[发明专利]一种作业环境感知的喷杆喷雾机主动控制系统

摘要

本发明涉及一种作业环境感知的喷杆喷雾机主动控制系统，包括：外部信息感知模块、工作参数测量模块、喷雾主动控制系统模块和工作参数实时控制模块。本发明将二维超声波风速传感器测量的田间作业环境下的自然风速和旋转编码器测量的喷杆喷雾机的行进速度信息实现CAN总线化通讯，由精确喷雾主动控制器计算出喷雾工作参数；喷雾参数调整控制器实时采集药液压力、风机风量和喷雾角信息，并完成各自的PID控制，从而在保证喷雾量的同时，实现喷雾减飘、良好的雾滴穿透性，增加雾滴在植株枝叶上的沉积效果。这种外部环境感知与自动工作参数主动控制的喷雾系统具有较高的实用价值，且结构简单、操作方便，便于推广应用。

主权项

一种作业环境感知的喷杆喷雾机主动控制系统，其特征在于包括外部信息感知模块、工作参数测量模块、喷雾主动控制系统模块和工作参数实时控制模块，各模块通过CAN总线相互联接；所述的外部信息感知模块包括二维超声波风速传感器和光电式旋转编码器；所述的工作参数测量模块包括喷雾角传感器、药液压力传感器和风筒进口风速传感器；所述的喷雾主动控制系统模块包括精确喷雾主动控制器和LCD显示交互模块；所述的精确喷雾主动控制器采用ARM核心的嵌入式处理器，并通过LCD接口与具有触摸屏功能的显示器联接；所述的工作参数实时控制模块包括喷雾参数调整控制器和执行元件，所述的执行元件包括比例流量阀1、比例流量阀2和三位四通电磁阀；喷雾参数调整控制器采用DSP芯片和外围扩展电路实现；精确喷雾主动控制器将所述的喷雾控制工作参数经过CAN总线通讯协议发送给喷雾参数调整控制器；喷雾参数调整控制器经DA转换器与比例流量阀1连接，比例流量阀1的电气输入端与DA转换器连接、输出端与液压马达1固定联接；液压马达1经联轴器与轴流风机联接；轴流风机下方安装的二维超声波风速传感器检测的风速信号反馈到喷雾参数调整控制器；比例流量阀1的开度大小由喷雾参数调整控制器实时PID控制子程序控制，用于调节风筒的流量；所述的喷雾参数调整控制器还经另一路DA转换器与比例流量阀2连接，比例流量阀2的电气输入端与DA转换器连接、输出端与液压马达2固定联接；液压马达2经联轴器与隔膜泵联接；隔膜泵从药液箱中将混合好的药液吸出，经过安装在药液管路上的药液压力传感器检测的压力信号反馈到喷雾参数调整控制器，管路中的药液经药液压力驱动下由喷头喷出，形成扩散雾滴；比例流量阀2的开度大小由喷雾参数调整控制器实时PID控制子程序控制，用于通过液压马达的转速变化调节隔膜泵产生的药液压力，从而控制雾滴的直径大小；所述喷雾参数调整控制器的GPIO经固态继电器与三位四通电磁阀连接，三位四通电磁阀的输入端与固态继电器的输出端连接、三位四通电磁阀串联在液压油路中；安装在机架和喷杆间的喷雾角传感器测量风筒出口和喷头与垂直方向的夹角即喷雾角变化量反馈到喷雾参数调整控制器；三位四通电磁阀根据喷雾参数调整控制器计算确定的实时控制调节量，以最快响应完成喷雾角PID控制。