分布电磁阀喷雾组,并基于喷嘴空间分布划分了喷雾扇区,提出了根据冠层体积计算所需喷雾量的环形结构施药模型。其次分析了造成喷雾延迟的主要原因,设计了延时补偿算法。最后通过试验验证喷雾延时补偿算法能够实时匹配靶标特征,实现精准对靶变量喷雾。(4)为了提高药液利用率,降低环境污染,设计了精准变量喷雾控制系统。采用激光传感器实时扫描靶标特征信息,结合喷雾机前进速度,构建植株靶标三维模型。设计了精密变量喷雾试验,试验结果表明喷雾机输出流量大小与冠层体积相匹配,在满足果园虫害防治要求的基础上减少了农药的使用量。