[发明专利]基于变频调速的草坪喷头变域喷洒周期确定方法

说明书

技术领域

本发明属于流体机械喷灌系统中变域喷洒控制系统的关键技术，特指采用变频调速技术实现草坪喷头变域喷洒开环控制时的周期确定方法。

背景技术

我国水资源匮乏，大力发展节水灌溉是解决我国农业用水短缺的根本出路。采用异形域喷头喷洒，能显著提高组合间距和降低重叠系数，能减少单位面积的喷灌设备和降低工程造价，具有明显的节水意义。

基于变频调速的异形域喷灌系统采用现代电力电子技术和变流变压运行理论，不仅能根据不同地形进行喷洒，而且由于提高了喷灌组合间距，减少了单位面积的喷头数量，也降低了机组的配套功率，具有明显的节能意义。

经检索，农业机械学报“旋转喷头变压节能供水变域喷洒控制策略与试验”(2010年第12期)，提出了一种实现喷头变域喷洒的开环控制策略和通过试验设定控制规律的方法，由于喷头在不同压力下的旋转周期不同，其喷头的旋转速度采用工作压力范围内喷头旋转速度的平均值，但由于异形域喷洒时喷头工作压力点的分布不均匀，即对不规则形状各压力点在喷洒周期中所占的时间不易确定，因此不能通过有限个喷头压力与周期的对应数据进行简单的平均计算确定周期，否则将产生喷头变域喷洒设定周期与实际周期存在较大误差而导致多周期变域喷洒失效。

经检索，中国专利第CN101716563A号公开了“基于变频机组的草坪喷头非圆形喷洒的控制方法”，其中，用一个固定值作为喷头转速，该值用测量方法得到，但是由于圆形喷洒时喷头的周期与异形域喷洒时的周期有明显差值，如采用圆形喷洒时的周期进行控制将不能得到好的喷洒效果，而如果想测量正方形喷洒时的平均转速又必需有一个初始设定的周期才能使控制器进行正方形喷洒，这个初始设定的周期不易确定。

本发明专利与上述文献的根本区别在于，把异形域喷洒时喷头的旋转过程看做是不均匀的，通过喷头做圆形喷洒时测量的数据进行积分计算，得到异形域喷洒时的较精确的周期，然后以这一周期为设定值进行变域喷洒，在试验中校正周期，最快可以在2次试验后确定周期，大大提高了试验效率和变域喷洒控制的精度。

发明内容

本发明的目的是，提供一种采用变频调速技术实现草坪喷头变域喷洒开环控制时的周期确定方法，以迅速、精确地找到异形域喷洒时的喷洒周期，同时，当系统参数相同，而改变喷洒域形状时，可以根据相同的测量数据进行计算和试验，从未迅速地确定喷洒周期。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

首先通过改变变频器输出频率，测量不同喷头入口压力下喷头射程与周期的关系，拟合周期-射程曲线，并根据喷洒域形状的边界方程计算变域喷洒时的周期T₀；以此周期值为初始设定值输入控制器，使喷头进行变域喷洒，测量喷头的周期为T₁，再以T₁为设定值测量T₂，重复进行，直到测量值为T_i(i≥2)，且(T_i-T_i-1)·(T_i-1-T_i-2)＜0，则取(Ti+Ti-1)/2作为周期精确值。

通过改变变频器的输出频率测量不同喷头入口压力下喷头射程与周期的关系时，某次改变变频器输出频率时，喷头的入口压力的变化不能超过改变压力前的10％，且变域喷洒时喷头的入口压力范围应包含在所测压力点范围内；拟合的周期-射程曲线的相关系数应大于0.95；测量T_i(i≥1)时，应测量至少5圈的周期平均值。

根据喷洒域形状的边界方程计算变域喷洒时的周期T₀通过式(1)解得

其中，T_i＝f₂(R_i)为拟合曲线方程，R_i=f₁(a_i)为喷洒域形状的边界方程，且当x不小于360时，可用下式代替式(1)：

式(1)的含义是：把喷洒周期进行x等分，当x趋近于正无穷大时，每个等分的时间间隔内的转速恒定，把每个等分的时间间隔内喷头转过的角度加起来，应等于喷洒一周的角度，即360度，当喷洒周期无限等分时，就可以视作对喷洒域角度的无限等分，因此，可以用式(1)进行计算。