植保机药液流量监控系统设计及实现

发布时间：2020-06-06 20:04

【摘要】：我国虽是一个农业大国,但我国的植保机械和精确施药相关技术的发展与发达国家相比仍有较大差距。目前植保机械自动化程度较低,缺乏对喷药参数的实时监测,供药系统药液压力流量不稳定,影响喷施药液的效果,造成资源的浪费,污染环境。因此,为了改善上述状况,基于嵌入式设计并实现了植保机药液流量监控系统。通过描述植保机药液流量控制过程,分析现有植保机存在的问题,对植保机流量监控系统提出了若干点功能需求。根据需求分析,设计了系统的总体框架,采用Cortex-A8处理器做为嵌入式处理器,由于系统具有非线性和不确定性特点,选取模糊PID作为智能控制策略,嵌入式Linux和QT作为软件的开发环境。对植保机药液流量监控系统软硬件进行了设计。硬件上,选用OK335xS-II开发板作为设计平台,扩展了外围电路,设计了LCD电路,CAN总线模块电路等。软件上,在Linux环境下利用QT平台进行监控系统的界面开发,利用C++语言完成了监控参数的显示、触摸屏虚拟键方式在线更改设置参数、系统异常报警、控制器在线调试、CAN总线通讯等功能的编写。针对系统的需求,设计了植保机药液流量模糊PID控制器,并对控制模块的软件程序进行了编写。为验证系统的性能,利用STM32模拟流量控制模型,CAN总线搭建通讯,形成硬件回路,在实验室条件下模拟植保机工作过程,对系统进行了测试。结果表明,植保机流量监控系统界面各功能工作正常,符合设计需求。在给定阶跃响应的激励下,控制器超调量为3%,调节时间为3.2s;当有扰动时,系统可以较好地抑制干扰,药液流量控制器具有较好的鲁棒性。植保机流量监控系统完成了设计所需,满足了农业生产的要求。
【图文】：

状态图,机械作业,子课题,状态

图 1.1 喷杆式喷雾机Fig. 1.1 Boom Sprayer文的研究问题源自国家重点研发计划子课题，基于 CAN 总线的机械作业状态监测系统（2016YFD0700104）。根据此课题的部分需求，，本文设计并完成了液流量监控系统。国内外变量喷药的发展现状国外发展现状美发达国家植保机械的发展处于领先地位，形成了基于航空植保机械和大型地雾机械的病虫害防治体系。在技术层面，大量的先进技术，如全球卫星导航SS、现代微电子技术、仪器与控制技术、信息技术、先进的传感器和嵌入式技上得到了广泛的应用[4]。日本久保田公司生产了世界先进的无人驾驶农0 型无人机，最大功率可达到 13.2KW，可搭载 11L 药液[5]。喷雾机是主要的，按动力形式划分分为三种：自走式、牵引式和悬挂式。世界上最大的农机

架构图,嵌入式系统,软硬件,架构

图 2.1 嵌入式系统软硬件架Fig. 2.1 Embedded system hardware and so式处理器作为嵌入式系统的硬件核心[40]，是性能直接相关。其中处理器的体系结构分为今，在不同体系结构和需求下嵌入式处理的入式处理可以分为如下四大类：）嵌入式微处理器。其具备高运算性能，通用于某一具体领域应用等优点。处理器一般为ntel 等。在具体应用中，常常需要搭配外部设）嵌入式微控制器。又称单片机，已有 30 多计数器、I/O、A/D、D/A 等模块。其核心思上实现，功能强大，所以适合做控制使用。”、在价格成本上有巨大优势等特点，目前仍
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S49;TP277

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