一种变量喷雾控制方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及智能喷灌技术领域，尤其涉及一种变量喷雾控制方法、装置及系统。


背景技术：

2.农业喷洒作业的药液量主要是由喷洒压力决定，国标中对不同型号喷头的流量压力关系做了限定，主要是在0.3mpa条件下，每分钟流量为喷头型号乘以0.4升。
3.传统的喷雾施药与液态肥料喷洒机械易造成喷洒不均，解决方法是增加施用量，不但造成利用率低，还造成环境污染。近年，基于速度的变量喷洒、恒压喷洒、无人机喷洒发展迅速，主要是基于喷头特性的压力控制，由于长时间喷洒后喷头易磨损与堵塞，造成喷头的流量与压力特性发生变化，导致药液喷洒量准确度降低。目前大量保有的传统植保机械由于使用时间久，后装的变量喷洒设备出现不适配，校准复杂，不能适配不洁用水、非标喷头、喷头性能差异的现状。
4.当前的变量喷洒作业调整的目的是调节喷头的流量，主要是通过调节压力进行的。例如，拓普康变量喷洒控制系统，仅有压力传感器，靠控制压力进行喷洒量控制，作业前需要校准喷洒量与压力的关系。采用pwm控制技术，实时调整液泵转速或者电磁阀开度，通过压力反馈进行压力的实时调节。此外，现有技术还通过不校准(自适应) 作业，以提高压力控制的精度。另一种是通过流量传感器进行反馈，实时调节液泵转速或者电磁阀开度。
5.通过压力反馈进行压力的实时调节，并采用不校准(即自适应) 作业的调整方式，由于喷头校正与压力控制始终存在误差，导致每公顷的喷洒量(顷喷量)存在误差；另一种基于流量传感器的喷洒控制，需要高精度流量传感器，目前使用的涡轮式流量计对瞬时流量的计算误差大，需要累积一定时间流量平滑后才能反馈，控制周期长，且涡轮流量计在紊流下误差极大。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种变量喷雾控制方法、装置及系统。
7.第一方面，本发明提供一种变量喷雾控制方法，包括以下步骤：
8.步骤s1，获取喷雾喷头实时的压力和流量；
9.步骤s2，根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；
10.步骤s3，采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量；
11.步骤s4，获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；
12.步骤s5，迭代执行上述步骤s1至步骤s4，直至完成喷雾任务。
13.在一个实施例中，所述步骤s2，具体包括：
14.基于梯度下降法，通过对各种型号的喷雾喷头对压力控制滞后的测量，构建滞后量对比表；
15.根据所述滞后量对比表，设计模糊控制器；
16.将所述当前压力和所述目标压力输入至所述模糊控制器，以实现基于实时压力与目标压力的分级控制。
17.在一个实施例中，所述分级控制，具体包括：
18.步骤s21，确定所述当前压力和所述目标压力之间的压力误差；
19.步骤s22，根据所述压力误差，预测压力滞后量和脉冲宽度调制的占空比；
20.步骤s23，将所述压力滞后量与目标压力之和作为实际目标压力；
21.步骤s24，根据所述占空比和所述实际目标压力，采用脉冲宽度调制的方法调节所述喷雾喷头的实时流量；
22.步骤s25，迭代执行上述步骤s21至所述步骤s24，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值。
23.在一个实施例中，所述步骤s3，具体包括：
24.根据所述压力、所述流量、标准压力范围，以及标准喷头与标准压力范围对应的标准流量，获取喷头校正系数；
25.根据所述喷头校正系数，继续调节所述喷雾喷头的实时流量。
26.在一个实施例中，所述步骤s4，具体包括：
27.s41，根据所述实时顷喷量与目标顷喷量之间的顷喷量误差；
28.s42，采用逐次逼近法，通过调节所述喷雾喷头的实时流量，实现对喷雾过程中所述实时顷喷量的调整；
29.s43，所述逐次逼近法的时间单元是根据所述顷喷量误差与所述喷雾喷头的当前压力确定的；
30.s44，迭代执行上述步骤s41至步骤s43，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值。
31.在一个实施例中，所述逐次逼近法的时间单元的计算公式为：
[0032][0033]
其中，δt为所述时间单元，k为所述时间单元的校正系数，f为所述当前压力，e为所述顷喷量误差。
[0034]
第二方面，本发明提供一种变量喷雾控制装置，包括：
[0035]
数据采集单元，用于获取喷雾喷头实时的压力和流量；
[0036]
第一控制模块，用于根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；
[0037]
第二控制模块，用于采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量；
[0038]
第三控制模块，用于获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，
继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；
[0039]
迭代控制模块，用于迭代控制所述上述数据采集单元、所述第一控制模块、所述第二控制模块和所述第三控制模块的迭代运行，直至完成喷雾任务。
[0040]
第三方面，本发明提供一种变量喷雾控制系统，包括：喷雾喷头、控制器以及与所述控制器连接的变量控制阀、流量传感器和压力传感器；
[0041]
所述流量传感器和所述压力传感器均设置于所述变量控制阀与所述喷雾喷头相连的管道中；
[0042]
所述流量传感器用于实时采集所述喷雾喷头的实时流量；所述压力传感器用于实时采集所述喷雾喷头的实时压力；
[0043]
所述控制器用于执行以下步骤：
[0044]
步骤s2，根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；
[0045]
步骤s3，采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量；
[0046]
步骤s4，获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；
[0047]
步骤s5，迭代执行上述步骤s2至步骤s4，直至完成喷雾任务。
[0048]
第四方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述变量喷雾控制方法的步骤。
[0049]
第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述变量喷雾控制方法的步骤。
[0050]
本发明提供的变量喷雾控制方法、装置及系统，采用双闭环双模糊自适应的变量喷雾控制方法，能克服解决变量喷洒作业过程中喷头不同压力性能差异等对喷洒精度的影响，有效地提高了变量喷洒控制装置的精度。
附图说明
[0051]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0052]
图1是本发明提供的一种变量喷雾控制方法的流程示意图；
[0053]
图2是本发明提供的另一变量喷雾控制方法的流程示意图；
[0054]
图3是本发明提供的一种变量喷雾控制装置的结构示意图；
[0055]
图4是本发明提供的一种变量喷雾控制系统的结构示意图；
[0056]
图5是本发明提供的一种行车速度与顷喷量随时间的变化示意图；
[0057]
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0058]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0059]
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0060]
下面结合图1
‑
图6描述本发明实施例所提供的变量喷雾控制方法和装置。
[0061]
图1是本发明提供的一种变量喷雾控制方法的流程示意图，如图 1所示，包括但不限于以下步骤：
[0062]
步骤s1，获取喷雾喷头实时的压力和流量；
[0063]
本发明所提供的变量喷雾控制方法，主要是通过对变量控制阀 (又称比例阀)的开度进行调整，以实现变量喷雾控制的。通过在变量控制阀与喷雾喷头相连的管道上设置流量传感器和压力传感器，以实现对于喷雾喷头的压力和流量的实时采集。
[0064]
所采集的压力和流量实时的上传至流量控制器中。
[0065]
步骤s2，根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；
[0066]
图2是本发明提供的另一变量喷雾控制方法的流程示意图，如图 2所示，本发明是采用双闭环双模糊自适应控制的方法，实现变量喷雾控制，其中主要包括两个闭环控制部分和一个自适应控制部分，在步骤s2中主要执行闭环一的控制部分。
[0067]
闭环一的主要是采用前馈补偿的压力闭环模糊控制的闭环。
[0068]
由于压力或流量控制本身滞后大、非线性的特点，本发明通过压力闭环模糊控制，对常规的脉冲宽度调制(pwm)技术对比例阀的控制速度进行调整，能够有效地减小滞后量。
[0069]
另外，本发明采用前馈补偿的方法进一步消除滞后量的影响。可以通过实验的方式预先确定前馈补偿量，在实际对比例阀的控制过程中，预先考虑这一前馈补偿量，以使得调整后的压力最大程度上与目标压力相吻合。
[0070]
其中，第一误差阈值可以取0或者无穷小，也可以根据实现控制精度的要求进行预先设置。在将误差阈值设置稍大的情况下，可以适当的牺牲控制精度以加快调整的速度。
[0071]
步骤s3，采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头
的实时流量；
[0072]
步骤s3主要执行自适应控制部分。
[0073]
在步骤s2中实现了对于当前压力与目标压力的匹配之后，充分考虑到喷头堵塞和磨损、喷头的型号不同、以及管道沉积等因素带来的影响，校正和调整喷雾喷头的实时流量，使得喷头的流量能够自适应的调整，由此实现精确控制喷雾喷头的实时流量，使得喷雾喷头的实时流量接近未堵塞或磨损情况正常时的流量，或者接近标准型号喷头的流量。
[0074]
步骤s4，获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；
[0075]
步骤s4主要执行闭环一的控制部分，包括采用实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，根据流量传感器所检测的当前流量以及车速传感器 (如车载gnss接收机)所检测到的当前车速，通过对喷雾喷头的实时流量的调整，以使得实时顷喷量与目标顷喷量尽量相近。
[0076]
其中，第二误差阈值可以取0或者无穷小，也可以根据实现控制精度的要求进行预先设置。在将误差阈值设置稍大的情况下，可以适当的牺牲控制精度以加快调整的速度。
[0077]
步骤s5，迭代执行上述步骤s1至步骤s4，直至完成喷雾任务。
[0078]
需要说明的是，本发明所提供的变量喷雾控制方法，能够通过循环执行上述步骤s1至步骤s4，按照预设频率，采集的喷雾喷头实时的压力和流量，并根据所采集的压力和流量自动进行双闭环双模糊自适应控制，以实现对喷雾喷头的实时流量的调整，直至完成整个喷雾任务，或者接收到操作人员的终止指令。
[0079]
本发明提供的变量喷雾控制方法采用双闭环双模糊自适应的变量喷雾控制方法，能克服解决变量喷洒作业过程中喷头不同压力性能差异等对喷洒精度的影响，有效地提高了变量喷洒控制装置的精度。
[0080]
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤s2具体包括：基于梯度下降法，通过对各种型号的喷雾喷头对压力控制滞后的测量，构建滞后量对比表；根据所述滞后量对比表，设计模糊控制器；将所述当前压力和所述目标压力输入至所述模糊控制器，以实现基于实时压力与目标压力的分级控制。
[0081]
本发明提供的变量喷雾控制方法，，在闭环一的控制部分，可以通过采用梯度下降的方法通过实验预先获得前馈补偿量，并基于当前压力与目标压力进行分级，以执行分级控制，如：对不同的级别设置不同的pwm值，通过比例与微分控制对压力进行模糊控制。
[0082]
具体来说，在本发明提供的变量喷雾控制方法中，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，包括两个方面：
[0083]
(1)、由于压力或流量控制本身滞后大、非线性的特点，采用 pwm调速对比例阀的控制速度进行调整，以减小滞后量。
[0084]
(2)、采用前馈补偿的方法消除滞后量的影响。前馈补偿量通过实验获得。通过对各种型号打药机，采用梯度下降的方法对压力控制滞后的测量，获得对应的滞后量，以根据滞后量确定对应的前馈补偿量。最后，根据前馈补偿量相应地调整pwm调速的参数，以实现前馈补偿的方式弥补滞后量的影响。
[0085]
具体来说，上述分级控制，具体包括但不限于以下步骤：
[0086]
步骤s21，确定所述当前压力和所述目标压力之间的压力误差；
[0087]
步骤s22，根据所述压力误差，预测压力滞后量和脉冲宽度调制的占空比；
[0088]
步骤s23，将所述压力滞后量与目标压力之和作为实际目标压力；
[0089]
步骤s24，根据所述占空比和所述实际目标压力，采用脉冲宽度调制的方法调节所述喷雾喷头的实时流量；
[0090]
步骤s25，迭代执行上述步骤s21至所述步骤s24，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值。
[0091]
表1是本发明提供的在压力降低时滞后量对比表，表2是本发明提供的在压力上升时滞后量对比表，具体如下：
[0092]
表1压力降低时滞后量对比表
[0093][0094][0095]
表2压力上升时滞后量对比表
[0096][0097]
如表1和表2所示，其中的“当前”是指当前压力，“目标”是指目标压力，当前压力与
目标压力的单位为mpa，滞后预测中的第一列为偏差范围、第二列为预测的滞后压力值、第三列为pwm占空比 (单位为％)。
[0098]
本发明提供的变量喷雾控制方法，首先采用梯度下降法，通过对各种型号的喷雾喷头对压力控制滞后的测量实验，并根据实验结果，构建出如表1和表2所示的滞后量对比表，然后根据滞后量对比表设计模糊控制器；最后，根据当前压力和目标压力，采用设计好的模糊控制器实现对于比例阀调整速度的分级控制。
[0099]
以表1和表2所示为例，模糊控制器的具体模糊实施方法包括：
[0100]
在当前压力为0.79bar、目标压力为0.40mpa的情况下，由于 0.79bar在0.58～0.90mpa区间，在0.40mpa在0.23～0.58mpa区间，为压力下降控制，故可以确定先利用表1进行滞后量的预测。
[0101]
根据当前压力和目标压力之间的差值，计算出当前的压力误差为 0.79
‑
0.40＝0.39mpa。查询表1可以发现，在误差大于0.30mpa的情况下，预测的压力滞后量为0.18mpa，故自动地将实际目标压力设为压力滞后量与目标压力之和0.40 0.18＝0.58mpa，且有表1可以查询到 pwm将采用41％占空比的，进行比例阀的第一次调整。
[0102]
在进行调整的过程中，当前压力会逐步减小，在压力误差减小至小于或等于0.30mpa且大于0.18mpa时，则自动地按照表1中所查询到的参数，调整预测压力滞后量为0.095mpa；并将实际目标压力设置为0.40 0.095＝0.495mpa，将占空比设置为41％。由此进行比例阀的再次调整。
[0103]
在继续调整的过程中，当前压力会进一步地减小，当压力误差减小至小于0.12mpa且大于0.05mpa时，控制器会按照表1中所查询的参数，调整预测压力滞后量为0.05mpa；将实际目标压力设置为 0.40 0.05＝0.45mpa，占空比设置为30％。
[0104]
进一步地，在实时压力调整至0.45mpa等于目标压力的情况下 (此时第一误差阈值社会组为0)，停止调整。
[0105]
本发明提供的变量喷雾控制方法，通过压力滞后预测的模糊控制的方式，实现对于比例阀调整速度的控制，尤其是考虑了滞后量对于调整结果的影响，有效地提高了变量喷雾控制的精度。
[0106]
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，上述步骤s3，具体包括：
[0107]
根据所述压力、所述流量、标准压力范围，以及标准喷头与标准压力范围对应的标准流量，获取喷头校正系数；
[0108]
根据所述喷头校正系数，继续调节所述喷雾喷头的实时流量。
[0109]
其中，所述喷头校正系数的计算公式可以是：
[0110][0111]
其中，p
i
为喷雾喷头的压力，p
a
为标准压力范围，f
i
为喷雾喷头的流量，f
a
为标准喷头与标准压力范围对应的标准流量，k
i
为喷头校正系数。
[0112]
在本发明提供的变量喷雾控制方法中，步骤s3的执行步骤主要包括：
[0113]
实时采集多组喷雾喷头的压力和流量；其中，所述压力为喷雾喷头在标准压力范围内的实时压力，所述流量为喷雾喷头与实时压力对应的实时流量。
[0114]
根据多个所述喷头流量，判断获知喷雾喷头的实时流量是否处于稳定状态，包括：
计算依次采集的多个流量的差值积分的平均值，若差值积分的平均值不大于预设阈值，则判断获知喷雾喷头的实时流量处于稳定状态。
[0115]
根据获取的多组压力和喷头流量、标准压力范围以及标准喷头与标准压力范围对应的标准流量，计算每组数据所对应的喷头校正系数，然后进行平均值的计算，以确定最终的喷头校正系数。
[0116]
根据计算得到的喷头校正系数对喷头的实时流量进行校正和调整。
[0117]
本发明提供的变量喷雾控制方法，通过采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，以实时对喷雾喷头的流量进行校准，能在喷雾喷头堵塞和磨损，或者喷雾喷头的型号不同(如使用非标喷头)，以及管道的杂质沉积带来的用水不洁的情况下，校正和调整喷雾喷头的实时流量，使得喷雾喷头的流量能自适应调整，由此精确控制喷雾喷头的实时流量，使喷雾喷头的实时流量接近未堵塞或磨损状况下的流量，或者接近标准型号喷头的流量。
[0118]
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，上述步骤s4，具体包括但不限于以下步骤：
[0119]
s41，根据所述实时顷喷量与目标顷喷量之间的顷喷量误差；
[0120]
s42，采用逐次逼近法，通过调节所述喷雾喷头的实时流量，实现对喷雾过程中所述实时顷喷量的调整；
[0121]
s43，所述逐次逼近法的时间单元是根据所述顷喷量误差与所述喷雾喷头的当前压力确定的；
[0122]
s44，迭代执行上述步骤s41至步骤s43，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值。
[0123]
需要说明的是，由于滞后存在，系统的最终压力在经过滞后有可能会到达0.40mpa。因此，还可以通过后续步骤4中所记载的调整方式，继续进行调整。
[0124]
具体来说，通过步骤s2中闭环一的调整之后，在当前压力接近目标压力的情况下，可以设置一个压力阈值(一般是最后一次获取到的预测压力滞后量)，若当前压力与目标压力之间的压力误差在此阈值内(即小于这一阈值)，则停止压力调整，进而执行步骤s4中所记载的顷喷量闭环调整；当然若当前压力与目标压力之间的压力误差还是大于这一阈值的情况下，则继续执行步骤s2中的调整。
[0125]
在步骤s4中，通过预测一定的时间单元，采用逐次逼近的方法，可以使得实时顷喷量接近或达到目标顷喷量。
[0126]
可选地，上述逐次逼近法的时间单元的计算公式为：
[0127][0128]
其中，δt为所述时间单元，k为所述时间单元的校正系数，f为所述当前压力(单位为兆帕)，e为所述顷喷量误差。
[0129]
其中，通过计算当前的顷喷量误差(由实时顷喷量与目标顷喷量之间的差值确定)，基于当前压力通过实验获得对应的时间单元，设计了如表3所示的模糊规则。。
[0130]
表3时间单元校正系数
[0131][0132]
其中，“压力”是指当前压力，“误差”是指顷喷量误差。
[0133]
具体来说，可以根据由实时顷喷量与目标顷喷量之间的差值，确定顷喷量误差的等级为pb、pm、ps、az、ns、nm中的一种，并结合当前压力的大小，确定k的取值；最后，根据k的取值能够准确的计算出对应的时间单元；最后，根据这一时间单元，采用逐次逼近法，通过调节所述喷雾喷头的实时流量，实现对喷雾过程中所述实时顷喷量的调整。
[0134]
本发明提供的变量喷雾控制方法，通过采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，通过将实时顷喷量与目标顷喷量的比较确定顷喷量误差，在结合当前压力，确定出逐次逼近法的时间单元，进而实现对于顷喷量误差的降低调整，进一步提高了变量喷雾控制的精度。
[0135]
图3是本发明提供的一种变量喷雾控制装置的结构示意图，如图 3所示，主要包括：数据采集单元31、第一控制模块32、第二控制模块33、第三控制模块34和第四控制模块35，其中：
[0136]
数据采集单元31主要用于获取喷雾喷头实时的压力和流量；第一控制模块32主要用于根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；第二控制模块33主要用于采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量；第三控制模块34主要用于获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；迭代控制模块35主要用于迭代控制所述上述数据采集单元、所述第一控制模块、所述第二控制模块和所述第三控制模块的迭代运行，直至完成喷雾任务。
[0137]
本发明提供的变量喷雾控制装置，采用双闭环双模糊自适应的变量喷雾控制方法，能克服解决变量喷洒作业过程中喷头不同压力性能差异等对喷洒精度的影响，有效地提高了变量喷洒控制装置的精度。
[0138]
需要说明的是，本发明实施例提供的提高列车定位精度装置，在具体运行时，可以执行上述任一实施例所述的提高列车定位精度方法，对此本实施例不作赘述。
[0139]
图4是本发明提供的一种变量喷雾控制系统的结构示意图，如图 4所示，主要包括：喷雾喷头、控制器以及与所述控制器连接的变量控制阀、流量传感器和压力传感器；
[0140]
所述流量传感器和所述压力传感器均设置于所述变量控制阀与所述喷雾喷头相连的管道中；
[0141]
所述流量传感器用于实时采集所述喷雾喷头的实时流量；所述压力传感器用于实时采集所述喷雾喷头的实时压力；
[0142]
所述控制器用于执行以下步骤：
[0143]
步骤s2，根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；
[0144]
步骤s3，采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量；
[0145]
步骤s4，获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；
[0146]
步骤s5，迭代执行上述步骤s2至步骤s4，直至完成喷雾任务。
[0147]
具体来说，本发明通过将流量传感器和压力传感器均设于变量控制阀和喷雾喷头(简称喷头)相连的管道之中，通过流量传感器测量管道中即喷头的流量，通过压力传感器测量管道中即喷头的压力。
[0148]
然后，利用控制器采集上述数据，并采用上述实施例中所记载的方法，在喷雾的过程中迭代执行上述步骤s2
‑
步骤s5中的步骤，直至完成整个喷雾任务。
[0149]
本发明提供的变量喷雾控制系统，采用双闭环双模糊自适应的变量喷雾控制方法，能克服解决变量喷洒作业过程中喷头不同压力性能差异等对喷洒精度的影响，有效地提高了变量喷洒控制装置的精度。
[0150]
为了更为清楚的展示本发明所提供的变量喷雾控制方法、装置及系统的优点，先结合一下实施例作进一步说明。
[0151]
1)本发明提供的一种变量喷雾设备的组成：
[0152]
整个喷洒设备采用永佳3wp
‑
500型自走式喷杆喷雾机，包含22 个力成vp110型2号喷头(其工作压力0.3
‑
0.5mpa)，喷幅宽11.5米。将本发明提供的变量喷雾控制装置串联在自走式喷雾机的管路系统中，如图4所示。将本发明提供的变量喷雾控制方法，嵌入到所述变量喷雾控制装置的控制器中，并将变量喷雾控制方法的校正系数显示到控制系统的显示屏中。
[0153]
2)实验一：
[0154]
将自走式喷杆喷雾机的喷头更换为包括16个3号喷头与6个2 号喷头，并将所有喷头的型号假设为3号，以验证在喷头磨损的情况下本发明所提供的变量喷雾控制方法的有效性。
[0155]
在实验中采用固定发动机，其转速为2200r/min，将模拟的行车速度输入至自走式喷雾机的管路系统中，将行车速度固定为6.18km/h，并逐次改变目标顷喷量，由此获取如表4所示的喷雾数据表之一：
[0156]
表4喷雾数据表之一
[0157]
[0158][0159]
3)实验二：
[0160]
将自走式喷杆喷雾机的喷头更换为包括16个3号喷头与6个2 号喷头，并将所有喷头的型号假设为3号，以验证在喷头磨损的情况下本发明所提供的变量喷雾控制方法的有效性。
[0161]
在实验中采用固定发动机，其转速为2200r/min，将模拟的行车速度输入至自走式喷雾机的管路系统中，将行车速度由小至大然后再减小的方式进行调整，并逐次改变目标顷喷量，则可以获取如图5所示行车速度与顷喷量随时间的变化示意图。
[0162]
4)实验三
[0163]
将自走式喷杆喷雾机的喷头更换为包括16个3号喷头与6个2 号喷头，并将所有喷头的型号假设为3号，以验证在喷头磨损的情况下本发明所提供的变量喷雾控制方法的有效性。
[0164]
在实验中采用固定发动机，其转速为2200r/min，将模拟的行车速度输入至自走式喷雾机的管路系统中，采用随机油门的方式进行行车速度的调整，并逐次改变目标顷喷量，则可以获取如表5所示的喷雾数据表之二：
[0165]
表5喷雾数据表之二
[0166][0167]
5)关于实施效果的分析：
[0168]
在实验一中，喷洒误差均小于2.5％。
[0169]
在实验二中，实时顷喷量可以快速跟随速度变化，除速度变化点误差较大外，其他的作业点误差较小。
[0170]
实验三：除目标顷喷量285l/ha的误差高于3％外，其余误差均小于2％，说明控制方法在总的喷洒量控制方面有效。
[0171]
通过对上述表4、图5以及表5所示的内容，可以获知：本发明提供的变量喷雾控制方法、装置及系统，采用双闭环双模糊自适应的变量喷雾控制方法，能克服解决变量喷洒作业过程中喷头不同压力性能差异等对喷洒精度的影响，有效地提高了变量喷洒控制装置的精度。
[0172]
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(communications interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器530通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行变量喷雾控制方法，该方法包括：
[0173]
步骤s1，获取喷雾喷头实时的压力和流量；
[0174]
步骤s2，根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；
[0175]
步骤s3，采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量；
[0176]
步骤s4，获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；
[0177]
步骤s5，迭代执行上述步骤s1至步骤s4，直至完成喷雾任务。
[0178]
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0179]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的变量喷雾控制方法，该方法包括：
[0180]
步骤s1，获取喷雾喷头实时的压力和流量；
[0181]
步骤s2，根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；
[0182]
步骤s3，采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量；
[0183]
步骤s4，获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；
[0184]
步骤s5，迭代执行上述步骤s1至步骤s4，直至完成喷雾任务。
[0185]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的变量喷雾控制方法，该方法包括：
[0186]
步骤s1，获取喷雾喷头实时的压力和流量；
[0187]
步骤s2，根据所述压力，采用前馈补偿的压力闭环模糊控制法，调节所述喷雾喷头的实时流量，直至所述喷雾喷头的当前压力与目标压力之间的误差小于第一误差阈值；
[0188]
步骤s3，采用实时自适应的喷头压力与喷头流量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量；
[0189]
步骤s4，获取实时顷喷量，采用基于实时顷喷量反馈的顷喷量控制法，继续调节所述喷雾喷头的实时流量，直至调整后的实时顷喷量与目标顷喷量之间的误差小于第二误差阈值；
[0190]
步骤s5，迭代执行上述步骤s1至步骤s4，直至完成喷雾任务。
[0191]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0192]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0193]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。