车载式施药机控制系统设计与应用

古在努·阿布力孜

（新疆阿克苏市农牧业机械管理局，新疆 阿克苏 843000）

车载式施药机控制系统设计与应用

古在努·阿布力孜

（新疆阿克苏市农牧业机械管理局，新疆 阿克苏 843000）

为了减少或避免药液对自然环境以及其他生物的不利影响，必须实现精确施药。而车载式施药技术能够良好避免施药过程中药液对操作人员造成威胁，同时能够有效提高喷洒药液的效率，降低药液对生态环境以及非靶向生物的不利影响等指标。基于此，文章通过研究车载式施药机控制系统的具体应用，阐述车载式施药机控制变量的设计思路，探索能够降低用药量、降低环境威胁以及降低生产成本的方法，具有一定理论指导与应用价值。

车载式施药机；控制系统；精确施药；应用

随着科学技术的不断发展，网络技术、图像处理以及机器监控等高科技技术也逐渐应用于现代林业、农业等领域中。其中，精确施药是对于植物养护工作最为重要的环节之一，其具体是指通过对施药对象的研究，选取合理的药液，然后通过计算机控制系统对施药对象的施药量，施药区域以及施药时间进行准确分析，最终实现对施药行为的自动化处理。精确施药可以实现实时动态作业，因此能够做到真正的精准控制变量的施药原则，从而避免传统施药作业对环境、生物等造成的破坏。目前，一些发达国家对于精确施药的发展技术已经臻于成熟，而国内关于这方面的发展仍有很大不足，因此文章通过研究车载式施药机控制系统设计与应用，为精确施药的未来发展提供一定的理论参考。

1 系统架构设计

车载式施药技术是当前农业发展的重要方向，其设备在结构上具有一定的程序性、适应性及通用性。文章通过研究一种类型的车载式施药机，论述车载式施药机的结构形式及应用发展。该车载式施药机的主要组成部块包括移动控制系统、药液喷洒系统、伺服控制系统、传感系统以及控制电源等，其中最为重要的部块为移动控制系统及药液喷洒系统。图1为车载式施药机示意图。

图1 车载式施药机结构示意图

图2 施药机转动部件结构图

（1）移动系统。目前，车载式施药机移动系统主要分为车轮式、轨道式以及履带式等类别，其中应用范围最广的为车轮式系统。车轮是确保车载施药机可以随时移动的部件，其行走部件以及转向部件共同作用完成。行走部件主要是使施药机具有移动功能，转向部件则可以使施药机以及施药喷头在施药过程中进行精确转动。在实际设计中，对于行走部件的设计应满足以下要求：首先，必须保证施药机的稳定，因此一般车载式施药机为四轮结构，将前面两轮作为驱动轮，后轮设计为转向轮。其次，应当注意设计时应将前轮直径大于后轮直径，这样不仅保证了施药机的承重功能，同时保证施药机的运行稳定性。常见的车载式施药机转动部件控制系统如图2所示。从图2中可以看出，在转动车轮的垂直轴上存在一个摇臂，不同摇臂之间通过连杆进行连接，在连杆上装载有伺服控制系统，当连杆摆动时，将带动车轮上的摇臂运动，从而实现转动功能。这种转动系统的优点在于其结构简单，可以比较便捷地进行方向转动，同时操纵灵活，可以通过改变摇臂摆动角度来直接控制施药机转动角度。

（2）车载喷雾系统。车载式施药机的喷雾系统一般由喷药水箱、电动机、水泵、升降结构、喷杆、过滤部件等部分组成。玻璃钢以其质量小，刚度大，能够有效防止大多数药液的腐蚀以及造价低，加工简单等特点而广泛应用在喷药水箱的制作工艺中。同时需要注意的是，由于一些喷洒环境较差，因此必须注意对于药液倾洒以及震荡。所以在喷药水箱内部需要添加一些控制板，以避免药液的翻倒，同时为了合理使用药液，需要优化回收装置，其一般设计在喷药水箱底部，为漏斗结构。升降结构是控制药液喷洒合理性以及喷洒范围的重要部件。在升降结构上安装有喷雾干，通过调节升降结构可以控制喷雾杆的高度，从而避免药液的浪费。升降结构的示意图如图3所示。

图3 升降结构示意图

2 控制算法

控制系统的作用在于通过对车载式施药机的各种变量进行计算，从而得到车载式施药机的移动速度等指标，最终控制喷雾杆的施药量。其中，移动速度的控制算法为将控制系统所接收的脉冲信号，通过相应公式转变为速度矢量。实际的施药量也可以通过系统所接收的流量脉冲信号进行计算得到。在控制算法中，需要注意算法编写中应尽量将语言变量转换为相应的模糊子集，从而便于计算机的识别。同时应当编写相应程序来控制计算规则，并为计算规则选取合适的隶属函数。对于计算系统的运算应当具有检测标准，以确保控制量的精确性。

3 效果评价

目前，由于车载式施药机的动力系统包括车辆动力系统以及施药动力系统，因此其耗油成本较高。同时由于其没有完全智能化，因此难以应用到一些工作环境比较恶劣的区域。但是总体而言，车载式施药机将人们从传统的单一施药模式中解放出来，不仅大大提高了工作效率，节约了药液用量，避免了药液喷洒的过度对于环境及非靶向性生物的危害，同时其操作简单，便于广泛推广到林业、农业等领域中使用。

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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，新疆阿克苏人，工程师，主要研究方向：机械化作业。