[发明专利]自动变量喷药系统及其控制方法

权利要求书

1.一种自动变量喷药系统，包括行动小车(1)以及安装在行动小车(1)上的药箱(2)和变频泵(3)，所述药箱(2)通过送药管道与变频泵(3)的进口相连，变频泵(3)的出口通过送药主管与N条送药支管相连，在每条送药支管的端头安装有喷头(8)，其特征在于：所述变频泵(3)输出的药液还通过回流管(2a)送回所述药箱(2)中，该回流管(2a)上设置有第一流量阀(4)，在回流管(2a)与送药支管之间的送药主管上还设置有流量传感器(5)和压力传感器(6)，在每条送药支管上设置有第二流量阀(7)，所述流量传感器(5)与压力传感器(6)分别与控制模块(9)的信号输入端相连，该控制模块(9)的控制输出端分别用于控制所述变频泵(3)、第一流量阀(4)以及N个所述第二流量阀(7)。

2.根据权利要求1所述的自动变量喷药系统，其特征在于：在所述行动小车(1)上还设置有速度传感器(1a)。

3.根据权利要求2所述的自动变量喷药系统，其特征在于：所述控制模块(9)采用PLC控制器，该PLC控制器分别设置有输入模块(9a)与输出模块(9b)，所述输入模块(9a)用于接收所述速度传感器(1a)、流量传感器(5)以及压力传感器(6)所采集的信号，所述输出模块(9b)用于控制所述变频泵(3)、第一流量阀(4)以及N个所述第二流量阀(7)。

4.根据权利要求1所述的自动变量喷药系统，其特征在于：所述第一流量阀(4)为电动阀，该电动阀上连接有电动阀驱动模块(41)，所述第二流量阀(7)为电磁阀，该电磁阀上连接有电磁阀驱动模块(71)，所述变频泵(3)上连接有变频泵驱动模块(31)。

5.根据权利要求1所述的自动变量喷药系统，其特征在于：所述送药支管的条数为4-10条，且在所述送药主管的端头并排设置。

6.一种如权利要求1-5所述的自动变量喷药系统的控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：参数设置，设置某地块单位面积的处方量q，喷药系统的有效幅宽d，喷药管道压力的期望值P₀；

步骤2：获取系统瞬时行走速度v，控制模块(9)按照Q₀＝q×v×d计算出瞬时喷药量的期望值Q₀；

步骤3：获取系统的实际流量值Q与实际压力值P，根据模糊PID控制算法，控制模块(9)按照e₁＝Q₀-Q与计算得出流量的误差e₁与误差变化率ec₁,控制模块(9)按照e₂＝P₀-P与计算得出压力的误差e₂与误差变化率ec₂；

步骤4：将步骤3所得的流量的误差e₁与误差变化率ec₁进行模糊化处理，得到适于模糊运算的流量的模糊量误差E₁与模糊量误差变化率EC₁，将压力的误差e₂与误差变化率ec₂进行模糊化处理，得到压力的模糊量误差E₂与模糊量误差变化率EC₂；

步骤5：确立模糊控制规则表，并根据模糊控制规则表对流量的模糊量误差E₁与模糊量误差变化率EC₁进行模糊推理，查表得到流量调整参数的增量ΔK_P1、ΔK_I1、ΔK_D1，根据模糊控制规则表对压力的模糊量误差E₂与模糊量误差变化率EC₂进行模糊推理，查表得到压力调整参数的增量ΔK_P2、ΔK_I2、ΔK_D2；

步骤6：对步骤5所得结果分别进行逆模糊化处理，得到流量调整参数K_P1、K_I1、K_D1，以及压力调整参数K_P2、K_I2、K_D2；

步骤7：控制模块(9)将步骤3所获得的流量的误差e₁与误差变化率ec₁和步骤6所得的流量调整参数K_P1、K_I1、K_D1采用PID控制法，按照u₁(t)＝0.5e₁+0.7K_P1e₁+6∫e₁dt+0.1K_I1e₁∫e₁dt+0.05K_D1ec₁+0.01ec₁进行线性组合构成控制量u₁(t),然后传输至电磁阀驱动模块(71)对第二流量阀(7)进行控制，调节实际输出的流量；控制模块(9)将步骤3所得压力的误差e₂与误差变化率ec₂和步骤6所得的压力调整参数K_P2、K_I2、K_D2采用PID控制算法，按照u₂(t)＝0.45e₂+0.6K_P2e₂+4.5∫e₂dt+0.15K_I2e₂∫e₂dt+0.15K_D2ec₂+0.02ec₂进行线性组合构成控制量u₂(t)，然后传输至电动阀驱动模块(41)对第一流量阀(4)进行控制，调节喷药管道中的压力；

步骤8：返回步骤2循环控制，直至喷药完成。

7.根据权利要求6所述的自动变量喷药系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2中系统瞬时行走速度v通过速度传感器(1a)获取，步骤3中所述系统的实际流量值Q与实际压力值P分别通过流量传感器(5)与压力传感器(6)获取。