基于单神经元PID的变量喷雾系统精准控制方法研究

摘要

针对现存农用无人机变量喷雾系统响应时间较长、超调量较大、跟随效果不稳定等问题,设计一种基于单神经元PID控制的农用无人机变量喷雾系统。该系统采用传感器检测流量信息作为控制依据,运用单神经元自学习能力不断调整PID参数精确调控喷雾流量,实现变量调节快速稳定的目标。为验证本系统控制算法的实际变量控制效果,采用Matlab平台对传统PID和单神经元PID控制算法进行仿真分析;室内喷雾试验过程中,对比单神经元PID和传统PID的连续变量效果;田间试验过程中,使用流量传感器检测实际的变量喷雾效果,采用水敏纸获取雾滴沉积量分布。算法仿真结果表明单神经元PID控制算法在上升时间方面优于传统PID,延迟时间较短,无稳态误差。室内喷雾试验结果表明,采用单神经元PID进行变量控制时的喷雾变化过程稳定迅速,喷雾流量最大超调量3.88%,平均上升时间0.85 s,平均绝对误差7.13%;田间变量喷雾试验结果表明,系统平均上升时间0.87 s,喷雾量控制误差在5%以内;雾滴测试结果表明,雾滴沉积量随喷雾流量的增加呈相应增加趋势。研究结果可为变量喷雾技术的发展提供理论基础。