基于脉宽调制的变量施药控制系统研究
发布时间：2023-07-26 18:32
改革开放以来,我国的经济发展促进了农业机械化的发展,农业生产力得到了快速提高。在此同时,病虫害问题也使农药的使用更加频繁和普遍,由此而带来农药利用率低,环境污染等问题。随着农业机械化水平的提高及其推广使用,从过往的家庭种植慢慢转变为承包型规模种植,传统施药环节中农药喷洒强度逐渐增加,造成的弊端也日趋严重。为了彻底消除传统施药及快速推广的大型植保机械的效率低、污染重的问题,需迫切着重研究并实行变量施药技术,即针对田间病虫害不同分布或作物状态信息而采用不同的施药量及施药方式,实现农业施药环节的的环保及高效益的效果。因此为保证生态环境和农业的可持续发展,必须将变量施药的概念作为农业可持续发展的主要方向。课题结合江苏科技支撑计划“喷杆变换技术及其多功能农药对靶喷雾机研制(BE2012383)”项目以及江苏省农机三新工程项目“多功能变喷杆智能喷雾机研制NJ2014-11”,对基于脉宽调制(Pulse Width Modulation)的变量施药控制系统进行了研究,完成了以下工作:(1)完成了针对变量施药控制系统的整体方案设计,基于脉宽调制的思想,研究确定了供药系统方案,并根据变量施药的具体控制算...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 课题研究相关领域国内外发展状况
1.2.1 国外植保机械发展现状
1.2.2 国内植保机械发展现状
1.3 变量施药相关技术的国内外研究现状
1.3.1 变量施药系统控制技术的研究现状
1.3.1.1 变量施药控制算法的研究现状
1.3.1.2 精确对靶喷雾作物探测技术的研究现状
1.3.1.3 基于处方图的变量施药技术的研究现状
1.3.2 变量施药流量控制形式及其研究现状
1.3.2.1 直接注入式变量喷药控制形式
1.3.2.2 喷头注入式变量喷药控制形式
1.3.2.3 药箱混合型变量喷药控制形式——压力控制型
1.3.2.4 药箱混合型变量喷药控制形式——脉宽调制方法
1.4 现有变量施药技术研究的不足分析
1.5 课题研究的目标和内容
1.5.1 课题的研究目标
1.5.2 课题研究的内容
1.5.2.1 喷雾机变量供药系统方案的设计
1.5.2.2 变量施药智能控制系统的研发
1.5.2.3 变量施药系统的算法研究与验证
1.5.2.4 控制系统的软硬件设计及系统平台的搭建
1.6 本章小结
第二章 基于脉宽调制的变量施药控制系统整体方案设计
2.1 PWM应用于变量施药控制系统的工作原理
2.2 基于PWM的变量施药控制系统整体方案
2.2.1 变量施药系统整体工作原理
2.2.2 施药回路方案研究
2.2.3 控制系统方案研究
2.2.4 PWM变量施药算法分析及选择
2.2.5 图像检测系统
2.3 本章小结
第三章 变量施药控制系统的供药系统构建
3.1 变量施药供药系统设计
3.2 供药系统执行元件的选型
3.2.1 药泵的选型
3.2.2 高速电磁阀的选型
3.2.3 流量计选型
3.2.4 压力计选型
3.3 本章小结
第四章 变量施药控制系统软硬件设计
4.1 变量施药控制系统总体方案
4.2 变量施药控制系统硬件设计
4.2.1 MCU最小系统构建
4.2.2 压力及流量信号处理模块的电路设计
4.2.3 高速电磁阀控制电路设计
4.2.4 PWM方波信号按键电路设计
4.2.5 压力、流量及PWM占空比显示电路设计
4.2.6 变量施药控制系统电源电路设计
4.2.7 变量施药控制系统PCB实物图制作
4.3 变量施药控制系统软件设计
4.3.1 控制系统软件开发环境
4.3.2 变量施药功能模块的软件设计
4.4 本章小结
第五章 PWM变量施药控制系统试验及数据分析
5.1 变量控制试验思路确定
5.2 变量控制试验台的搭建
5.3 变量控制试验数据的获取
5.4 本章小结
第六章 变量施药控制系统算法研究及试验验证
6.1 MATLAB及其BP神经网络工具箱
6.2 变量施药控制系统的BP神经网络数学建模及试验验证
6.2.1 变量施药控制系统关于BP神经网络数学模型的建立
6.2.2 变量施药控制系统的BP神经网络训练
6.2.3 变量施药控制系统的BP神经网络预测
6.2.4 变量施药控制系统的BP神经网络训练模型评价
6.2.5 变量控制系统数学模型的预测数据拟合
6.2.6 结果分析
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录1 基于脉宽调制的变量施药系统控制程序
附录2 MATLAB绘图程序
附录3 MATLABBP神经网络验证程序
本文编号：3837334
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 课题研究相关领域国内外发展状况
1.2.1 国外植保机械发展现状
1.2.2 国内植保机械发展现状
1.3 变量施药相关技术的国内外研究现状
1.3.1 变量施药系统控制技术的研究现状
1.3.1.1 变量施药控制算法的研究现状
1.3.1.2 精确对靶喷雾作物探测技术的研究现状
1.3.1.3 基于处方图的变量施药技术的研究现状
1.3.2 变量施药流量控制形式及其研究现状
1.3.2.1 直接注入式变量喷药控制形式
1.3.2.2 喷头注入式变量喷药控制形式
1.3.2.3 药箱混合型变量喷药控制形式——压力控制型
1.3.2.4 药箱混合型变量喷药控制形式——脉宽调制方法
1.4 现有变量施药技术研究的不足分析
1.5 课题研究的目标和内容
1.5.1 课题的研究目标
1.5.2 课题研究的内容
1.5.2.1 喷雾机变量供药系统方案的设计
1.5.2.2 变量施药智能控制系统的研发
1.5.2.3 变量施药系统的算法研究与验证
1.5.2.4 控制系统的软硬件设计及系统平台的搭建
1.6 本章小结
第二章 基于脉宽调制的变量施药控制系统整体方案设计
2.1 PWM应用于变量施药控制系统的工作原理
2.2 基于PWM的变量施药控制系统整体方案
2.2.1 变量施药系统整体工作原理
2.2.2 施药回路方案研究
2.2.3 控制系统方案研究
2.2.4 PWM变量施药算法分析及选择
2.2.5 图像检测系统
2.3 本章小结
第三章 变量施药控制系统的供药系统构建
3.1 变量施药供药系统设计
3.2 供药系统执行元件的选型
3.2.1 药泵的选型
3.2.2 高速电磁阀的选型
3.2.3 流量计选型
3.2.4 压力计选型
3.3 本章小结
第四章 变量施药控制系统软硬件设计
4.1 变量施药控制系统总体方案
4.2 变量施药控制系统硬件设计
4.2.1 MCU最小系统构建
4.2.2 压力及流量信号处理模块的电路设计
4.2.3 高速电磁阀控制电路设计
4.2.4 PWM方波信号按键电路设计
4.2.5 压力、流量及PWM占空比显示电路设计
4.2.6 变量施药控制系统电源电路设计
4.2.7 变量施药控制系统PCB实物图制作
4.3 变量施药控制系统软件设计
4.3.1 控制系统软件开发环境
4.3.2 变量施药功能模块的软件设计
4.4 本章小结
第五章 PWM变量施药控制系统试验及数据分析
5.1 变量控制试验思路确定
5.2 变量控制试验台的搭建
5.3 变量控制试验数据的获取
5.4 本章小结
第六章 变量施药控制系统算法研究及试验验证
6.1 MATLAB及其BP神经网络工具箱
6.2 变量施药控制系统的BP神经网络数学建模及试验验证
6.2.1 变量施药控制系统关于BP神经网络数学模型的建立
6.2.2 变量施药控制系统的BP神经网络训练
6.2.3 变量施药控制系统的BP神经网络预测
6.2.4 变量施药控制系统的BP神经网络训练模型评价
6.2.5 变量控制系统数学模型的预测数据拟合
6.2.6 结果分析
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录1 基于脉宽调制的变量施药系统控制程序
附录2 MATLAB绘图程序
附录3 MATLABBP神经网络验证程序
本文编号：3837334
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