直升机高速植保作业施药流量实时精准监控算法设计与试验

针对直升机高速植保作业航速、航高无法维持恒定,且单位面积施药量不一情况致使的农药沉积量不均匀或无法实现实时按需施药问题,本研究提出一种流量实时精准控制算法模型。本研究基于电磁球阀建立阀门开度、流量、航速、航高与单位面积施药量之间的数学模型,并基于控制模型开发出单片机多信息融合的直升机植保作业监控系统。系统可根据作业过程中的航速变化、航高不稳或所需施药量改变等情况实时调整球阀开度,进而改变施药流量,保证均匀施药和按需施药。本研究通过软硬件设计实现对航迹、航高、航速、流量及药液余量等信息的实时监测,并进行了航迹监测试验、施药流量监测试验、液位监测试验和变量施药控制试验等。试验结果为:航迹监测平均偏差为 1.8m,航速监测平均误差为 4.38%,流量监测平均误差为 4.29%,液位监测平均误差为 5.31%,系统对流量控制的最大误差为 7.0%。结果表明,该系统可以准确监测多种作业参数,并可根据参数变化实时精准调控施药流量,监控误差在 10%以内,满足林业航空变量施药控制的需求。本研究有效解决了因作业参数变化导致的无法按需施药现象,避免无差别施药造成的农药浪费以及施药量不足等现象,提高了施药的准确性与效率,为精准施药技术奠定基础。为直升机精准植保作业技术的发展提供了理论与技术支持。