[发明专利]在线混药植保机的浓度动态方程和变浓度控制方法

摘要

在线混药植保机的浓度动态方程和变浓度控制方法属于大型植保机械的控制技术领域，尤其涉及一种在线混药植保机的浓度动态方程和变浓度控制方法。本发明提供一种在线混药植保机的浓度动态方程和变浓度控制方法。本发明包括以下步骤：步骤1）建立在线混药植保机的药液浓度模型的药液浓度动态响应模型；步骤2）根据液压元件物理特性，建立药液注射泵的模型；步骤3）根据压力和流体的动力学进行分析；步骤4）建立浓度模型的空间状态表达式；步骤5）设计喷药浓度控制器。

主权项

1.在线混药植保机的浓度动态方程和变浓度控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)建立在线混药植保机的药液浓度模型的药液浓度c0动态响应模型：c0＝K·ci(T‑Tc‑τc)t≥T    (1)其中的K为系统浓度的静态增益，t为系统运行的时间，τc为传输延迟，Tc为系统的时间常数，ci为流经流量计的药液浓度，T为最大工作时间；qc为经过药液注射泵的药液流量，qm为经过流量计流出的流量，K1，K2，Φ1和Φ2为系统辨识出qm和τc、Tc的参数；步骤2)根据液压元件物理特性，药液注射泵的模型如下：qc＝KP·ωc    (5)Kp为活塞泵的容积排量；步骤3)根据压力和流体的动力学分析有：ΔP＝K0·q2     (6)压力与流经的流量的平方成线性关系，公式(6)所示，ΔP为压力，q为流量，K0为流体阻力；电磁阀、喷杆、喷杆和喷嘴之间以及喷嘴和流量计和比例阀的流体阻力分别为Kvs、Kpn、Kpb和Kn以及Kf和Kv；由公式(7)、(8)，其中Keq为等效电阻；计算出Ps的值；Keq＝Kvs+Kpb+Kpn+Kn    (7)Ps＝Keq·qm2    (8)流经比例阀的流量qv为喷雾泵的流量QP和流量计的流量qm之差，得到比例阀的压降为：Δpv＝Kv·(QP‑qm)2    (9)处在一条管路的比例阀的压降和流量计的压降之和为压力传感器的测量值，有公式：Δpv＝Ps‑kf·qm2    (10)假定流量计的流体阻力kf不计，则压力传感器的值等于比例阀的压降；ΔPv＝Ps    (11)根据上述的公式，整理得出：比例阀的流体电阻与转过的角度θv之间按照经验公式(13)所示，其中α0，α1和β为系统辨识的参数；该比例阀由直流电机进行控制，该电机是由PWM信号占空比控制的功率放大器进行驱动，比例阀描述为：θv：比例阀转过的角度Km：比例阀电机的转矩常数Kph：比例增益T_m：比例阀电机的时间常数dm：PWM的占空比，比例阀转过角度的导数比例阀转过角度的二次导数步骤4)建立浓度模型的空间状态表达式为：U1＝ωc，U2＝dm步骤5)设计喷药浓度控制器，在线混药喷雾系统的实际喷嘴药液浓度为c0，期望喷嘴喷药浓度为cd；设喷药浓度的误差为：e＝cd‑c0    (16)。