車載式施藥機控制系統設計與應用

古在努·阿布力孜

（新疆阿克蘇市農牧業機械管理局，新疆 阿克蘇 843000）

車載式施藥機控制系統設計與應用

古在努·阿布力孜

（新疆阿克蘇市農牧業機械管理局，新疆 阿克蘇 843000）

為了減少或避免藥液對自然環境以及其他生物的不利影響，必須實現精確施藥。而車載式施藥技術能夠良好避免施藥過程中藥液對操作人員造成威脅，同時能夠有效提高噴灑藥液的效率，降低藥液對生態環境以及非靶向生物的不利影響等指標。基于此，文章通過研究車載式施藥機控制系統的具體應用，闡述車載式施藥機控制變量的設計思路，探索能夠降低用藥量、降低環境威脅以及降低生產成本的方法，具有一定理論指導與應用價值。

車載式施藥機；控制系統；精確施藥；應用

隨著科學技術的不斷發展，網絡技術、圖像處理以及機器監控等高科技技術也逐漸應用于現代林業、農業等領域中。其中，精確施藥是對于植物養護工作最為重要的環節之一，其具體是指通過對施藥對象的研究，選取合理的藥液，然后通過計算機控制系統對施藥對象的施藥量，施藥區域以及施藥時間進行準確分析，最終實現對施藥行為的自動化處理。精確施藥可以實現實時動態作業，因此能夠做到真正的精準控制變量的施藥原則，從而避免傳統施藥作業對環境、生物等造成的破壞。目前，一些發達國家對于精確施藥的發展技術已經臻于成熟，而國內關于這方面的發展仍有很大不足，因此文章通過研究車載式施藥機控制系統設計與應用，為精確施藥的未來發展提供一定的理論參考。

1 系統架構設計

車載式施藥技術是當前農業發展的重要方向，其設備在結構上具有一定的程序性、適應性及通用性。文章通過研究一種類型的車載式施藥機，論述車載式施藥機的結構形式及應用發展。該車載式施藥機的主要組成部塊包括移動控制系統、藥液噴灑系統、伺服控制系統、傳感系統以及控制電源等，其中最為重要的部塊為移動控制系統及藥液噴灑系統。圖1為車載式施藥機示意圖。

圖1 車載式施藥機結構示意圖

圖2 施藥機轉動部件結構圖

（1）移動系統。目前，車載式施藥機移動系統主要分為車輪式、軌道式以及履帶式等類別，其中應用范圍最廣的為車輪式系統。車輪是確保車載施藥機可以隨時移動的部件，其行走部件以及轉向部件共同作用完成。行走部件主要是使施藥機具有移動功能，轉向部件則可以使施藥機以及施藥噴頭在施藥過程中進行精確轉動。在實際設計中，對于行走部件的設計應滿足以下要求：首先，必須保證施藥機的穩定，因此一般車載式施藥機為四輪結構，將前面兩輪作為驅動輪，后輪設計為轉向輪。其次，應當注意設計時應將前輪直徑大于后輪直徑，這樣不僅保證了施藥機的承重功能，同時保證施藥機的運行穩定性。常見的車載式施藥機轉動部件控制系統如圖2所示。從圖2中可以看出，在轉動車輪的垂直軸上存在一個搖臂，不同搖臂之間通過連桿進行連接，在連桿上裝載有伺服控制系統，當連桿擺動時，將帶動車輪上的搖臂運動，從而實現轉動功能。這種轉動系統的優點在于其結構簡單，可以比較便捷地進行方向轉動，同時操縱靈活，可以通過改變搖臂擺動角度來直接控制施藥機轉動角度。

（2）車載噴霧系統。車載式施藥機的噴霧系統一般由噴藥水箱、電動機、水泵、升降結構、噴桿、過濾部件等部分組成。玻璃鋼以其質量小，剛度大，能夠有效防止大多數藥液的腐蝕以及造價低，加工簡單等特點而廣泛應用在噴藥水箱的制作工藝中。同時需要注意的是，由于一些噴灑環境較差，因此必須注意對于藥液傾灑以及震蕩。所以在噴藥水箱內部需要添加一些控制板，以避免藥液的翻倒，同時為了合理使用藥液，需要優化回收裝置，其一般設計在噴藥水箱底部，為漏斗結構。升降結構是控制藥液噴灑合理性以及噴灑范圍的重要部件。在升降結構上安裝有噴霧干，通過調節升降結構可以控制噴霧桿的高度，從而避免藥液的浪費。升降結構的示意圖如圖3所示。

圖3 升降結構示意圖

2 控制算法

控制系統的作用在于通過對車載式施藥機的各種變量進行計算，從而得到車載式施藥機的移動速度等指標，最終控制噴霧桿的施藥量。其中，移動速度的控制算法為將控制系統所接收的脈沖信號，通過相應公式轉變為速度矢量。實際的施藥量也可以通過系統所接收的流量脈沖信號進行計算得到。在控制算法中，需要注意算法編寫中應盡量將語言變量轉換為相應的模糊子集，從而便于計算機的識別。同時應當編寫相應程序來控制計算規則，并為計算規則選取合適的隸屬函數。對于計算系統的運算應當具有檢測標準，以確保控制量的精確性。

3 效果評價

目前，由于車載式施藥機的動力系統包括車輛動力系統以及施藥動力系統，因此其耗油成本較高。同時由于其沒有完全智能化，因此難以應用到一些工作環境比較惡劣的區域。但是總體而言，車載式施藥機將人們從傳統的單一施藥模式中解放出來，不僅大大提高了工作效率，節約了藥液用量，避免了藥液噴灑的過度對于環境及非靶向性生物的危害，同時其操作簡單，便于廣泛推廣到林業、農業等領域中使用。

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Design and Application of Control System of Vehicle Mounted Spraying Machine

Gu·Nur·Abliz

（Akesu Agricultural Machinery Administration Bureau，Akesu，Xinjiang 843000，China）

In order to reduce or avoid the adverse effects of liquid natural environment and other creatures，it must realize the precision spraying.The vehicle mounted spraying technology can avoid a threat to the operator in the liquid medicine spraying process，and can effectively improve the efficiency of spraying liquid medicine，reducing the pesticide on the ecological environment and non targeted biological adverse effect index.Based on this，this paper expounds the design ideas of control variables of vehicular pesticide spraying machine through the concrete application of control system of vehicle mounted spraying machine，explores the methods of reducing the dosage，environmental threats and production costs，which has a certain theoretical guidance and practical value.

vehicle type spraying machine；control system；precision spraying；application

S49

A

2095-980X（2017）01-0089-01

2016-12-13

古在努·阿布力孜（1970-），女，新疆阿克蘇人，工程師，主要研究方向：機械化作業。