[發(fā)明專利]基于變頻調(diào)速的草坪噴頭變域噴灑周期確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310601850.2
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103551269B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧哲;湯躍;湯玲迪;陳超;李紅
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: B05B9/04
• 分類號: B05B9/04;B05B12/02;B05B3/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流體機(jī)械噴灌系統(tǒng)中變域噴灑控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，特指采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)草坪噴頭變域噴灑開環(huán)控制時的周期確定方法。

背景技術(shù)

我國水資源匱乏，大力發(fā)展節(jié)水灌溉是解決我國農(nóng)業(yè)用水短缺的根本出路。采用異形域噴頭噴灑，能顯著提高組合間距和降低重疊系數(shù)，能減少單位面積的噴灌設(shè)備和降低工程造價，具有明顯的節(jié)水意義。

基于變頻調(diào)速的異形域噴灌系統(tǒng)采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和變流變壓運(yùn)行理論，不僅能根據(jù)不同地形進(jìn)行噴灑，而且由于提高了噴灌組合間距，減少了單位面積的噴頭數(shù)量，也降低了機(jī)組的配套功率，具有明顯的節(jié)能意義。

經(jīng)檢索，農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報“旋轉(zhuǎn)噴頭變壓節(jié)能供水變域噴灑控制策略與試驗(yàn)”(2010年第12期)，提出了一種實(shí)現(xiàn)噴頭變域噴灑的開環(huán)控制策略和通過試驗(yàn)設(shè)定控制規(guī)律的方法，由于噴頭在不同壓力下的旋轉(zhuǎn)周期不同，其噴頭的旋轉(zhuǎn)速度采用工作壓力范圍內(nèi)噴頭旋轉(zhuǎn)速度的平均值，但由于異形域噴灑時噴頭工作壓力點(diǎn)的分布不均勻，即對不規(guī)則形狀各壓力點(diǎn)在噴灑周期中所占的時間不易確定，因此不能通過有限個噴頭壓力與周期的對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的平均計(jì)算確定周期，否則將產(chǎn)生噴頭變域噴灑設(shè)定周期與實(shí)際周期存在較大誤差而導(dǎo)致多周期變域噴灑失效。

經(jīng)檢索，中國專利第CN101716563A號公開了“基于變頻機(jī)組的草坪噴頭非圓形噴灑的控制方法”，其中，用一個固定值作為噴頭轉(zhuǎn)速，該值用測量方法得到，但是由于圓形噴灑時噴頭的周期與異形域噴灑時的周期有明顯差值，如采用圓形噴灑時的周期進(jìn)行控制將不能得到好的噴灑效果，而如果想測量正方形噴灑時的平均轉(zhuǎn)速又必需有一個初始設(shè)定的周期才能使控制器進(jìn)行正方形噴灑，這個初始設(shè)定的周期不易確定。

本發(fā)明專利與上述文獻(xiàn)的根本區(qū)別在于，把異形域噴灑時噴頭的旋轉(zhuǎn)過程看做是不均勻的，通過噴頭做圓形噴灑時測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行積分計(jì)算，得到異形域噴灑時的較精確的周期，然后以這一周期為設(shè)定值進(jìn)行變域噴灑，在試驗(yàn)中校正周期，最快可以在2次試驗(yàn)后確定周期，大大提高了試驗(yàn)效率和變域噴灑控制的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)草坪噴頭變域噴灑開環(huán)控制時的周期確定方法，以迅速、精確地找到異形域噴灑時的噴灑周期，同時，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)相同，而改變噴灑域形狀時，可以根據(jù)相同的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)，從未迅速地確定噴灑周期。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

首先通過改變變頻器輸出頻率，測量不同噴頭入口壓力下噴頭射程與周期的關(guān)系，擬合周期-射程曲線，并根據(jù)噴灑域形狀的邊界方程計(jì)算變域噴灑時的周期T₀；以此周期值為初始設(shè)定值輸入控制器，使噴頭進(jìn)行變域噴灑，測量噴頭的周期為T₁，再以T₁為設(shè)定值測量T₂，重復(fù)進(jìn)行，直到測量值為T_i(i≥2)，且(T_i-T_i-1)·(T_i-1-T_i-2)＜0，則取(Ti+Ti-1)/2作為周期精確值。

通過改變變頻器的輸出頻率測量不同噴頭入口壓力下噴頭射程與周期的關(guān)系時，某次改變變頻器輸出頻率時，噴頭的入口壓力的變化不能超過改變壓力前的10％，且變域噴灑時噴頭的入口壓力范圍應(yīng)包含在所測壓力點(diǎn)范圍內(nèi)；擬合的周期-射程曲線的相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于0.95；測量T_i(i≥1)時，應(yīng)測量至少5圈的周期平均值。

根據(jù)噴灑域形狀的邊界方程計(jì)算變域噴灑時的周期T₀通過式(1)解得

其中，T_i＝f₂(R_i)為擬合曲線方程，R_i=f₁(a_i)為噴灑域形狀的邊界方程，且當(dāng)x不小于360時，可用下式代替式(1)：

式(1)的含義是：把噴灑周期進(jìn)行x等分，當(dāng)x趨近于正無窮大時，每個等分的時間間隔內(nèi)的轉(zhuǎn)速恒定，把每個等分的時間間隔內(nèi)噴頭轉(zhuǎn)過的角度加起來，應(yīng)等于噴灑一周的角度，即360度，當(dāng)噴灑周期無限等分時，就可以視作對噴灑域角度的無限等分，因此，可以用式(1)進(jìn)行計(jì)算。