【摘 要】
：
针对现存农用无人机变量喷雾系统响应时间较长、超调量较大、跟随效果不稳定等问题,设计一种基于单神经元PID控制的农用无人机变量喷雾系统.该系统采用传感器检测流量信息作为控制依据,运用单神经元自学习能力不断调整PID参数精确调控喷雾流量,实现变量调节快速稳定的目标.为验证本系统控制算法的实际变量控制效果,采用Matlab平台对传统PID和单神经元PID控制算法进行仿真分析;室内喷雾试验过程中,对比单神经元PID和传统PID的连续变量效果;田间试验过程中,使用流量传感器检测实际的变量喷雾效果,采用水敏纸获取雾滴
【机 构】
：
沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳市,110161;沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳市,110161;辽宁省农业信息化工程技术中心,沈阳市,110161
论文部分内容阅读
针对现存农用无人机变量喷雾系统响应时间较长、超调量较大、跟随效果不稳定等问题,设计一种基于单神经元PID控制的农用无人机变量喷雾系统.该系统采用传感器检测流量信息作为控制依据,运用单神经元自学习能力不断调整PID参数精确调控喷雾流量,实现变量调节快速稳定的目标.为验证本系统控制算法的实际变量控制效果,采用Matlab平台对传统PID和单神经元PID控制算法进行仿真分析;室内喷雾试验过程中,对比单神经元PID和传统PID的连续变量效果;田间试验过程中,使用流量传感器检测实际的变量喷雾效果,采用水敏纸获取雾滴沉积量分布.算法仿真结果表明单神经元PID控制算法在上升时间方面优于传统PID,延迟时间较短,无稳态误差.室内喷雾试验结果表明,采用单神经元PID进行变量控制时的喷雾变化过程稳定迅速,喷雾流量最大超调量3.88％,平均上升时间0.85 s,平均绝对误差7.13％;田间变量喷雾试验结果表明,系统平均上升时间0.87 s,喷雾量控制误差在5％以内;雾滴测试结果表明,雾滴沉积量随喷雾流量的增加呈相应增加趋势.研究结果可为变量喷雾技术的发展提供理论基础.
其他文献
深松铲在西南红壤坡耕地作业过程中,由于土壤黏附性强且板结严重,造成土壤过度扰动和耕作阻力过大的问题.采用工程仿生的技术方法,将具有减阻优异特性的克氏原螯虾和砂鱼蜥体表作为仿生原型,以深松铲铲尖为研究对象,设计仿生凸包、微刺—凸包、仿生鳞片、微刺—鳞片和微刺—凸包—鳞片混合表面5种仿生几何结构表面.通过室内土槽试验,考察深松过程中铲尖在含水率18.11％和12.57％,深松速度为0.2 m/s,0.4 m/s,0.6 m/s的牵引阻力与降阻率变化趋势,并与传统铲尖对比.试验结果表明:含水率一定的情况下,随着
针对船式拖拉机船壳在水田泥浆环境中作业行进阻力大的问题,对船式拖拉机船壳气层减阻进行研究.通过构建仿真模型,对影响气层减阻性能的泥浆来流速度和气流量两个因素进行分析,并对船壳底板凹槽结构进行参数优化,研究不同深度凹槽结构的气层减阻性能.研究结果表明:泥浆来流速度增大在一定程度上会使气层产生破裂,导致总阻力增大,而气流量大小则直接影响气层的覆盖率.其中0.03 m凹槽深度船壳结构的减阻效果最好,绝对减阻率值为27.2％.
针对水稻施肥过程中肥料分布不均、作业效率低、劳动强度大等问题,设计一种稻田气力施肥装置与控制系统,采用气力输送的方式实现肥料的输送,通过电控排肥系统实现机具行驶速度与排肥电机转速实时匹配,最终达到精量施肥的目的 .通过对所设计的文丘里管混合腔进行流场分析,确定最优混合腔直径为15 mm,进肥口与进气角度呈锐角;最后,进行田间试验,结果表明,在规定电机转速变化范围内,各行平均排肥量变异系数均小于2.21％,各行排肥量一致性较好,排肥量稳定;在目标施肥量为150 kg/hm2,作业速度为4 km/h时,各区域
针对传统小型秸秆圆捆机打捆作业时经常会出现堵塞的问题,结合打捆要求,设计一种由前置喂入对辊、后置挤压对辊和护板组成的新型喂入机构,并以稻秆为试验原料,采用3因素5水平正交旋转设计方法进行试验研究,分析前置喂入对辊的间距、后置挤压对辊的间距以及挤压倾角对秸秆喂入性能的影响,试验表明当前置喂入对辊的间距为50 mm、后置挤压对辊的间距为22 mm、挤压倾角为19°时,喂入机构可有效减少小型秸秆圆捆机出现堵塞的问题,满足日常打捆需求.该研究可为圆捆机的结构设计提供参考.
针对大蒜播种机械普遍存在结构偏重、强度富余的情况,以课题组研制的六行大蒜播种机机架为优化对象,基于有限元仿真,进行以减重、减振为目标的优化设计.首先,根据机架的原始结构和受载特性,确定3个设计变量:外侧板厚度、前梁截面边长以及后梁肋板厚度.以初始尺寸为基准,取4个级别,共建立64个几何模型.其次,对这些模型分别进行静力学分析、模态分析、谐响应分析以及随机振动分析,获得设计变量的变化对结构等效应力、固有频率以及动力学响应的影响趋势,并拟合成曲线方程.最后,基于遗传算法,进行以减重、减振为目标的优化设计,得到
为进一步研究旋耕式棉花封土机作业参数对其取土量的影响,进而找出满足要求的最优作业参数组合.以旋耕式棉花封土机作业速度、刀轴转速、旋耕刀入土深度、单个刀盘旋耕刀数量为试验因素,封土带截面面积为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与封土带截面面积之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,选出最优作业参数组合:作业速度0.9 m/s,刀轴转速170 r/min,旋耕刀入土深度90 mm,单刀盘旋耕刀数量8把.田间验证试验表明,作业速度0.9 m/s,刀轴转速170 r/min,旋耕刀入土深
为研究不同类型气力式播种机分配器对披碱草排种性能的影响,通过离散元法与计算流体动力学耦合仿真的方法进行分配器颗粒运动数值分析.在气固耦合模型中,使用EDEM软件模拟固体相披碱草颗粒,Fluent软件描述气体相.通过研究上凸盖、平盖和圆锥盖型分配器对气流压力、颗粒碰撞和颗粒运动特性的影响,明确圆锥盖型分配器能耗最高,颗粒碰撞次数最多;平盖型分配器最节约能量,碰撞次数最少,对牧草种子破坏最小.研究发现,颗粒在分配器顶部发生碰撞后,反射角越大,径向速度越大,颗粒碰撞次数越多.对装有平盖型分配器的播种机进行披碱草
为解决江苏、安徽等长江中下游地区草莓种植季节土壤含水率高,传统草莓起垄机具易打滑、起垄高度不够、效率低、功能单一等问题,研制一种履带自走式草莓旋耕起垄施肥复式作业机,以橡胶履带式底盘为动力,采用垄沟位开沟培土、形垄装置拢土、垄体仿形镇压综合起垄技术完成起垄作业,利用分层施肥装置完成垄体分层对位施肥作业,通过理论分析与三维建模,确定旋耕开沟装置、垄体仿形镇压装置、分层施肥装置等关键部件的结构参数.并对机具进行静态的排肥性能测试以及田间作业性能测试.试验结果表明,各行排肥量一致性变异系数为4.32％,总排肥量
植保无人飞机是田间病虫害防治的有效方法.随着我国农业生产趋向机械化、智能化,植保无人飞机施药技术开始崛起.剖析国内外植保无人飞机在飞控技术、航路规划、旋翼下洗气流的研究、田间植保技术和安全施药技术规范方面的应用优势,梳理了植保无人飞机施药技术的研究进展.分析发展中面临的主要问题:拥有飞控研发能力的企业不多、航路规划的要求越来越高、旋翼下洗气流对雾滴运动规律研究不足、静电施药系统中核心技术理论研究不足等.同时归纳总结出植保无人飞机的复合控制方法、实时航路规划、在空间和时间维度下下洗气流的分布特征、多机合作等
针对中国北方葡萄春季清土作业中存在的刚性清土部件易损伤葡萄藤、作业效率低等问题,设计一种气吹梳刷组合式葡萄藤防寒土清除机,由机架、清土刷总成、高压风机总成和传动机构等组成.清土刷与高压气流联合清除贴近葡萄藤的土壤,有效减少葡萄藤的损伤.分析确定清土刷总成为双层结构,高压风机选用稳赫8-09型,出风口为圆柱形万向球铰结构,出风口方位调节装置可实现出风口在三维空间内角度和高度的调节.分析确定影响高压气流喷射方向即出风口方位的3个参数,包括出风口中轴线沿z轴的投影与x轴的夹角α、出风口中轴线沿x轴的投影与z轴的