无线连接，遥控装置20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23的工作模式为手动模式，遥控 装置20通过模拟通道向流量控制装置23发送流量数值信号，用于使流量控制装置20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23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20通过模拟通道向流量控制装置23发送流量系数信号。
[0036] 图4是本实用新型实施例提供的流量控制装置23的结构示意图，如图4所示，流 量控制装置23空速计231、GPS模块232、遥控接收机233、中央处理器234、电机驱动电路 235、惯性器件和磁场计236、AD采集电路237、电源238,其中：
[0037] 空速计231用于测量流量控制装置2所在飞行平台的空速。
[0038] GPS模块232用于接收GPS信号并计算得到经度、炜度、高度、地速等信息，以备使 用。
[0039] 遥控接收机233用于接收由所述遥控装置20传送的遥控信号，以备流量控制装置 23按照遥控信号切换工作模式和改变流量。
[0040] 中央处理器234是整个流量控制装置23的核心，其与空速计231、GPS模块232、 遥控接收机233、电机驱动电路235、惯性器件和磁场计236、AD采集电路237、电源238相 连接，得到需要的速度、姿态、位置、流量、遥控等信号，实现控制算法，以完成流量控制装置 2的手动或自动流量控制。
[0041] 电机驱动电路235用于将中央处理器234发送过来的脉冲和方向信号变换为电机 栗22所需的电压信号。
[0042] 惯性器件和磁场计236包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁场计，三轴加速度 计用于测量的三轴加速度，三轴陀螺仪用于测量三轴旋转速率，三轴地磁计用于测量地磁 强度。将测量得到三轴加速度、三轴旋转速率、三轴地磁强度通过卡尔曼滤波法计算得到飞 机的姿态（欧拉角）。
[0043] AD采集电路237用于采集流量计24的流量信号。
[0044] 电源238用于为整个流量控制装置23供电，其包括电压变换模块等组件，无需专 门说明，专业人士可根据实际系统的需要自行选择电压等级、功率大小，或者可以理解为根 据需要作相应的修改。
[0045] 图5是本实用新型实施例提供的进行流量控制的示意图，如图5所示，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：
[0046] 步骤1 :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；
[0047] 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；
[0048] 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：
[0050] 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。
[0051] 本实施例中，遥控器20采用FUTABA T14SG，开关通道选用SE，模拟通道采用LD，液 体罐21采用10升塑料药桶，电机栗22采用PLD 1206,流量控制装置23中空速计231采 用 MPXV7002dp，GPS 模块 232 采用 Ublox Neo M8N，遥控接收机 233 采用 FUTABA R7008SB， 中央处理器234采用STM32F103,电机驱动电路235采用BTN7971B，惯性器件和磁场计236 采用MPU9250，AD采集电路237采用AD7792,电源238采用普通LiPo电池，流量计24采用 LWGY DNKMM流量计，喷洒器25和液体管道26根据现场需要选择即可。需要说明的是，本 实用新型提供的液体流量控制系统除了可以应用于无人机喷洒装置，也可以用在其它一切 可用场合。
[0052] 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。
[0053] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本 实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种液体流量控制系统，其特征在于，包括流量控制装置、液体运送装置及流量检测 装置，其中： 所述液体运送装置用于运送液体；所述流量检测装置用于检测所述液体运送装置所运 送的液体的流量，并产生一个流量信号至所述流量控制装置；所述流量控制装置根据所述 流量信号产生一个控制信号，以控制所述液体运送装置运送液体的流量。2. 根据权利要求1所述的液体流量控制系统，其特征在于，所述流量控制装置包括中 央处理器、驱动电路及采集电路，其中： 所述采集电路用于采集所述流量检测装置输出的流量信号；所述中央处理器根据所述 流量信号产生流量控制信号；所述驱动电路根据所述流量控制信号产生运送装置控制信号 并发送给所述液体运送装置，以控制所述液体运送装置运送液体的流量。3. 根据权利要求2所述的液体流量控制系统，其特征在于，所述流量控制装置还包括 环境测量模块，其用于测量所述液体流量控制系统周围的环境参数，并产生环境信号，所述 中央处理器根据所述环境信号及流量信号产生所述流量控制信号。4. 根据权利要求3所述的液体流量控制系统，其特征在于，所述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。5. 根据权利要求4所述的液体流量控制系统，其特征在于，所述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将其作为姿态信号。6. 根据权利要求3所述的液体流量控制系统，其特征在于，还包括遥控装置，所述流量 控制装置还包括遥控单元，其中，所述遥控装置向流量控制装置发送遥控信号，所述中央处 理器通过所述遥控单元接收所述遥控信号后，根据所述遥控信号及流量信号产生流量控制 信号。7. 根据权利要求6所述的液体流量控制系统，其特征在于，所述遥控装置包括开关通 道及模拟通道，当所述开关通道打开时，所述遥控装置通过所述模拟通道向流量控制装置 发送流量数值信号；当所述开关通道关闭时，所述遥控装置通过所述模拟通道向所述流量 控制装置发送流量系数信号，其中，流量系数包括比例系数、积分系数及微分系数。
【专利摘要】本实用新型公开了一种液体流量控制系统，其包括流量控制装置、液体运送装置及流量检测装置，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运送液体的流量。本实用新型提供的液体流量控制系统能够以较高的精度、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。
【IPC分类】G05D7/06
【公开号】CN204989999
【申请号】CN201520642324
【发明人】谭湘敏, 易建强, 范国梁, 蒲志强
【申请人】中国科学院自动化研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月24日