CN109725655A - 一种多喷头流量控制模型的构建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多喷头流量控制模型的构建方法及装置，该方法包括：获取管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率；基于控制变量法，根据管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，使电磁阀多次开关以控制工作流量；通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集；根据所述占空比和所述流量数据集，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数；利用多项式拟合曲线，对动态函数进行分析和处理；计算出以多喷头流量为变量的电磁阀的PWM控制信号占空比函数，构建多喷头流量控制模型。该多喷头流量控制模型提供了多喷头流量的动态调节策略，可适用于多喷头工作场景。

Description

一种多喷头流量控制模型的构建方法及装置

技术领域

本发明涉及农业信息检测和数据技术领域，特别涉及一种多喷头流量控制模型的构建方法及装置。

背景技术

在山地果园的农药喷施中，管道恒压喷雾系统的应用保证了喷药雾滴的均匀性和较好的穿透性；在山地果园恒压喷雾系统的流量控制环节，常见的是通过改变药液泵的转速达到管道中流量的控制。而基于PWM技术的流量控制法，能够通过PWM信号使电磁阀频繁开关，从而稳定、高效地控制工作流量；管道流量主要由管道药液压力、控制电磁阀的PWM控制信号的频率和占空比决定。

现有的喷头流量控制模型一般利用上述控制法，结合PWM控制量和流量的线性方程进行描述，高效、可操作性强、便于使用。但是，喷头的开启数量也会影响恒压系统中的管道总流量，现有的流量控制模型缺乏对多喷头工作条件的考虑，不足以适用于多喷头工作场景，存在不能通过简单的线性因子修正现有模型得到多喷头情况下的理想结果的问题。

因此，需要考虑对多喷头工作条件下的流量动态特性进行研究，如何对基于PWM技术的流量控制法进行优化及构建多喷头流量控制模型，是同行从业人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是为了克服现有单输出的喷头流量控制模型不足以适用于多喷头工作场景的缺陷，解决不能通过简单的线性因子修正现有模型得到多喷头理想结果的问题。

本发明实施例提供一种多喷头流量控制模型的构建方法，包括：

获取管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率；

基于控制变量法，根据所述管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，使电磁阀多次开关以控制工作流量；

通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集；

根据所述占空比和所述流量数据集，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数；

利用多项式拟合曲线，对所述动态函数进行分析和处理；

计算出以多喷头流量为变量的电磁阀的PWM控制信号占空比函数，构建多喷头流量控制模型。

在一个实施例中，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，包括：

设相同型号多喷头的个数为N，分别依次开启1个到N个喷头；

记录不同喷头开启数量所对应的N个实验组数据；所述实验组数据为喷头流量与所述占空比的映射关系；

所述N个实验组的每组试验中，将电磁阀有效PWM占空比初始值pwm_d_min(％),以预设步进值S％，从pwm_d_min(％)开始到100％调节所述电磁阀PWM控制信号占空比。

在一个实施例中，通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集，包括：

利用流量传感器采集每个电磁阀的PWM控制信号占空比对应的喷头流量数据，获得流量数据集。

在一个实施例中，根据所述占空比和所述流量数据集，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数，包括：

每组试验中，在对应的电磁阀的PWM控制信号占空比下进行多次流量采样；

对所述多次流量采样数据进行误差分析，计算有效的数据并取平均值；所述平均值作为流量的采样值；所述的每组实验中若干个采样值，作为一个占空比流量数据集合；

当调节所述电磁阀的PWM控制信号占空比且流量改变量在R％以内时停止采集流量；所述R％为流量误差值；

根据所述占空比流量数据集合，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数。

在一个实施例中，利用多项式拟合曲线，对所述动态函数进行分析和处理，包括：

调节流量的区间的电磁阀的PWM控制信号占空比确定；

在所述动态函数中，对所述动态函数的常数项和系数进行修正，得到各路喷头单路流量的动态特性。

第二方面，本发明还提供一种多喷头流量控制模型的构建装置，包括：

获取模块，用于获取管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率；

调节模块，用于基于控制变量法，根据所述管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，使电磁阀多次开关以控制工作流量；

反馈模块，用于通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集；

生成模块，用于根据所述占空比和所述流量数据集，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数；

分析处理模块，用于利用多项式拟合曲线，对所述动态函数进行分析和处理；

构建模块，用于计算出以多喷头流量为变量的电磁阀的PWM控制信号占空比函数，构建多喷头流量控制模型。

在一个实施例中，所述调节模块，包括：

开启子模块，用于设相同型号多喷头的个数为N，分别依次开启1个到N个喷头；

记录子模块，用于记录不同喷头开启数量所对应的N个实验组数据；所述实验组数据为喷头流量与所述占空比的映射关系；

调节子模块，用于在所述N个实验组的每组试验中，将电磁阀有效PWM占空比初始值pwm_d_min(％),以预设步进值S％，从pwm_d_min(％)开始到100％调节所述电磁阀PWM控制信号占空比。

在一个实施例中，所述反馈模块，具体用于利用流量传感器采集每个电磁阀的PWM控制信号占空比对应的喷头流量数据，获得流量数据集。

在一个实施例中，所述生成模块，包括：

采样子模块，用于在每组试验中，在对应的电磁阀的PWM控制信号占空比下进行多次流量采样；

计算子模块，用于对所述多次流量采样数据进行误差分析，计算有效的数据并取平均值；所述平均值作为流量的采样值；所述的每组实验中若干个采样值，作为一个占空比流量数据集合；

终止子模块，用于当调节所述电磁阀的PWM控制信号占空比且流量改变量在R％以内时终止采集流量；所述R％为流量误差值；

生成子模块，用于根据所述占空比流量数据集合，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数。

在一个实施例中，所述分析处理模块，具体用于调节流量的区间的电磁阀的PWM控制信号占空比确定；在所述动态函数中，对所述动态函数的常数项和系数进行修正，得到各路喷头单路流量的动态特性。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的一种多喷头流量控制模型的构建方法，该方法基于控制变量法，以确定的管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率为参量，通过调节PWM占空比，使电磁阀频繁开关以控制工作流量，进而研究流量数值的动态特性并建立多喷头流量控制模型。该多喷头流量控制模型提供了多喷头流量的动态调节策略，可适用于多喷头工作场景。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的多喷头流量控制模型的构建方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的多喷头流量控制模型实施平台框图；

图3为本发明实施例提供的恒压控制算法基本流程图；

图4为本发明实施例提供的步骤S102的流程图；

图5为本发明实施例提供的步骤S104的流程图；

图6为本发明实施例提供的不同喷头开启数量流量与电磁阀的PWM控制信号占空比的关系曲线图；

图7为本发明实施例提供的多喷头流量控制模型的构建装置的框图；

图8为本发明实施例提供的调节模块72的框图；

图9为本发明实施例提供的生成模块74的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1所示，本发明实施例提供的一种多喷头流量控制模型的构建方法，该方法包括：步骤S101～S106；

S101、获取管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率；

S102、基于控制变量法，根据所述管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，使电磁阀多次开关以控制工作流量；

S103、通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集；

S104、根据所述占空比和所述流量数据集，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数；

S105、利用多项式拟合曲线，对所述动态函数进行分析和处理；

S106、计算出以多喷头流量为变量的电磁阀的PWM控制信号占空比函数，构建多喷头流量控制模型。

本实施例中，该方法基于控制变量法，以确定的管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率为参量，通过调节PWM占空比，使电磁阀频繁开关以控制工作流量，进而研究流量数值的动态特性并建立多喷头流量控制模型。该多喷头流量控制模型提供了多喷头流量的动态调节策略，可适用于多喷头工作场景。

该方法所使用的试验平台，参照图2所示，包括，建立控制模型所需的实体组件：多路同型号的喷头、管道和药箱、电磁阀开关、流量计、压力计、压力计调理电路、电磁阀控制器、调速控制器、变频器、变频电动机、药液泵、PC上位机控制器、ADC模数转换模块、RS485通信接口。调速控制器、PWM电磁阀控制器和压力计调理电路通过RS485通信总线接口与PC上位机控制器连接；调速控制器调节变频器的输出频率，从而调节变频电动机和药液泵的转速；电磁阀控制器控制电磁阀开关的动作。压力计和流量计可以实时检测管道中的液体压力和流量，获取所需的数据集。上述实体组件中的流量计、压力计、压力计调理电路、调速控制器、变频器、变频电动机与药液泵，和PC上位机的恒压控制算法模块构成适应多喷头输出的恒压控制单元。

采用上述试验平台，从PC上位机提供的用户接口可以实时调整实验参数，设定电磁阀控制器输出的PWM控制信号的频率和占空比；调节输出到调速控制器的控制信号，控制变频器输出频率，进而调节变频电动机和药液泵的转速和工作状态。所述的调速控制器的控制信号也通过改变PWM占空比的形式进行。

采用上述适应多喷头输出的恒压控制单元，可以设定管道内压力，稳定管道内的压力，提供建立多喷头流量模型的稳压条件。恒压控制算法基本流程如图3所示。

在一个实施例中，参照图4所示，上述步骤S102中，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，包括：

S1021、设相同型号多喷头的个数为N，分别依次开启1个到N个喷头；

S1022、记录不同喷头开启数量所对应的N个实验组数据；所述实验组数据为喷头流量与所述占空比的映射关系；

S1023、所述N个实验组的每组试验中，将电磁阀有效PWM占空比初始值pwm_d_min(％),以预设步进值S％，从pwm_d_min(％)开始到100％调节所述电磁阀PWM控制信号占空比。

在一个实施例中，参照图5所示，步骤S104包括：

S1041、每组试验中，在对应的电磁阀的PWM控制信号占空比下进行多次流量采样；

S1042、对所述多次流量采样数据进行误差分析，计算有效的数据并取平均值；所述平均值作为流量的采样值；所述的每组实验中若干个采样值，作为一个占空比流量数据集合；

S1043、当调节所述电磁阀的PWM控制信号占空比且流量改变量在R％以内时停止采集流量；所述R％为流量误差值；

S1044、根据所述占空比流量数据集合，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数。

基于液体流量的常用原理，管道流量主要由管道药液压力、控制电磁阀的PWM控制信号的频率和占空比决定，流量是多元变量的函数flow(p,pwm_f,pwm_d)，p表示管道压强、pwm_f表示控制电磁阀开关的PWM控制信号的频率，pwm_d表示控制电磁阀开关的PWM控制信号的占空比。对影响流量的动态关系flow(p,pwm_f,pwm_d)进行多元变量的约束，以确定的管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率为参量，设定pwm_f为适合的频率，在确定的恒压条件下构建模型。预设p＝p_s(MPa)，pwm_f＝f_s(Hz)。

进一步的，通过预试验，分析预试验数据集的曲线特征，确定电磁阀正常工作的有效PWM占空比初始值pwm_d_min(％)。

进一步的，同型号多喷头个数为N，分别开启1个、2个、…、和N个喷头，获取不同喷头开启数量时，记录N个实验组的喷头流量与电磁阀的PWM控制信号占空比的关系，比如以5％步进，从pwm_d_min(％)开始到100％改变电磁阀的PWM控制信号占空比，记录电磁阀的PWM控制信号的占空比对应的喷头流量，当改变电磁阀的PWM控制信号的占空比而流量改变量在比如1％以内时停止测试。每个试验均使用上述适应多喷头输出的恒压控制单元保持压力稳定在p_s(MPa)，电磁阀的PWM控制信号的频率固定为f_s(Hz)条件下进行。

另外，针对药液泵和电磁阀等开关元件的机械原因，流量计示数会有跳动的情况，控制算法引用的数据集采用了迭代滤波处理。故每个试验记录多组数据。在所需误差范围内取平均值。

其中，采用多项式拟合与线性回归数学原理，处理记录的占空比和流量关系的数据集，也就是占空比流量数据集合。进一步地，比较失拟合程度筛选模型，满足误差条件下简化多项式次数，即以二次函数拟合数据集。得到拟合曲线，用于描述流量与PWM控制信号占空比的动态特性，即多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态特性函数。比如K个函数关系中，K代表N个喷头组中开启的个数。flow_i代表流量。

i＝1，2，…,K；K≤N.

进一步地，对多路喷头组的每一路流量值取平均得到描述每一路流量与PWM控制信号占空比的动态特性。

i＝1，2，…,K；K≤N.

进一步地，整理成a_ix²+b_ix+c_i＝0的形式，i＝1,2,…k,在ai＜0，常数项大于零的条件下，易知方程有解，且方程的小根即是对应流量下的电磁阀的PWM控制信号占空比。所以求解第i个方程组中的pwm_d的取值下所示：

进一步地，pwm_d_max表示占空比调压上限记为d_max，即PWM信号占空比达到上限后后，流量值基本不再变化，调节能力达到极限。

根据上述关系式求算得出pwm_di，对应第i路喷头的电磁阀的PWM控制信号信号的占空比。得到有效区间内的多喷头流量动态特性的数学模型。

pwm_di简记d,对应控制量为n_Duty,表示输出到电磁阀控制器的PWM控制信号的占空比控制量。若求解出的d<d_min，n_Duty取d_min；若d＞d_max，此时增加PWM占空比，流量flow_i不再改变(i＝1,2,…k)，基本趋于稳定，则控制量n_Duty取100。第i路喷头的控制量n_Dutyi表达式下式所示。

进一步的，将所需流量和参数代入上述多喷头流量模型的求根公式，求出控制电磁阀的PWM控制信号的占空比，即多喷头流量控制模型的求解。上述完成了多喷头流量控制模型的构建和多喷头流量模型的求解过程。

多喷头流量控制模型包含多喷头流量的动态调节策略：

用户使用PC上位机设置电磁阀控制器输出PWM控制信号的频率和占空比，通过串口将参数发送给电磁阀控制器的PWM波发生器产生控制信号，控制电磁阀频繁开闭。此时可以配合预试验的需要，调整各个控制量，用于确定建立模型的有效区间。

用户通过PC上位机设置恒压控制参数，设定稳定的压力值(MPa)，上位机通过串口与RS485总线连接，在接收压力传感器返回信息同时，通过调节输出到调速控制器的控制信号，控制变频器输出频率，进而调节变频电动机和药液泵的转速和工作状态，形成闭环调压控制。

通过多喷头流量控制模型，在恒压控制单元稳定压力条件下，求解出电磁阀控制器输出的PWM控制信号的占空比。根据求解的占空比数值输出到电磁阀控制器，调控流量。

由上位机控制器发送电磁阀的PWM控制信号占空比控制指令，调节电磁阀控制器的工作状态，即可达调节流量的目的，实现流量的动态调节策略。

下面通过一个完整的实施例来说明多喷头流量控制模型的构建方法的。

实施例1：

比如采用雾锥角为80°的细雾空心锥型喷嘴；共使用4个喷头，工作压力为0.4～0.5MPa，对应的流量范围为1.82～2.03L/min，若4个喷头同时开启，总流量最高可达8.12L/min。工作压力：变量喷雾装置的最高工作压力为0.5MPa，为提高控制的可靠性，应选用工作压力超过0.5MPa的电磁阀。选用直动式电磁阀以满足在较高的开关频率下工作。变量喷雾装置共使用4个喷头，每个喷头由1个2分电磁阀单独控制。

采用上述试验平台，从PC上位机提供的用户接口可以实时调整实验参数，设定电磁阀控制器输出的控制信号的频率和占空比。电磁阀的PWM控制信号频率固定为10Hz。恒压条件设定为0.45Mpa。

采用上述适应多喷头输出的恒压控制单元，稳定管道内的压力。

基于液体流量的常用原理，管道流量主要由管道药液压力、控制电磁阀的PWM控制信号的频率和占空比决定,流量是多元变量的函数flow(p,pwm_f,pwm_d)，p表示管道压强、pwm_f表示控制电磁阀开关的PWM信号的频率，pwm_d表示控制电磁阀开关的PWM控制信号的占空比。对影响流量的动态关系flow(p,pwm_f,pwm_d)进行多元变量的约束。设定pwm_f为适合的固定频率，在确定的恒压条件下构建模型。

需用四个型号相同的喷头，为获取不同喷头开启数量时，喷头流量与电磁阀的PWM控制信号占空比的关系，分别开启1个、2个、3个和4个喷头，以5％步进，从15％开始到100％改变电磁阀的PWM控制信号占空比，记录电磁阀PWM控制信号占空比对应的喷头流量，当改变电磁阀PWM控制信号占空比而流量改变量在1％以内时停止测试。每个试验均使用适应多喷头输出的恒压控制单元保持压力稳定在0.45MPa，电磁阀PWM控制信号的频率固定为10Hz的条件下进行，由于药液泵和电磁阀频率开关的原因，每个试验记录5组数据。

通过预试验，分析预试验数据集的曲线特征，确定电磁阀正常工作的PWM控制信号的占空比的初始值65％；该初始值为有效控制的最小值。

同型号多喷头个数为N，分别开启1个、2个、3个、4个喷头时，获取不同喷头开启数量时，记录4个实验组的喷头流量与电磁阀的PWM控制信号占空比的关系，以5％步进，从65％开始到100％改变电磁阀的PWM控制信号占空比，记录电磁阀的PWM控制信号占空比对应的喷头流量，当改变电磁阀的PWM控制信号占空比而流量改变量在1％以内时停止测试。每个试验均使用上述基于适应多喷头输出的恒压控制单元保持压力稳定在0.45MPa，电磁阀的PWM控制信号的频率固定，(预设为10Hz)条件下进行。

控制算法引用的数据集采用了迭代滤波处理。故每个试验记录多组数据。在所需误差范围内取平均值。

采用多项式拟合与线性回归数学原理，处理记录的占空比和流量关系的数据集。进一步地，比较失拟合程度筛选模型，满足误差条件下简化多项式次数，即以二次函数拟合数据集。得到拟合曲线，用于描述流量与PWM控制信号占空比的动态特性，得到K个函数关系，K代表N个喷头组中开启的个数。不同喷头开启数量流量与电磁阀的PWM控制信号占空比关系曲线如图6所示。

使用二次函数拟合相关数据流量值flow_i以喷头开启数量均分，得到控制该分区喷头电磁阀对应的PWM控制信号占空比的函数表达。

进一步地，可以整理为ax²+bx+c＝0的形式，在a＜0，式6.12常数项大于零的条件下，易知方程有解，且方程的小根即是对应流量下的电磁阀的PWM控制信号占空比。所以d的取值即控制信号的占空比。

根据喷头流量模型求算出的d值对应电磁阀的PWM控制信号信号的占空比百分比n_Duty的取值；若求解出的d<15，n_Duty取15；若d＞65，此时增加PWM占空比，流量flow_i不再改变，基本趋于稳定，则控制量n_Duty取100。

pwm_di简记d,对应控制量为n_Duty,表示输出到电磁阀控制器输出的PWM控制信号的占空比的控制量。若求解出的d<d_min，n_Duty取d_min；若d＞d_max，此时增加PWM占空比，流量flow_i不再改变(i＝1,2,…k)，基本趋于稳定，则控制量n_Duty取100。第i路喷头的控制量n_Dutyi表达式下式所示。

pwm_d_max表示占空比调压上限记为d_max，即PWM信号占空比达到上限后，流量值基本不再变化，调节能力达到极限。

根据上述关系式求算得出pwm_di，对应第i路喷头的电磁阀的PWM控制信号信号的占空比。得到有效区间内的多喷头流量动态特性的数学模型。

将所需流量和参数代入上述多喷头流量模型的求根公式，求出控制电磁阀的PWM控制信号的占空比，即多喷头流量控制模型的求解。上述完成了多喷头流量控制模型的构建。

本发明实施例还提供了一种多喷头流量控制模型的构建装置，该装置使用本发明实施例提供的多喷头流量控制模型的构建方法。

基于同一发明构思，由于该装置所解决问题的原理与前述多喷头流量控制模型的构建方法相似，因此该装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

参照图7所示，上述装置包括：

本发明还提供一种多喷头流量控制模型的构建装置，包括：

获取模块71，用于获取管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率；

调节模块72，用于基于控制变量法，根据所述管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，使电磁阀多次开关以控制工作流量；

反馈模块73，用于通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集；

生成模块74，用于根据所述占空比和所述流量数据集，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数；

分析处理模块75，用于利用多项式拟合曲线，对所述动态函数进行分析和处理；

构建模块76，用于计算出以多喷头流量为变量的电磁阀的PWM控制信号占空比函数，构建多喷头流量控制模型。

在一个实施例中，所述调节模块72，包括：

开启子模块721，用于设相同型号多喷头的个数为N，分别依次开启1个到N个喷头；

记录子模块722，用于记录不同喷头开启数量所对应的N个实验组数据；所述实验组数据为喷头流量与所述占空比的映射关系；

调节子模块723，用于在所述N个实验组的每组试验中，将电磁阀有效PWM占空比初始值pwm_d_min(％),以预设步进值S％，从pwm_d_min(％)开始到100％调节所述电磁阀PWM控制信号占空比。

在一个实施例中，所述反馈模块73，具体用于利用流量传感器采集每个电磁阀的PWM控制信号占空比对应的喷头流量数据，获得流量数据集。

在一个实施例中，所述生成模块74，包括：

采样子模块741，用于在每组试验中，在对应的电磁阀的PWM控制信号占空比下进行多次流量采样；

计算子模块742，用于对所述多次流量采样数据进行误差分析，计算有效的数据并取平均值；所述平均值作为流量的采样值；所述的每组实验中若干个采样值，作为一个占空比流量数据集合；

终止子模块743，用于当调节所述电磁阀的PWM控制信号占空比且流量改变量在R％以内时终止采集流量；所述R％为流量误差值；

生成子模块744，用于根据所述占空比流量数据集合，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数。

在一个实施例中，所述分析处理模块75，具体用于调节流量的区间的电磁阀的PWM控制信号占空比确定；在所述动态函数中，对所述动态函数的常数项和系数进行修正，得到各路喷头单路流量的动态特性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多喷头流量控制模型的构建方法，其特征在于，包括：

获取管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率；

基于控制变量法，根据所述管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，使电磁阀多次开关以控制工作流量；

通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集；

根据所述占空比和所述流量数据集，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数；

利用多项式拟合曲线，对所述动态函数进行分析和处理；

计算出以多喷头流量为变量的电磁阀的PWM控制信号占空比函数，构建多喷头流量控制模型。

2.如权利要求1所述的一种多喷头流量控制模型的构建方法，其特征在于，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，包括：

设相同型号多喷头的个数为N，分别依次开启1个到N个喷头；

记录不同喷头开启数量所对应的N个实验组数据；所述实验组数据为喷头流量与所述占空比的映射关系；

所述N个实验组的每组试验中，将电磁阀有效PWM占空比初始值pwm_d_min(％),以预设步进值S％，从pwm_d_min(％)开始到100％调节所述电磁阀PWM控制信号占空比。

3.如权利要求2所述的一种多喷头流量控制模型的构建方法，其特征在于，通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集，包括：

利用流量传感器采集每个电磁阀的PWM控制信号占空比对应的喷头流量数据，获得流量数据集。

4.如权利要求2所述的一种多喷头流量控制模型的构建方法，其特征在于，根据所述占空比和所述流量数据集，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数，包括：

每组试验中，在对应的电磁阀的PWM控制信号占空比下进行多次流量采样；

对所述多次流量采样数据进行误差分析，计算有效的数据并取平均值；所述平均值作为流量的采样值；所述的每组实验中若干个采样值，作为一个占空比流量数据集合；

当调节所述电磁阀的PWM控制信号占空比且流量改变量在R％以内时停止采集流量；所述R％为流量误差值；

根据所述占空比流量数据集合，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数。

5.如权利要求4所述的一种多喷头流量控制模型的构建方法，其特征在于，利用多项式拟合曲线，对所述动态函数进行分析和处理，包括：

调节流量的区间的电磁阀的PWM控制信号占空比确定；

在所述动态函数中，对所述动态函数的常数项和系数进行修正，得到各路喷头单路流量的动态特性。

6.一种多喷头流量控制模型的构建装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率；

调节模块，用于基于控制变量法，根据所述管道压力和电磁阀的PWM控制信号频率，调节电磁阀的PWM控制信号占空比，使电磁阀多次开关以控制工作流量；

反馈模块，用于通过流量传感器实时反馈流量数据，获得流量数据集；

生成模块，用于根据所述占空比和所述流量数据集，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数；

分析处理模块，用于利用多项式拟合曲线，对所述动态函数进行分析和处理；

构建模块，用于计算出以多喷头流量为变量的电磁阀的PWM控制信号占空比函数，构建多喷头流量控制模型。

7.如权利要求6所述的一种多喷头流量控制模型的构建装置，其特征在于，所述调节模块，包括：

开启子模块，用于设相同型号多喷头的个数为N，分别依次开启1个到N个喷头；

记录子模块，用于记录不同喷头开启数量所对应的N个实验组数据；所述实验组数据为喷头流量与所述占空比的映射关系；

调节子模块，用于在所述N个实验组的每组试验中，将电磁阀有效PWM占空比初始值pwm_d_min(％),以预设步进值S％，从pwm_d_min(％)开始到100％调节所述电磁阀PWM控制信号占空比。

8.如权利要求7所述的一种多喷头流量控制模型的构建装置，其特征在于，所述反馈模块，具体用于利用流量传感器采集每个电磁阀的PWM控制信号占空比对应的喷头流量数据，获得流量数据集。

9.如权利要求7所述的一种多喷头流量控制模型的构建装置，其特征在于，所述生成模块，包括：

采样子模块，用于在每组试验中，在对应的电磁阀的PWM控制信号占空比下进行多次流量采样；

计算子模块，用于对所述多次流量采样数据进行误差分析，计算有效的数据并取平均值；所述平均值作为流量的采样值；所述的每组实验中若干个采样值，作为一个占空比流量数据集合；

终止子模块，用于当调节所述电磁阀的PWM控制信号占空比且流量改变量在R％以内时终止采集流量；所述R％为流量误差值；

生成子模块，用于根据所述占空比流量数据集合，采用多项式拟合得到拟合曲线，生成多喷头流量关于电磁阀的PWM控制信号占空比的动态函数。

10.如权利要求9所述的一种多喷头流量控制模型的构建装置，其特征在于，所述分析处理模块，具体用于调节流量的区间的电磁阀的PWM控制信号占空比确定；在所述动态函数中，对所述动态函数的常数项和系数进行修正，得到各路喷头单路流量的动态特性。