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车载喷雾机及精确施药关键技术研究

张发军  
【摘要】: 本文以作者开发研制的6WC-30Y—G车载高射程喷雾机为主要载体,在精确施药的原则指导下,利用分形技术、图像处理以及模糊控制等理论,分析了车载喷雾靶标图像特征、喷头对靶运动以及输入输出变量的模糊属性。结果表明,所研究的方法对喷雾系统的对靶运动、药液调节及喷射压力等具有操作方便、可靠性高等突出特点。论文研究主要体现在以下两大方面: 在靶标信息获取方面,基于树冠不仅在其外部轮廓上具有分形特征,而且在其图像的灰度分布上也具有分形特征的特点,分析了基于靶标轮廓的分维计算,以及基于图像灰度值大小的分维计算方法;从色度理论角度出发,研究了就靶标树冠而言,颜色因子R-G总体分布在零轴下方,而对于背景来说,颜色因子R-G总体却分布在零轴上方的目标分割方案,并依据此原则实现了树冠与背景的有效分离。同时还探讨了基于靶标图像的水平灰度投影曲线图和垂直灰度投影曲线图获得靶标图像的冠幅高度与冠幅宽度的方法。 在精确喷雾控制方面,基于模糊控制技术,分析了分维大小、色度因子、靶标冠幅、靶标形心、车行速度及靶标距离等输入参数的模糊化处理方法。提出了利用色度因子与分维参数控制喷雾系统开启的方案;并讨论了依据车行速度是否为零来完成对靶喷头单向摆动与复合运动的切换模式;针对靶标图象色度数组的分布特征,研究了通过色度数组分布信息生成对靶喷头运动的驱动信号方法;基于精确施药中各个参数的模糊性特点,在理论上探讨了全参数输入信息下精确施药的模糊控制输出函数。通过仿真实验证明,所提出的研究方法能够有效提高对靶精度,满足药液与喷压的动态调节,从而达到精确施药的目的。


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