[發(fā)明專利]一種PID控制植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)和方法

在審

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN112181029A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋天明;郭笑彤;赫春蘭;宋晟堯
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州千誠銳創(chuàng)機(jī)器人科技有限公司
• 主分類號(hào): G05D27/02
• 分類號(hào): G05D27/02;B64D1/18
• 代理公司: 蘇州吳韻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32364
• 代理人: 王銘陸

1.一種PID控制植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)，其特征在于包括飛控板上安裝的傳感器模塊、飛行控制器模塊、中央處理器模塊、PID控制器模塊和噴灑模塊；

所述傳感器模塊采集植保無人機(jī)的實(shí)時(shí)飛行速度和距離作物的實(shí)時(shí)高度，并且把采集到的數(shù)據(jù)傳輸給飛行控制器模塊；

所述飛行控制器模塊采集速度傳感器、激光雷達(dá)，并且把采集到的信息打包發(fā)給PID控制器模塊；

所述PID控制器模塊采集流量計(jì)的實(shí)時(shí)流量信息和飛控反饋回來的傳感器數(shù)據(jù)和飛行數(shù)據(jù)，并對信息進(jìn)行運(yùn)算處理，并把處理后的數(shù)據(jù)輸出給中央處理器；

所述中央處理器模塊接收PID控制器傳輸來的計(jì)算后數(shù)據(jù)和飛行控制系統(tǒng)傳輸來的飛行數(shù)據(jù)，并基于以上數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理并計(jì)算待噴灑作物的噴灑量、飛行控制等，并將處理后的把飛行信息發(fā)送給飛行控制模塊，噴灑信息發(fā)送到噴灑模塊；

所述噴灑模塊用于接收噴灑信息，控制噴灑泵的轉(zhuǎn)速，使藥液按照計(jì)算后的噴灑量從霧化噴頭中噴出進(jìn)行實(shí)時(shí)的噴灑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感器模塊包括速度傳感器、激光雷達(dá)傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和輸出端子。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)，其特征在于：所述飛行控制器模塊包括飛行控制器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)輸出端子。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)，其特征在于：所述PID控制器模塊包括PID控制單元、流量監(jiān)測單元和輸出端子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)，其特征在于：所述中央處理器模塊包括信息處理單元、數(shù)據(jù)輸出單元。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)，其特征在于：所述噴灑模塊包括藥箱、噴灑泵、流量計(jì)和霧化噴頭。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感器模塊和飛行控制器模塊集成在植保無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)內(nèi)，速度傳感器、激光雷達(dá)和飛行控制器用杜邦線連接，飛行控制器和中央處理器用杜邦線連接，中央處理器和PID控制模塊用通信線連接，中央處理器和噴灑模塊用通信線連接。

8.一種PID控制植保無人機(jī)噴灑方法，其特征在于其步驟如下：

步驟一：傳感器模塊，具體用于檢測植保無人機(jī)實(shí)時(shí)的飛行速度和距離作物的高度，當(dāng)飛行速度變慢或者飛行高度變低時(shí)，根據(jù)植保無人機(jī)當(dāng)前飛行速度和飛行高度，把采集到的傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳輸給飛行控制器；

步驟二：飛行控制器把速度信息和雷達(dá)高度信息打包傳輸給PID控制器模塊；

步驟三：PID控制器把速度信息、高度信息和流量信息進(jìn)行計(jì)算后傳輸給中央處理器模塊；

步驟四：中央處理器模塊運(yùn)算和后輸出新的飛行數(shù)據(jù)和流量噴灑數(shù)據(jù)，并且由噴灑系統(tǒng)進(jìn)行噴灑。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑方法，其特征在于：所述PID控制器模塊根據(jù)飛行速度信息、距離作物高度的信息、噴灑泵的流量信息和植保無人機(jī)飛行動(dòng)作的信息，確定目標(biāo)噴灑量、植保無人機(jī)的目標(biāo)飛行速度和高度信息；通過監(jiān)控飛行速度信息、距離作物高度和噴灑藥液的流量信息，實(shí)時(shí)進(jìn)行PID積分動(dòng)態(tài)控制，來微調(diào)噴灑流量和植保無人機(jī)的飛行速度和高度，以使植保無人機(jī)藥箱中的藥液按照目標(biāo)噴灑量噴出。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑方法，其特征在于：所述PID控制器根據(jù)飛行速度信息、距離作物高度的信息確定PID控制的兩個(gè)變量，根據(jù)流量計(jì)采集到的流量信息確定PID控制的第三個(gè)變量，然后進(jìn)行比例積分微分計(jì)算，e(t)＝r(t)-c(t)，將偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對受控對象進(jìn)行控制。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種PID控制植保無人機(jī)噴灑方法，其特征在于：所述步驟四通過監(jiān)控流量計(jì)采集到的流量信息，確定實(shí)際噴灑的藥液量，同時(shí)對比計(jì)劃飛行速度和實(shí)際飛行速度，已達(dá)到穩(wěn)定工作；若實(shí)際噴灑量為零時(shí)，記錄當(dāng)前噴灑位置，并控制無人機(jī)返航。