CN113296403B - 一种多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正方法，通过建立吸肥通道吸肥速度与倾斜角度、倾斜方向、母液罐坐标之间回归预测模型，计算吸肥通道倾斜修正系数，获得吸肥通道修正后的控制值，最终实现倾斜状态下吸肥通道的吸肥速度修正。本发明能对倾斜状态移动式灌溉施肥机的各吸肥通道的吸肥速度进行修正，减少路面不平因素对施肥精度的影响，提高灌溉施肥机的地形适用性，可应用于灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正。

Description

一种多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正方法
技术领域
本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种应用于果园的多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正技术。
背景技术
在果园生产管理中，施肥对果树的生长十分重要。果园大多分布于丘陵地区，果园的道路不平因素对多通道移动式灌溉施肥机的主要工作部件如文丘里施肥器或离心泵的工作性能造成影响，从而影响施肥机不同吸肥通道的吸肥速度，造成施肥机无法按照预期施肥配方吸肥，容易导致果树营养失衡。
通过脉冲宽度调制技术控制施肥量和施药量在现代果园生产中的应用越来越广泛，如CN210470540 U中介绍了一种水肥一体化灌溉系统，可通过墒情采集系统，自动控制管路中的电磁阀的定时轮灌启闭；CN 209643511 U中介绍的一种用于植物的灌溉系统，可通过控制灌溉量调节电磁阀的通断时间，实现自动灌溉。现有技术均未考虑施肥机在倾斜状态下吸肥速度的修正问题。随着大规模果园的不断涌现，现有的移动式灌溉施肥机由于缺少机器倾斜状态探测和补偿，难以满足果树精确施肥需求，因此迫切需要具有自动倾斜修正的多通道移动式灌溉施肥方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正方法，以解决倾斜状态下如何保证施肥精度的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案如下。
一种多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：记多通道移动式灌溉施肥机的吸肥通道数量为N，从前到后将吸肥通道从1开始按加1递增进行编号，编号值记为i，i≤N；在多通道移动式灌溉施肥机底盘平面建立平面坐标系，确定每个吸肥通道所对应母液罐的位置坐标，编号值记为i的吸肥通道所对应母液罐坐标记为(xi，yi)；N≥6；
步骤S2，建立回归预测模型：获得多通道移动式灌溉施肥机不同倾斜角度、倾斜方向、母液罐坐标所对应的吸肥通道吸肥速度，以倾斜角度θ1、θ2、母液罐横坐标xi、母液罐纵坐标yi作为自变量，以吸肥速度作为因变量，采用多元回归方法建立回归预测模型：
Figure BDA0003075665260000021
Figure BDA0003075665260000022
为i号吸肥通道的吸肥速度预测值；a、b、c和d分别为吸肥速度与母液罐横坐标xi、纵坐标yi、倾斜角度θ1、倾斜角度θ2之间的回归系数，e为常数；
步骤S3，计算吸肥通道倾斜修正系数：先根据步骤S2建立的吸肥速度回归预测模型，计算倾斜状态下吸肥通道吸肥速度最小值，记为Qmin；然后计算与i号吸肥通道相对应的吸肥速度修正系数ki：
Figure BDA0003075665260000023
ki为i号吸肥通道倾斜修正系数；
步骤S4，计算吸肥通道修正后的控制值：修正后i号吸肥通道控制值Di的计算如下：
Di＝D0·ki (3)
D0为i号吸肥通道修正前控制值；
步骤S5，多通道配比误差修正：根据修正后i号吸肥通道控制值Di，对多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态下的吸肥通道吸肥速度进行控制，完成多通道配比误差修正。
所述倾斜角度、倾斜方向通过双轴倾角传感器测出；所述倾斜方向按照载体坐标系进行设置，原点ob位于平板车底盘平面几何中心处，xb轴方向沿载体横轴指向右侧，yb轴方向沿施肥机纵轴向前；倾斜角度θ1表示所述整体装置xb轴倾斜角度，倾斜角度θ2表示所述整体装置yb轴倾斜角度。
本发明的有益效果为：本发明通过对倾斜状态移动式灌溉施肥机的各吸肥通道的吸肥速度进行修正，减少路面不平因素对施肥精度的影响，提高灌溉施肥机的适用性。
附图说明
图1为本发明的修正方法流程示意图。
图2为母液罐排列方式与倾斜方向定义示意图。
图中：1.混肥罐 2.离心泵 3.文丘里吸肥器 4.母液罐 5.双轴倾角传感器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
一种多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正方法，如图1所示，具体包括以下步骤。
步骤S1，如图2所示，吸肥通道为6个吸肥通道，共对应6个母液罐。记多通道移动式灌溉施肥机的吸肥通道数量为N，N＝6。从前到后将吸肥通道从1开始按加1递增进行编号，编号值记为i；i号吸肥通道吸肥速度，记为Qi；在多通道移动式灌溉施肥机底盘平面建立平面坐标系，确定每个吸肥通道所对应母液罐的位置坐标，编号值记为i的吸肥通道所对应母液罐坐标记为(xi，yi)。
倾斜方向的划分可由常用的载体坐标系规定。其中原点ob位于牵引行走装置平的底盘几何中心处，xb轴正方向沿载体横轴指向右侧，yb轴正方向沿纵轴向前。
所述倾斜角度、倾斜方向通过双轴倾角传感器测得。所述倾斜方向按照载体坐标系进行设置；θ1表示所述整体装置xb轴倾斜角度，θ2表示所述整体装置yb轴倾斜角度。
按照载体坐标系所建立的坐标轴，原点位于母液罐2和母液罐3相交边的中点处。母液罐1、母液罐2处于yb轴正向，母液罐3处于yb轴负向，且投影中心均位于yb轴之上。母液罐4处于xb轴正向、yb轴负向。此外母液罐5、母液罐6处于xb轴正向、yb轴正向，混肥罐处于xb轴负向、yb轴负向。单个母液罐的底面边长为0.4m。以各母液罐底面几何中心作为相应坐标点。本实施例中母液罐坐标如表1所示。
表1母液罐的坐标
名称 x<sub>b</sub>轴坐标(m) y<sub>b</sub>轴坐标(m)
母液罐1 0 0.6
母液罐2 0 0.2
母液罐3 0 -0.2
母液罐4 0.4 -0.2
母液罐5 0.4 0.2
母液罐6 0.4 0.6
步骤S2，获得多通道移动式灌溉施肥机不同倾斜角度、倾斜方向、母液罐坐标所对应的吸肥通道吸肥速度，建立吸肥通道吸肥速度与倾斜角度、倾斜方向、母液罐坐标之间回归预测模型；
所述步骤S2还应包括：以倾斜角度θ1、θ2、母液罐横坐标x、纵坐标y作为自变量，以吸肥速度作为因变量，建立吸肥速度回归预测模型：
Figure BDA0003075665260000041
其中，
Figure BDA0003075665260000042
为i号吸肥通道的吸肥速度预测值，a、b、c、d为吸肥速度与母液罐横坐标xi、纵坐标yi、倾斜角度θ1、θ2之间的回归系数，e为常数。倾斜角度与吸肥速度关系如表2所示。
表2倾斜角度与吸肥速度关系
Figure BDA0003075665260000043
需要注意的是，表中仅示例性地给出了一部分倾斜角度与吸肥速度之间的标定关系的数据，吸肥速度与倾斜角度之间关系的数据不仅限于此。在实际建立修正预测模型过程中，可根据倾角传感器的量程以及常见的倾斜角度的要求，选择进行修正的吸肥速度覆盖范围和数量。进行修正的倾角大小的覆盖范围应覆盖倾角传感器的量程，对拟合曲线的精度要求越高，需要进行标定的倾角点的数量越多。
以母液罐1所在1号吸肥通道为例，根据表2数据，采用最小二乘法原理，双向坡度倾斜下1号通道吸肥速度与倾斜角度的回归预测模型为
Figure BDA0003075665260000051
式中，
Figure BDA0003075665260000052
为双向坡度倾斜下1号吸肥通道吸肥速度预测值；θ1为xb轴倾斜角度；θ2为yb轴倾斜角度；x1为母液罐1横坐标、y1为母液罐1纵坐标。
步骤S3：根据所建立的回归预测模型，计算倾斜状态下吸肥通道吸肥速度最小值，记为Qmin；求出与之相对应的吸肥速度调节系数ki，ki按以下公式确定：
Figure BDA0003075665260000053
式中ki为i号吸肥通道倾斜修正系数；
步骤S4：计算i号吸肥通道修正后的控制值Di，按以下公式确定：Di＝D0·ki。式中，Di为修正后i号吸肥通道控制值；D0为i号吸肥通道修正前控制值。
步骤S5：根据修正后的i号吸肥通道控制值，对多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态下的吸肥通道吸肥速度进行控制，完成多通道配比误差修正。
所述实例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式。在不背离本发明的实质内容的前提下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：记多通道移动式灌溉施肥机的吸肥通道数量为N，从前到后将吸肥通道从1开始按加1递增进行编号，编号值记为i，i≤N；在多通道移动式灌溉施肥机底盘平面建立平面坐标系，确定每个吸肥通道所对应母液罐的位置坐标，编号值记为i的吸肥通道所对应母液罐坐标记为(xi，yi)；N≥6；
步骤S2，建立回归预测模型：获得多通道移动式灌溉施肥机不同倾斜角度、倾斜方向、母液罐坐标所对应的吸肥通道吸肥速度，以倾斜角度θ1、θ2、母液罐横坐标xi、母液罐纵坐标yi作为自变量，以吸肥速度作为因变量，采用多元回归方法建立回归预测模型：
Figure FDA0003075665250000011
Figure FDA0003075665250000012
为i号吸肥通道的吸肥速度预测值；a、b、c和d分别为吸肥速度与母液罐横坐标xi、纵坐标yi、倾斜角度θ1、倾斜角度θ2之间的回归系数，e为常数；
步骤S3，计算吸肥通道倾斜修正系数：先根据步骤S2建立的吸肥速度回归预测模型，计算倾斜状态下吸肥通道吸肥速度最小值，记为Qmin；然后计算与i号吸肥通道相对应的吸肥速度修正系数ki：
Figure FDA0003075665250000013
ki为i号吸肥通道倾斜修正系数；
步骤S4，计算吸肥通道修正后的控制值：修正后i号吸肥通道控制值Di的计算如下：
Di＝D0·ki (3)
D0为i号吸肥通道修正前控制值；
步骤S5，多通道配比误差修正：根据修正后i号吸肥通道控制值Di，对多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态下的吸肥通道吸肥速度进行控制，完成多通道配比误差修正。
2.根据权利要求1所述的一种多通道移动式灌溉施肥机倾斜状态吸肥速度修正方法，其特征在于：所述倾斜角度、倾斜方向通过双轴倾角传感器测出；所述倾斜方向按照载体坐标系进行设置，原点ob位于平板车底盘平面几何中心处，xb轴方向沿载体横轴指向右侧，yb轴方向沿施肥机纵轴向前；倾斜角度θ1表示所述整体装置xb轴倾斜角度，倾斜角度θ2表示所述整体装置yb轴倾斜角度。
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