专利名称：一种大型喷灌机的喷灌作业系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种喷灌机的喷灌作业系统及其控制方法，特别是涉及一种大型喷灌机的变量喷灌作业系统及其控制方法。
背景技术：
目前，作为大型喷灌机的控制方法主要采用各跨分时控制技术，尚未真正实现变量喷灌。
大型喷灌机一般包括平移式喷灌机和圆型喷灌机。为了克服地面的不平整性和行走阻力的不均匀性，大型喷灌机一般由多跨组成，每一跨都有地轮支撑，并配有单独的电机驱动行走。在宏观上，为了保证各跨的行走速度一致以使得大型喷灌机的工作平稳，控制方法是由外跨逐个向内跨进行控制行走的，即当某一外跨移动后，使得相邻两跨形成一定角度，通过行程开关控制外跨停止工作，内跨开始行走，如此自外向内反复循环，从而控制大型喷灌机向前行走。
作为大型喷灌机的变量喷灌技术主要有两种技术方案一是，采用变量喷头的方法。通常有3种实现方式改变喷头开度、脉冲式电控喷水、组合式喷头方式。采用改变喷头开度的方法，喷头成本较高，且喷头开度小时易堵，喷头开度过大时易影响喷头的喷洒效果；采用脉冲式电控喷水方式，即按时间百分比间隔通断进行喷水，该方法会影响动态过程的喷洒均匀度；采用组合式喷头方式，用多组喷头进行切换喷洒，成本略有增加，对喷灌机水压的控制有较高的要求，需要增加变量泵等相关设备。
二是，通过改变喷灌机行走速度来控制喷量的方法。通常是按百分率设定行走时间和停止时间，即走走停停法，且各跨分时行走，通过改变百分率设定值来实现大型喷灌机的变速行走，达到变量喷灌的目的。但该方法存在较难控制喷洒均匀度的问题。
如何解决大型喷灌机的变量喷灌问题是近几年提出来的，是目前该领域的主要研究发展方向。
在申请号为02149019.8的中国专利申请中，也公开了一种精准变量施肥机，其利用GPS定位系统、通过固定在拖拉机上的机载电脑为机械控制系统提供定位位置处的化肥施用量的信息，从而实现精准变量施肥的目的。虽然该专利申请公开了农业机械进行田间作业时在GPS系统的帮助下能够准确实时地获得其所在的地理位置，但该专利并没有详细公开如何具体利用GPS系统解决大型喷灌机的变量喷灌的问题，更没有公开具体的变量喷灌控制方法和设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种大型喷灌机的变量喷灌作业系统及其控制方法，以实现喷灌机的均匀变量喷洒，从而可达到按需喷灌的节水经济目标。
为了实现上述目的，本发明提供了一种大型喷灌机的喷灌作业系统，包括喷头、地轮、多个跨，其中，还包括机载电脑、控制接口、变频调速装置、角度传感装置、GPS定位装置；所述机载电脑通过控制接口连接至所述GPS定位装置，利用接收到的GPS信号及差分信号进行计算以定位喷灌机、确定喷灌机的行走速度及喷灌机的偏航距离，对比给定航线与实际航线及给定行走速度与实际行走速度，并通过所述控制接口发出控制指令调整所述变频调速装置以使喷灌机按给定的航线和速度行走；所述角度传感装置用于测量所述各跨的同步摆角并将测量结果输出给所述机载电脑；所述机载电脑用于检测与所述各跨的同步摆角，并通过控制所述变频调速装置调整所述同步摆角趋近为零度。
所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其中，所述GPS定位装置又包括GPS天线、GPS接收机、差分电台、GPS基准站，所述GPS接收机分别与所述GPS天线和控制接口连接，与GPS基准站连接的差分电台连接到所述控制接口。
所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其中，所述机载电脑包括一上位机和一下位机；所述上位机用于GPS信号的接收和差分信号的接收，并进行作业给定值的检索以及控制指令的发出；所述下位机用于完成所述上位机发来的命令，检测所述各跨的同步摆角，控制所述变频调速装置。
所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其中，所述角度传感装置包括一摆动架，其一端固接于所述一跨上，另一端为摆动端；
一位移传感器，固设于所述摆动架的摆动端；及一顶板，固设于另一跨上，所述位移传感器紧压接触于所述顶板。
所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其中，所述摆动架为三角支架。
所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其中，所述位移传感器设置有一复位式滑杆，所述滑杆的顶端紧压于所述顶板。
所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其中，所述位移传感器内设置一弹簧，所述滑杆套接在所述弹簧上。
所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其中，所述变频调速装置的数量与所述地轮的变频电机的数量相对应；所述变频调速装置通过驱动地轮的变频电机来调整喷灌机的航线和行走速度。
一种大型喷灌机的喷灌作业控制方法，适用于包括机载电脑、控制接口、变频调速装置、角度传感装置、GPS定位装置、喷头、地轮、多个跨的大型喷灌机喷灌作业系统，其中，采用GPS定位装置来定位喷灌机、确定喷灌机的行走速度以及喷灌机的偏航距离，通过对比给定航线与实际航线及给定行走速度与实际行走速度，采用所述机械电脑通过所述控制接口发出控制指令调整所述变频调速装置以使喷灌机按给定的航线和速度行走；使用所述角度传感装置测量所述各跨的同步摆角；使用所述机载电脑检测所述各跨的同步摆角，采用各跨同步摆角归零反馈控制来实现大型喷灌机的各跨同步行走。
所述的大型喷灌机的喷灌作业控制方法，其中，进一步包括如下步骤步骤一，在标有经纬度的电子地图上绘制设定航线并给定喷灌机在不同经纬度点上的喷灌量；步骤二，当喷灌机的实际运行轨迹在预定航线上某一点时，根据测得的经纬度在电子地图上找到该点的给定喷灌量，由喷灌量计算出所对应的行走速度，并作为目前的行走速度；步骤三，由实测目前的行走速度，并与所述步骤二计算出的给定的行走速度对比，若速度不相同则所述机载电脑向所述变频调速装置发出相应的调整信号，使得喷灌机按给定的速度前进，从而控制实际喷灌量与给定喷灌量相一致；步骤四，当喷灌机的实际运行轨迹移至预定航线上下一点时，重复上述步骤。
所述的大型喷灌机的喷灌作业控制方法，其中，所述各跨同步摆角归零反馈控制进一步包括如下步骤在相邻的两跨上，设置一同步摆角测定装置，测定两跨的相对距离变化；将所述距离变化转变为电信号输出至所述机载电脑；所述机载电脑计算所述相邻两跨的轴心线夹角；检测所述夹角，当其不为零时，所述机载电脑向所述变频调速装置发出相应的调整控制信号，驱动所述地轮调速，调整所述夹角趋近为零度。
所述的大型喷灌机的作业控制方法，其中，所述调整相邻两跨的轴心线夹角趋近为零度的步骤进一步包括以左侧或右侧第一个地轮位置为基准，判断第一跨与第二跨之间的夹角是否为沿前进方向，若是则控制第二个地轮的转速增加，直至其夹角为零；若不是则控制第二个地轮的转速减少，直至其夹角为零；进一步测量第二跨与第三跨之间的夹角，重复采用上述步骤相同的方法控制第三个地轮的转速使第二跨与第三跨之间的夹角零；进一步重复上述步骤，将其它各跨夹角控制在零度。
所述的大型喷灌机的喷灌作业控制方法，其中，所述采用GPS定位装置来定位的步骤进一步包括步骤A，软件界面初始化，包括设置串口中断参数和保存原始数据文件名；步骤B，GPS控制处理板参数初始化，包括发送信息格式、通讯格式命令和启动星历输入；步骤C，接收GPS原始数据，包括分析信息字头、显示和保存数据；步骤D，解算各卫星位置，由星历数据计算时间、钟差、轨道参数及位置；步骤E，计算GPS接收机坐标，计算用户位置、速度；步骤F，接收差分信号，进行差分计算，坐标转换和坐标投影；步骤G，输出显示与控制，然后在返回到步骤C。
所述的大型喷灌机的喷灌作业控制方法，其中，所述机载电脑检测各跨的同步摆角的步骤进一步包括步骤a，参数与接口初始化；步骤b，启动接收控制指令中断；步骤c，检查停止按键；步骤d，判断是否停止工作；
步骤e，若停止工作，则停机；若不停止工作，则返回步骤b。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为按照本发明的大型喷灌机变量作业系统的结构示意图；图2为按照本发明的变频调速器控制地轮变频电机的原理框图；图3为按照本发明的大型平移式喷灌机的变量控制作业计划图；图4为按照本发明的大型喷灌机各跨同步摆角测定装置结构示意图；图5为按照本发明的大型喷灌机同步行走反馈控制方法原理框图；图6为基本GPS定位软件框图；图7为机械电脑上位机程序流程图；图8为机械电脑下位机主程序流程图；图9为机械电脑下位机中断程序流程图。
其中，附图标记如下1-大型喷灌机2-带有控制接口的机载电脑3-变频调速器4-角度传感装置5-GPS天线6-GPS接收机7-差分电台8-GPS基准站9-大气层10-全球定位系统卫星31-第一台变频调速器32-第二台变频调速器3n-第n台变频调速器111-第一台地轮变频电机112-第二台地轮变频电机
11n-第n台地轮变频电机12-水渠13-GPS流动站141、142-喷灌机相邻的两跨41-摆动架411-摆动端42-位移传感器421-滑杆43-顶板44-铰接点47-支板J-大型喷灌机相邻两跨之间的夹角J1-第一跨与第二跨间的夹角J2-第二跨与第三跨间的夹角Jn-1-第n-1跨与第n跨间的夹角具体实施方式
图1为按照本发明的大型喷灌机变量作业系统的结构示意图。
如图1所示，按照本发明的大型喷灌机变量作业系统包括大型喷灌机1、带有控制接口的机载电脑2、变频调速器3、角度传感装置4、GPS天线5、GPS接收机6、差分电台7、GPS基准站8、大气层9、全球定位系统卫星10。GPS基准站8保持长时间工作状态，实时通过差分电台7发送差分信号，GPS接收机6与GPS天线5组成GPS流动站13，实时通过差分电台7接收GPS基准站8发送过来的差分信号，并由带有控制接口的机载电脑2计算出大型喷灌机1定位的位置以及行走速度。带有控制接口的机载电脑2由所计算的位置对比作业处方图的相应点，确定给定的喷灌量，从而计算出大型喷灌机1的行走速度，由行走速度计算出变频调速器3的频率，通过标准的485接口向变频调速器3发出控制信号，从而控制大型喷灌机1按计划喷灌量进行喷灌。当各跨角度传感装置4的测量数值不为零时，带有控制接口的机载电脑2将调节相邻两个地轮对应的变频调速器3的频率，从而控制整个喷灌机各跨保持平行一致向前行进。
图2为按照本发明的变频调速器控制地轮变频电机的原理框图。
图2示出了在有n个地轮的情况下，变频调速器3与相应的地轮变频电机的基本连接方式。其中，变频调速器31、32到3n分别连接到三相电源，通过三相电源供电；变频调速器31、32到3n与带有控制接口的机载电脑2相连，以接收来自带有控制接口的机载电脑2的控制信号；变频调速器31、32到3n分别与相对应的地轮变频电机111、112到11n相连以驱动地轮变频电机111、112到11n，从而改变相应地轮的转速。变频调速器3的数量与地轮的变频电机(为适应变频工况的专用电机)的数量相对应，每台变频调速器驱动一台地轮的变频电机。工作时，当带有控制接口的机载电脑2通过控制线向变频调速器3发出给定频率信号后，变频调速器3将给出对应频率的交流信号，驱动地轮变频电机以相应的转速转动，地轮变频电机带动地轮转动，使得大型喷灌机1按给定的速度前进。
图3为按照本发明的大型平移式喷灌机的变量控制作业计划图。
大型平移式喷灌机的变量控制作业计划是按图3进行的。如图3所示，GPS基准站8设置在路边已知经纬度的点上，GPS流动站13由两个GPS接收机6以及带有控制接口的机载电脑2所组成，并放置在大型喷灌机1上。GPS定位采用伪距差分定位方法。
基于作业处方图的变量喷灌方法首先在标有经纬度的电子地图上绘制设定航线并给定喷灌机在不同经纬度点上的喷灌量，当大型喷灌机1的实际运行轨迹在预定航线上某一点时，即可根据装备在大型喷灌机1上的GPS流动站13测得的经纬度在电子地图上找到该点的给定喷灌量，由喷灌量计算出所对应的行走速度，并作为目前大型喷灌机1的行走速度，由GPS实测目前的行走速度，并与上述给定的行走速度对比，若速度不相同则带有控制接口的机载电脑2向各变频调速器3发出相应的调整信号，使得大型喷灌机1按给定的速度前进，从而实现实际喷灌量与给定喷灌量相一致的控制结果。当大型喷灌机1的实际运行轨迹在预定航线上下一点时，重复上述过程即可实现大型喷灌机1的变量控制。
建立载体坐标系为，定义大型喷灌机的中心点为原点，沿喷灌机横跨右方向为Y轴，垂直于喷灌机机架的前进方向为X轴，Z轴与X，Y轴垂直正交向下，而构成右手坐标系。定义当地地理坐标系为，原点设定在GPS基准站8所在的位置上，X轴指向正北方向，Y轴指向东方向，Z轴与X，Y轴构成右手坐标系指向下。具体实现上述计算的过程中还需要按照已公开的坐标转换和投影的方法进行坐标转换和投影。GPS所得到的是WGS-84大地坐标(B84，L84，H84)由此计算出直角坐标(X84，Y84，Z84)，再转换为北京54直角坐标(X54，Y54，Z54)，计算出北京54大地坐标(B54，L54，H54)后应用高斯-克吕格投影转换为高斯平面坐标(x，y)，该坐标系的原点在当地所处投影带n的中央子午线与地球赤道的交点，其中Y轴指向东，并在各y值上加了n*1000km+500km，X轴指向北。从高斯平面坐标系到当地地理坐标系的转换只需进行零点的平移。
大型灌喷机1的行走速度为V(ti)=[(x3(ti)-x3(ti-1))2+(y3(ti)-y3(ti-1))2+(x4(ti)-x4(ti-1))2+(y4(ti)-y4(ti-1))2]2×(ti-ti-1)]]>其中x3(ti)，y3(ti)和x4(ti)，y4(ti)为两个GPS流动站在当地地理坐标系下ti时刻的点。
图4为按照本发明的大型喷灌机各跨同步摆角测定装置结构示意图。
各跨同步摆角归零反馈技术包含两个方面的内容，即同步摆角传感测量方法以及反馈控制方法。
下面结合图4说明按照本发明的大型喷灌机桁架各跨同步摆角传感测量方法。如图4所示，141和142为相邻的两跨(跨即为桁架)通过支板47在铰接点44处铰接。摆动架41与桁架142固定连接，在摆动架41的摆动端411固定有位移传感器42，其可复位式滑杆421凭借位移传感器42内部的弹簧作用，紧压于顶板43，此顶板43固定连接于跨141上。当跨141与跨142出现轴心线偏离，因摆动架41与跨142是固定连接，于是紧固在跨141上的顶板43相对于摆动架41的摆动端411出现接近或远离状态，其距离通过位移传感器42感知并输出，再结合摆动架41的结构尺寸，通过机械电脑2的计算得到大型喷灌机1相邻两个跨的轴心线夹角(即同步摆角)J。由此实现了大型喷灌机各跨同步摆角的准确测量。在这里，摆动架41为三角支架。
图5为按照本发明的大型喷灌机同步行走反馈控制方法原理框图。
如图5所示，检测大型喷灌机1各跨同步摆角即每两跨之间的夹角J，当J不为零时，则带有控制接口的机载电脑2向各变频调速器3发出相应的调整控制信号，驱动各相应的地轮变频电机调速，使得各夹角调整为零度即归零。J1、J2到Jn-1分别表示相邻两跨之间的夹角，J1表示第一跨与第二跨之间的夹角、J2表示第二跨与第三跨之间的夹角，以此类推，Jn-1表示第n-1跨与第n跨之间的夹角。以左右侧第一个地轮位置为基准，由于系统的对称性，仅分析右侧的控制情况，若第一跨与第二跨之间的夹角J1为正(沿前进方向为正)，则控制第二台变频器32调整相应的第二台地轮变频电机112使得第二个地轮的转速增加，直至其夹角为零；若第一跨与第二跨之间的夹角J1为负，则控制第二台变频器32调整相应的第二台地轮变频电机112使得第二个地轮的转速减少，直至其夹角为零。再测量第二跨与第三跨之间的夹角J2，同理控制第三个地轮的转速使之夹角为零。以此类推，可以将各跨夹角控制在零度左右。由于控制系统的响应时间较快，各跨之间的摆角均较小，故整个大型喷灌机各跨之间的摆角一般可以控制其小于0.05度，因此实现了大型喷灌机1各跨同步行走的目标。
大型喷灌机跨各跨同步摆角传感方法和同步行走反馈控制方法构成了各跨同步摆角归零反馈技术。
图6为基本GPS定位软件框图。
如图6所示，基本GPS定位包括如下步骤软件界面初始化设置，包括串口中断参数的设置和保存原始数据文件名，步骤600；GPS OEM板参数初始化，包括发送信息格式、通讯格式命令和启动星历输入，步骤610；接收GPS原始数据，包括分析信息字头、显示和保存数据，步骤620；解算各卫星位置，由星历数据计算时间、钟差、轨道参数及位置，步骤630；计算GPS接收机坐标，即计算用户位置、速度，步骤640；接收差分信号，进行差分计算，坐标转换和坐标投影，步骤650；输出显示与控制，步骤660；然后，再返回步骤620。
在本发明的实施例中，该接收机的硬件组成包括五部分12V直流电源、GPS天线、GPS OEM板、串行接口和计算机。Jupiter OEM接收板输出数据的格式有两种，一种是二进制格式，一种是NMEA0183格式。由于星历输出等信息只有二进制格式才支持，本发明的数据开发是建立在该格式基础之上的。本实施例采用Rockwell公司的Jupiter OEM系列GPS接收机，选用JupiterGPS-OEM板。
信息获取与软件编制采用混合编程的方法，利用VB6.0制作界面方便快捷的特点，编制信息获取、数据显示、动态定位以及位置解算软件的界而部分；发挥VC6.0计算速度快、调用方便的特点，编制软件的计算部分。
星历数据的获取与卫星位置的计算。通过发送OEM板信息控制命令即可启动Jupiter GPS的星历数据的连续接收，GPS自动判断某颗卫星数据是否可用，有效则在每一秒种数据更新时将该卫星的星历发送出来，12个通道的星历是按顺序循环发送给用户。用户在收到星历数据后首先需判断该卫星信号是否有效，再判断是否高度角大于6度，如果均是大于6度则可以采用该星历数据进行卫星轨道参数的计算，解算该卫星的WGS-84下的坐标，若有效卫星数大于或等于4颗时，即可计算用户接收机的位置坐标。接收差分信号，进行差分计算，求得相对用户坐标。GPS所得到的是WGS-84大地坐标(B84，L84，H84)由此计算出直角坐标(X84，Y84，Z84)，再转换为北京54直角坐标(X54，Y54，Z54)，计算出北京54大地坐标(B54，L54，H54)后应用高斯-克吕格投影转换为高斯平面坐标(x，y)。
图7、图8、图9示出了带有控制接口的机载电脑的控制流程。
按照本发明的喷灌机作业系统的带有控制接口的机载电脑2由两部分组成小型台式计算机作为上位机，单片机作为下位机。小型台式计算机主要用于GPS信号的接收和差分信号的接收，并进行作业给定值的检索以及控制指令的发出。单片机作为下位机主要完成上位机发来的命令，检测各跨同步摆角J，控制变频调速器3。控制软件分成相应的两个部分。上位机的主要作用为接收GPS定位系统的数据，进行数据处理和转换，接收GPS差分信号，计算准确的用户位置。检索喷灌量的给定数值，换算成行走速度以及地轮的转速值。向下位机发出频率控制信号。下位机(单片机)采集数据，并将所有运行参数通过无线电台上传到上位机，由上位机对数据进行分析和处理，并将控制指令下传到下位机执行相应控制，上位机同时还记录各传感器和电机的运行状态。
图7示出了上位机的控制流程。
如图7所示，上位机的控制流程图包括如下步骤参数及接口初始化，步骤700；接收GPS信号，并计算用户位置，步骤710；接收差分信号，计算相对位置，步骤720；进行坐标转换和坐标投影，步骤730；检索给定喷灌量，计算行走速度，接收行走速度检测信号，步骤740；判断是否达到喷灌量，步骤750；若没达到喷灌量，则发出控制变频控制信号，步骤760b，然后返回步骤740；若达到喷灌量，则判断是否按下停止按键，步骤760a；若按下了停止按键，则停止工作，步骤770a；若没按下停止按键，则返回步骤710。
图8、图9分别示出了下位机的主程序流程和下位机的中断程序流程。
下位机的主程序主要完成中断服务程序的设置，启动中断服务程序，并进行等待。下位机的中断服务程序主要是根据各跨的夹角控制行走速度。对于第一通道，给定行走速度，并通过相邻夹角的正负情况来调节下个地轮的行走速度。再进行下个夹角的判断和输出控制，如此反复循环，调整各跨同步行走。
如图8所示，下位机的主程序包括如下步骤参数与接口初始化，步骤800；启动接收控制指令中断，步骤810；检查停止按键，步骤820；判断是否停止工作，步骤830；若停止工作，则停机，步骤840a；若不停止工作，则返回步骤810。
如图9所示，下位机的中断程序包括如下步骤由设定通道数，接收转速值，步骤900；输出转速控制，步骤910；测量角度信号，步骤920；判断角度是否大于零，步骤930；
若角度大于零，则减少转速，步骤940a；若角度不大于零，则再判断角度是否为零，步骤940b；若角度不为零，则增加转速，步骤950b；然后再返回步骤910；若角度等于零，则通道数加一，步骤950a；判断通道是否都完成，步骤960；若通道未都完成，则返回步骤910；若通道都完成，则中断返回，步骤970a。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种大型喷灌机的喷灌作业系统，包括喷头、地轮、多个跨，其特征在于，还包括机载电脑、控制接口、变频调速装置、角度传感装置、GPS定位装置；所述机载电脑通过控制接口连接至所述GPS定位装置，利用接收到的GPS信号及差分信号进行计算以定位喷灌机、确定喷灌机的行走速度及喷灌机的偏航距离，对比给定航线与实际航线及给定行走速度与实际行走速度，并通过所述控制接口发出控制指令调整所述变频调速装置以使喷灌机按给定的航线和速度行走；所述角度传感装置用于测量所述各跨的同步摆角并将测量结果输出给所述机载电脑；所述机载电脑用于检测与所述各跨的同步摆角，并通过控制所述变频调速装置调整所述同步摆角趋近为零度。
2.根据权利要求1所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其特征在于，所述GPS定位装置又包括GPS天线、GPS接收机、差分电台、GPS基准站，所述GPS接收机分别与所述GPS天线和控制接口连接，与GPS基准站连接的差分电台连接到所述控制接口。
3.根据权利要求1或2所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其特征在于，所述机载电脑包括一上位机和一下位机；所述上位机用于GPS信号的接收和差分信号的接收，并进行作业给定值的检索以及控制指令的发出；所述下位机用于完成所述上位机发来的命令，检测所述各跨的同步摆角，控制所述变频调速装置。
4.根据权利要求1所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其特征在于，所述角度传感装置包括一摆动架，其一端固接于所述一跨上，另一端为摆动端；一位移传感器，固设于所述摆动架的摆动端；及一顶板，固设于另一跨上，所述位移传感器紧压接触于所述顶板。
5.根据权利要求4所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其特征在于，所述摆动架为三角支架。
6.根据权利要求4或5所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其特征在于，所述位移传感器设置有一复位式滑杆，所述滑杆的顶端紧压于所述顶板。
7.根据权利要求6所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其特征在于，所述位移传感器内设置一弹簧，所述滑杆套接在所述弹簧上。
8.根据权利要求1所述的大型喷灌机的喷灌作业系统，其特征在于，所述变频调速装置的数量与所述地轮的变频电机的数量相对应；所述变频调速装置通过驱动地轮的变频电机来调整喷灌机的航线和行走速度。
9.一种大型喷灌机的喷灌作业控制方法，适用于包括机载电脑、控制接口、变频调速装置、角度传感装置、GPS定位装置、喷头、地轮、多个跨的大型喷灌机喷灌作业系统，其特征在于，采用GPS定位装置来定位喷灌机、确定喷灌机的行走速度以及喷灌机的偏航距离，通过对比给定航线与实际航线及给定行走速度与实际行走速度，采用所述机械电脑通过所述控制接口发出控制指令调整所述变频调速装置以使喷灌机按给定的航线和速度行走；使用所述角度传感装置测量所述各跨的同步摆角；使用所述机载电脑检测所述各跨的同步摆角，采用各跨同步摆角归零反馈控制来实现大型喷灌机的各跨同步行走。
10.根据权利要求9所述的大型喷灌机的喷灌作业控制方法，其特征在于，进一步包括如下步骤步骤一，在标有经纬度的电子地图上绘制设定航线并给定喷灌机在不同经纬度点上的喷灌量；步骤二，当喷灌机的实际运行轨迹在预定航线上某一点时，根据测得的经纬度在电子地图上找到该点的给定喷灌量，由喷灌量计算出所对应的行走速度，并作为目前的行走速度；步骤三，由实测目前的行走速度，并与所述步骤二计算出的给定的行走速度对比，若速度不相同则所述机载电脑向所述变频调速装置发出相应的调整信号，使得喷灌机按给定的速度前进，从而控制实际喷灌量与给定喷灌量相一致；步骤四，当喷灌机的实际运行轨迹移至预定航线上下一点时，重复上述步骤。
11.根据权利要求9所述的大型喷灌机的喷灌作业控制方法，其特征在于，所述各跨同步摆角归零反馈控制进一步包括如下步骤在相邻的两跨上，设置一同步摆角测定装置，测定两跨的相对距离变化；将所述距离变化转变为电信号输出至所述机载电脑；所述机载电脑计算所述相邻两跨的轴心线夹角；检测所述夹角，当其不为零时，所述机载电脑向所述变频调速装置发出相应的调整控制信号，驱动所述地轮调速，调整所述夹角趋近为零度。
12.根据权利要求11所述的大型喷灌机的作业控制方法，其特征在于，所述调整相邻两跨的轴心线夹角趋近为零度的步骤进一步包括以左侧或右侧第一个地轮位置为基准，判断第一跨与第二跨之间的夹角是否为沿前进方向，若是则控制第二个地轮的转速增加，直至其夹角为零；若不是则控制第二个地轮的转速减少，直至其夹角为零；进一步测量第二跨与第三跨之间的夹角，重复采用上述步骤相同的方法控制第三个地轮的转速使第二跨与第三跨之间的夹角零；进一步重复上述步骤，将其它各跨夹角控制在零度。
13.根据权利要求9所述的大型喷灌机的喷灌作业控制方法，其特征在于，所述采用GPS定位装置来定位的步骤进一步包括步骤A，软件界面初始化，包括设置串口中断参数和保存原始数据文件名；步骤B，GPS控制处理板参数初始化，包括发送信息格式、通讯格式命令和启动星历输入；步骤C，接收GPS原始数据，包括分析信息字头、显示和保存数据；步骤D，解算各卫星位置，由星历数据计算时间、钟差、轨道参数及位置；步骤E，计算GPS接收机坐标，计算用户位置、速度；步骤F，接收差分信号，进行差分计算，坐标转换和坐标投影；步骤G，输出显示与控制，然后在返回到步骤C。
14.根据权利要求9所述的大型喷灌机的喷灌作业控制方法，其特征在于，所述机载电脑检测各跨的同步摆角的步骤进一步包括步骤a，参数与接口初始化；步骤b，启动接收控制指令中断；步骤c，检查停止按键；步骤d，判断是否停止工作；步骤e，若停止工作，则停机；若不停止工作，则返回步骤b。
全文摘要
本发明涉及一种大型喷灌机的喷灌作业系统及其控制方法，该喷灌作用系统包括喷头、地轮、多个跨、机载电脑、控制接口、变频调速装置、角度传感装置、GPS定位装置；机载电脑通过控制接口连接GPS定位装置，利用接收到接收GPS信号及差分信号进行计算以定位喷灌机、确定喷灌机的行走速度及喷灌机的偏航距离，对比给定航线与实际航线及给定行走速度与实际行走速度，并通过控制接口发出控制指令调整变频调速装置以使喷灌机按给定的航线和速度行走；角度传感装置用于测量各跨的同步摆角；机载电脑用于检测各跨的同步摆角，并通过控制变频调速装置调整同步摆角趋近为零度。该作业系统及其控制方法可实现喷灌机的均匀变量喷洒。
文档编号A01G25/16GK1596613SQ20041000950
公开日2005年3月23日 申请日期2004年8月31日 优先权日2004年8月31日
发明者张小超, 任继平, 胡小安 申请人:中国农业机械化科学研究院