[发明专利]一种无人机变量施药控制系统及方法

说明书

本发明公开一种无人机变量施药控制系统及方法，包括速度获取模块(2)、控制器(4)、传输模块和喷施模块。所述速度获取模块(2)包括GPS传感器和加速度传感器；所述喷施模块固定在植保无人机的机体底部，包括药箱(3)、电子调速器(5)、微型隔膜泵(9)、流量计(6)和喷头(8)；所述控制器(4)分别与电源(1)、速度获取模块(2)和流量计(6)连接；所述控制器(4)采用STM32F429型号嵌入式板；所述控制器(4)包括PID控制器和RBF神经网络模块。本发明独立于植保无人机，不与植保无人机做通信，不受限于各类植保无人机机型，在降低农业成本的基础上，实时地采集无人机作业过程中的飞行速度，并根据飞行速度的变化，实时地调节喷施流量，有效地降低施药流量误差，提高施药精准性。

技术领域

本发明属于航空植保作业领域，具体涉及一种无人机变量施药控制系统及方法。

背景技术

我国作为一个农业大国，农业发展在当代社会发展中占据了相当重要的地位，我国长期以来受制于落后的农药喷洒设备以及农药使用技术，农药利用率一直处于较低的状态，在此背景下，采用精准化的农药喷洒设备，提高农药喷洒技术成为保障我国粮食安全的关键。

同时，伴随着无人机行业的快速发展，航空施药也被广泛地应用于农业中。航空施药方式具有飞行速度快、喷洒效率高、应对突发灾害能力强等优点，将变量施药技术与植保无人机结合起来可实现精准施药，为农药高效使用提供了新方法。

如王大帅等.植保无人机动态变量施药系统设计与试验[J].农业机械学报，2017，48(05):86-93.公开了一种基于ARM的变量控制系统，该系统采用了PWM脉宽调制技术来实现对流量的调节，根据飞行速度与流量之间的对应数学关系，确定不同的飞行速度下对应喷施的流量值。但是这种方法在速度不断变化时，不能及时地将流量偏差降到最低。

如岑振钊等.基于神经网络PID的无人机自适应变量喷雾系统的设计与试验[J].华南农业大学学报，2019，40(04):100-10.公开了一种基于神经网络PID喷雾系统，但在系统对所获取飞行速度的实现方法以及准确性上缺少讨论。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种无人机变量精确施药系统与方法，该系统通过获取无人机在田间作业过程中加减速时的速度变化，从而通过RBF神经网络的辨识结果对PID进行自适应调节喷施流量，降低施药流量误差，提高施药精准性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种无人机变量施药控制系统，设置在植保无人机上，其中：所述变量施药控制系统包括速度获取模块2、控制器4、传输模块和喷施模块；其中，

所述速度获取模块2包括GPS传感器和加速度传感器；所述GPS传感器设置在植保无人机的机体顶部，用于获取植保无人机的飞行速度；所述加速度传感器固定于植保无人机的机体顶部，并与植保无人机的机体水平面保持平行，其中，加速度传感器的x轴方向与无人机前进方向保持一致；

所述喷施模块固定在植保无人机的机体底部，包括药箱3、电子调速器5、微型隔膜泵9、流量计6和喷头8；其中，所述微型隔膜泵9的入水口通过软管与药箱3连接，出水口通过软管与流量计6连接；流量计6通过软管与多个设置在喷杆7上的喷头8连接；所述微型隔膜泵9通过电子调速器5与控制器4连接，控制器4发送PWM占空比调节电子调速器5从而控制微型隔膜泵9的流量；每一个微型隔膜泵9根据最大流量控制4个喷头；

所述控制器4分别与电源1、速度获取模块2和流量计6连接；

所述控制器4采用STM32F429型号嵌入式板；所述控制器4包括PID控制器和RBF神经网络模块。

其中，所述传输模块提供与云平台通信功能。

其中，所述喷头8为离心喷头或圆锥喷头。

一种无人机变量施药控制方法，其中，包括如下步骤：