一种液体流量控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及农业自动化领域，尤其涉及一种手自动液体流量控制系统。
【背景技术】
[0002] 作为农业大国，农业的自动化程度及其劳动效率的高低是我国现代化建设的一项 重要指标。在农业生产过程中，施液操作（浇水、施肥、施药）是一项劳动量较大的工作，在 广大农村，目前大致有两种方式：①纯人工方式，在实行联产承包责任制后，每家每户的土 地较少，主要采用背负式手动或电动喷雾器；②飞机施药，包括有人驾驶（固定翼、直升机、 三角翼、动力伞等）和无人驾驶（固定翼、多旋翼、直升机等）两种方式。
[0003]目前已有的有人飞机或无人机施药系统，其喷洒装置多数就由一个开关或栗来控 制，当飞机处于不同速度、不同姿态，或是风速、雨雪等环境变化，其流量是不能够自动调整 的，这样就会在很大程度上造成的农药、化肥等的浪费，降低施液效果，不利于生态和环保。 【实用新型内容】
[0004] (一）要解决的技术问题
[0005] 本实用新型提供的液体流量控制系统能以遥控的方式进行流量控制，也可以根据 周围环境自动地进行流量控制，应用在无人机中的喷洒装置中时，能够以较高的精度、较快 的速度、在较大的范围内进行均匀的施液操作（浇水、施肥、洒农药等），提高施液效果、节 约施液液体量，有利于保护生态环境。
[0006] (二）技术方案
[0007] 本实用新型提供一种液体流量控制系统，包括流量控制装置、液体运送装置及流 量检测装置，其中：
[0008] 液体运送装置用于运送液体；流量检测装置用于检测液体运送装置所运送的液体 的流量，并产生一个流量信号至流量控制装置；流量控制装置根据流量信号产生一个控制 信号，以控制液体运送装置抽取液体的流量。
[0009] (三）有益效果
[0010] 本实用新型具有下列有益效果：
[0011] 1、使用方便：通过遥控器可以快速设定控制模式，并能快速控制所施液体的流 量；
[0012] 2、可靠性高，成本低：所采用的部件均为市场常有电子机械设备，且已大量生产和 使用，可靠性高，成本低；
[0013] 3、机械结构简单：本实用新型所涉及的系统机械机构简单，容易维护；
[0014] 4、精度高，喷洒均匀：采用恒定闭环控制+流量计的控制方法，流量控制精确；在 自动模式下，流量能够根据速度实时变化，在一定程度上保证喷洒均匀。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型提供的液体流量控制系统的示意图。
[0016] 图2是本实用新型实施例提供的液体流量控制系统实际应用的示意图。
[0017] 图3是本实用新型实施例提供的液体流量控制系统中遥控装置与流量控制装置 的示意图。
[0018] 图4是本实用新型实施例提供的流量控制装置的结构示意图。
[0019] 图5是本实用新型实施例提供的进行流量控制的示意图。
【具体实施方式】
[0020] 本实用新型提供一种液体流量控制系统，液体可以是水、营养液、农药等，图1是 本实用新型提供的液体流量控制系统的示意图，如图1所示，液体流量控制系统包括流量 控制装置23、液体运送装置22及流量检测装置24,液体运送装置22可以是电机栗，用于运 送液体，流量检测装置24可以是流量计，用于检测液体运送装置所运送的液体的流量，并 产生一个流量信号至流量控制装置；流量控制装置23根据流量信号依照特定控制方法产 生一个控制信号，以控制液体运送装置抽取液体的流量，其中，控制方法可以是PID、模糊方 法、滑模方法等。
[0021] 根据本实用新型的一种实施方式，流量控制装置包括中央处理器、驱动电路及采 集电路，其中，采集电路可以是AD采集电路，用于采集流量检测装置输出的流量信号；中央 处理器根据流量信号产生流量控制信号；驱动电路可以是电机驱动电路，根据流量控制信 号产生运送装置控制信号并发送给液体运送装置，以控制液体运送装置运送液体的流量。
[0022] 根据本实用新型的一种实施方式，流量控制装置还包括环境测量模块，其用于测 量液体流量控制系统周围的环境参数，并产生环境信号，中央处理器根据环境信号及流量 信号产生流量控制信号。
[0023] 根据本实用新型的一种实施方式，环境测量模块包括空速测量单元、GPS单元及姿 态测量单元，其分别用于测量空速信号、地速信号及姿态信号并将其作为环境信号，其中空 速测量单元可以是空速计，GPS单元可以是GPS模块，姿态测量单元可以是惯性器件和磁场 计。
[0024] 根据本实用新型的一种实施方式，姿态测量单元包括三轴加速度计、三轴陀螺仪 及三轴磁场计，其分别用于测量三轴加速度信号、三轴旋转速率信号及地磁强度信号并计 算姿态ig号。
[0025] 根据本实用新型的一种实施方式，液体流量控制系统还包括遥控装置，流量控制 装置还包括遥控单元，其中，遥控单元可以是遥控接收机，所述遥控装置向流量控制装置发 送遥控信号，中央处理器通过遥控单元接收遥控信号后，根据遥控信号及流量信号产生流 量控制信号。遥控装置包括开关通道及模拟通道，当开关通道打开时，设定流量控制装置的 工作模式为手动模式，遥控装置通过模拟通道向流量控制装置发送流量数值信号，用于使 流量控制装置按照该流量数值进行工作；当开关通道关闭时，设定流量控制装置的工作模 式为自动模式，自动模式则是根据飞机或其它载体的速度、姿态以及环境因素自动调节所 施液体的喷洒流量，遥控装置通过模拟通道向流量控制装置发送流量系数信号。
[0026] 根据本实用新型的一种实施方式，中央处理器根据环境信号及流量信号产生流量 控制信号的步骤包括：
[0027] 步骤I :计算给定流量，Qr= C · V，其中，Q R为给定流量，C为流量系数，V为所述地 速信号；
[0028] 步骤2 :计算误差彳目号，e = QR-Q，其中，e为误差彳目号，Q为流量彳目号；
[0029] 步骤3 :采用PID控制算法计算流量控制信号，所述PID控制算法的表达式为：
[0031] 其中，u为PID输出，Kp为比例系数，K i为积分系数，K d为微分系数。
[0032] 综上所述，本实用新型提供的液体流量控制系统能以遥控的方式进行流量控制， 也可以根据周围环境自动地进行流量控制，应用在无人机的喷洒装置中时，能够以较高的 精度、较快的速度、在较大的范围内进行均匀的施液操作（浇水、施肥、洒农药等），提高施 液效果、节约施液液体量，有利于保护生态环境。
[0033] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对 本实用新型进一步详细说明。
[0034] 图2是本实用新型的一个实施例提供的液体流量控制系统实际应用的示意图，如 图2所述，该实施例的液体流量控制系统应用于无人机的喷洒装置中，其中，该喷洒装置包 括液体罐21及喷洒器25,其中，液体罐21存储有农药，电机栗22将液体罐21抽出，并产生 一定范围内的压力使得液体按照给定流量喷洒出去，流量控制装置23是整个装置的核心， 用于采集流量计24的流量信号，依照PID控制算法产生控制信号，经由电机驱动电路放大 后输出至电机栗22,从而控制喷洒器25的喷洒流量，喷洒器2按照该喷洒流量将农药喷洒 出去。图中连接各部件的线条表示液体管道，用于使液体流动，连通液体罐21、电机栗22、 流量控制器23、流量计24、喷洒器25各个部分。
[0035] 图3是本实用新型实施例提供的液体流量控制系统中遥控装置与流量控制装置 的示意图，如图3所示，遥控装置20与流量控制装置23