[发明专利]PWM间歇喷雾式变量喷施系统喷施流量分组调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及PWM间歇喷雾式变量喷施系统喷施流量分组调控方法，属于植保机械领域，尤其是变量施药机工作过程智能调控领域。

背景技术

为提高农药的有效利用率、减少农药流失、提高防治效果，农药喷施设备应根据农田内各个小区域中作物病虫草害的具体情况，向受害区域均匀准确地喷施所需用量的农药，即变量对靶喷施。变量对靶喷施可实现农药的低污染高效利用，是植保机械和施药技术的重要发展方向。现有的变量喷施控制方式主要有压力调节式、浓度调节式和流量调节式三种，流量调节式又有流量调节阀控制连续喷雾和脉宽调制（PWM）电磁阀控制间歇喷雾两种实现方式。其中，PWM电磁阀控制间歇喷雾式变量喷施系统流量调节范围大、响应速度快、横向空间分辨率高、雾化特性较好，是目前变量喷施控制的主要方式。

PWM间歇喷雾式变量喷施系统在每个喷头前都安装有一个高速开关电磁阀，通过控制电磁阀的通断实现喷头的间歇喷雾，调节电磁阀的通断时间比（PWM信号占空比）即可改变喷头的实际喷雾流量。但在实际作业时，电磁阀的频繁快速启闭会在管路中形成液压冲击。而且机动喷雾机一般都采用隔膜泵等容积泵供液，其间歇性吸排液特性也会在管路中形成周期性的压力脉动。液压冲击和压力脉动综合作用导致管路中出现较大的压力波动。且由于系统中各喷头的喷施流量可以相互独立调节，致使各喷头前端管路中的压力损失存在较大差异且时刻变化。再加之制造误差和磨损程度等因素的影响，导致各喷头的实际喷施流量与其设定喷施流量之间会出现较大误差，对施药量控制精度造成较大影响。所以，对喷头的实际喷施流量进行闭环调控对实现药液的精确变量喷施非要必要。

文献“PWM间歇喷雾式变量喷施控制器设计与测试”（魏新华等，农业机械学报，2012年第12期，第87-93页）中公开了一种PWM间歇喷雾式变量喷施系统各喷杆分区实际喷施流量监测系统，但没有给出具体的调控方法，尚无法实现各喷头实际喷施流量的闭环调控。

发明内容

本发明的目的在于提供PWM间歇喷雾式变量喷施系统喷施流量分组调控方法，以实现各喷头实际喷施流量的分组监测和闭环调控。

为了解决以上技术问题，本发明采用具体技术方案如下：

PWM间歇喷雾式变量喷施系统喷施流量分组调控方法，其特征在于对各个喷杆分区的总喷施流量进行循环调控的步骤如下：

第一步，读取各喷头的最新设定施药量和最新的作业速度；

第二步，根据作业速度、各喷头的设定施药量以及各喷头所在喷杆分区的喷施流量计算模型，计算各喷头的目标喷施流量以及各个电磁阀的PWM控制信号的频率和初始占空比；

第三步，通过比例控制器(24)对各个PWM控制信号的初始占空比进行微调，并输出各个PWM控制信号；

第四步，检测作业速度和各个喷杆分区的实际喷施流量，如果实际喷施流量与该喷杆分区所有喷头的目标喷施流量累加和的相对误差超过了±5%，则给出报警信号，提示停机检查；

第五步，通过PID控制器(25)对各个PWM控制信号的占空比进行二次调节，并输出调节后的PWM控制信号；

第六步，转回到第一步，进入下一个调控循环。

所述的电磁阀和喷头都经过了选配，同一喷杆分区内的各个“电磁阀+喷头”组合的电液特性都基本一致，同一喷杆分区内的所有喷头都使用相同的喷施流量计算模型。

所述比例控制器(24)的控制模型为其中，为PWM控制信号的原占空比，k_p为比例调节系数，为调节后的PWM控制信号的新占空比，各个电磁阀的k_p值分别独立整定，并存储在变量喷施控制器(21)中。

各个电磁阀的k_p值的整定方法如下：

第一步，将被测试电磁阀的PWM控制信号的频率固定在某一频率值，占空比固定为50%，其他电磁阀全开，测试其实际喷施流量，并根据其所在喷杆分区的喷施流量计算模型计算其目标喷施流量；

第二步，被测试电磁阀的PWM控制信号的频率和占空比不变，其他电磁阀全关，测试其实际喷施流量；

第三步，取两次测得的实际喷施流量的平均值，除以第一步计算所得的目标喷施流量，然后再取倒数，即为被测试电磁阀在该频率值下的k_p值；

第四步，改变PWM控制信号的频率值，继续整定。