電動(dòng)噴霧壺系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種霧化設(shè)備，更具體的說，涉及電動(dòng)噴霧壺系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]市場上的電動(dòng)噴霧壺主要由壺體、微型自吸栗、電源、噴嘴結(jié)構(gòu)組成，通過電源為微型自吸栗提供電源，并且微型自吸栗的吸管伸入到存有藥液的壺體中，噴嘴結(jié)構(gòu)將壺體的內(nèi)部空間密封，通過微型自吸栗的工作使得藥液從噴嘴結(jié)構(gòu)中噴出，并將藥液進(jìn)行霧化?，F(xiàn)有技術(shù)習(xí)慣采用大霧滴、大容量噴霧技術(shù)，有效利用率低，更造成嚴(yán)重環(huán)境污染。霧滴在枝葉表面的沉積率越大、越均勻，農(nóng)藥利用效率越高，因此現(xiàn)代精準(zhǔn)噴霧技術(shù)以能否達(dá)到最佳沉積持留、最少藥液飄失為判斷依據(jù)。對于電動(dòng)噴霧壺系統(tǒng)的控制尤其重要，因?yàn)殡妱?dòng)噴霧壺的壺體中的藥液在使用的過程中是不斷變化的，壺體內(nèi)的空間是密閉的，由此可知在藥液噴出的時(shí)候造成藥液體積減少，從而使得噴壺中的氣壓降低，進(jìn)而影響噴嘴噴霧效果，而對于壺體內(nèi)部的恒壓控制是解決此技術(shù)難題的關(guān)鍵。
[0003]目前，中國發(fā)明專利“一種自走式噴桿噴霧機(jī)”，申請?zhí)?00620157986.4，公開了一種自走式噴桿噴霧機(jī)，包括:自走式高地隙底盤、噴桿噴霧系統(tǒng)、氣流輔助風(fēng)幕系統(tǒng)和精準(zhǔn)變量施藥系統(tǒng)，所述自走式高地隙底盤聯(lián)接并驅(qū)動(dòng)所述噴桿噴霧系統(tǒng)、氣流輔助風(fēng)幕系統(tǒng)和精準(zhǔn)變量施藥系統(tǒng)。由于采用液壓驅(qū)動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)使得風(fēng)幕出口風(fēng)量大、風(fēng)速高，有效地增大了霧滴的穿透力，同時(shí)還采用了精準(zhǔn)變量施藥系統(tǒng)，能根據(jù)需要調(diào)節(jié)噴藥量。但是上述專利均未涉及噴霧作業(yè)過程中的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)和恒壓的控制問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種手持式電動(dòng)噴霧壺進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣更可靠，同時(shí)采用PID控制，使得氣壓穩(wěn)定，提高霧化效果。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種電動(dòng)噴霧壺系統(tǒng)，包括壺體、壺蓋，壺蓋內(nèi)固定有水栗，壺蓋底部設(shè)有連通壺體的進(jìn)氣孔，還包括為水栗提供電力的電池、設(shè)置于壺體內(nèi)部用以檢測壺體內(nèi)氣壓變化并輸出模擬信號的氣壓傳感器、連接于氣壓傳感器與水栗之間用以接收傳感器的模擬信號并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理輸出控制信號給水栗的PID控制裝置，所述PID控制裝置包括用以將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器、用以進(jìn)行PID算法數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的單片機(jī)單元、將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。
[0006]優(yōu)選的，壺蓋底部下端面貼合有橡膠墊，橡膠墊封住進(jìn)氣孔下端，橡膠墊開設(shè)有進(jìn)氣縫，進(jìn)氣縫一端延伸至進(jìn)氣孔下端;壺內(nèi)和壺外氣壓平衡時(shí)，橡膠墊由于自身彈性擴(kuò)張作用使得進(jìn)氣縫兩側(cè)壁貼合，實(shí)現(xiàn)防水目的；壺內(nèi)氣壓變低時(shí)，外界氣體通過進(jìn)氣孔擠壓進(jìn)氣縫，進(jìn)氣縫受力變形并撐開，使得外界氣體進(jìn)入壺體。
[0007]通過采用上述方案，橡膠墊密封效果好，而且進(jìn)氣縫能迅速擴(kuò)張，進(jìn)氣反應(yīng)速度快，同時(shí)橡膠墊更換起來也十分方便。
[0008]優(yōu)選的，所述橡膠墊上設(shè)有與進(jìn)氣縫垂直交叉的輔助槽。
[0009]通過采用上述方案，輔助槽讓進(jìn)氣縫受力時(shí)更易張開，而且形成較大的開口，更利于快速進(jìn)氣。
[0010]優(yōu)選的，所述水栗頭部設(shè)有出水端和吸水端，出水端外壁設(shè)有密封圈槽。
[0011]通過采用上述方案，傳統(tǒng)的噴嘴通常螺紋連接在壺蓋上，噴嘴的進(jìn)水口與水栗的出水端之間通常需要配合一個(gè)連接頭實(shí)現(xiàn)密封連接，結(jié)構(gòu)復(fù)雜;通過在出水端外壁設(shè)置密封圈槽，噴嘴的進(jìn)水口與出水端可以在噴嘴螺紋擰緊在壺蓋上時(shí)，實(shí)現(xiàn)滑移插接進(jìn)行配合，并通過在密封圈槽上安裝密封圈實(shí)現(xiàn)密封，結(jié)構(gòu)更簡單緊湊。
[0012]優(yōu)選的，所述壺蓋底部設(shè)有吸水管孔，水栗吸水端連接有軟管，軟管穿過吸水管孔進(jìn)入到壺體內(nèi)，所述橡膠墊上設(shè)有對應(yīng)的通孔。
[0013]通過采用上述方案，橡膠墊可以包裹住軟管，避免了壺體內(nèi)液體通過吸水管孔進(jìn)入到壺蓋內(nèi)。
[0014]優(yōu)選的，所述軟管下端設(shè)有過濾組件。所述過濾組件包括過濾座和過濾網(wǎng)，過濾座插接在軟管下端開口，過濾網(wǎng)卡扣連接在過濾座內(nèi)。所述過濾座端面設(shè)有插頭，所述插頭由若干具有通孔的圓臺(tái)體堆疊而成，每個(gè)圓臺(tái)體底部設(shè)有一圈密封環(huán)。
[0015]一種電動(dòng)噴霧壺系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
Al:采集某一時(shí)刻壺體內(nèi)的氣壓變量c (t)和單片機(jī)單元輸出的控制變量r (t)；
A2:將變量函數(shù)構(gòu)成偏差e(k)=r(k)-c(k);
△3:設(shè)定參數(shù)8()、31、32形成控制增量，Δ u(k)=aoe(k)+aie(k-l)a2e(k_2);并將 Δ u(k)存入輸出單兀并輸出；
A4:將偏差函數(shù)時(shí)移，為下一時(shí)刻做準(zhǔn)備，即將e(k-l)變?yōu)閑(k_2)，將e(k)變?yōu)閑(k-l)，最后返回。
[0016]通過采用上述方案，通過采用增量式PID控制，由于此增量只與最近幾次的偏差采樣值有關(guān)，不需要進(jìn)行累加，因此不容易產(chǎn)生積累誤差，同時(shí)誤動(dòng)作小，對氣壓系統(tǒng)內(nèi)的氣壓大小不會(huì)造成太大的影響，在啟動(dòng)過程中容易迅速響應(yīng)。
[0017]優(yōu)選的，還包括對偏差函數(shù)的優(yōu)化處理步驟:
BI:計(jì)算偏差函數(shù)e(k)，比例項(xiàng)和微分項(xiàng)；
B2:判斷前一時(shí)刻的控制輸出函數(shù)u(k-l)與最大控制量umax、以及偏差量e(k)的正負(fù)情況，
(1)、如果u(k-l)> umax且e(k)>0,或u(k-l) < umin且e(k)〈0，則不計(jì)算積分項(xiàng)或積分項(xiàng)為O;
(2)、如果11111；[11〈11(1^-1)〈1111^叉，則計(jì)算積分項(xiàng)；
最后將比例項(xiàng)、積分項(xiàng)、微分項(xiàng)相加給控制變量，形成此時(shí)刻的控制輸出。
[0018]通過采用上述方案，可以有效抑制水栗調(diào)節(jié)壺體內(nèi)部氣壓過程中的飽和現(xiàn)象，因?yàn)樵趯?shí)際操作過程中，由于水栗器件自身具有最大轉(zhuǎn)速等參數(shù)的限制或稱為飽和，因此由于其控制量及其變化率往往被限制在一個(gè)最大和最小的范圍之內(nèi)，容易增加系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間，而通過判斷系統(tǒng)是否進(jìn)入飽和狀態(tài)，從而在進(jìn)入飽和區(qū)間后，不計(jì)算積分項(xiàng)也可以說是削弱積分項(xiàng)的累加，從而有效克服積分飽和問題。
[0019]優(yōu)選的，還包括:將控制參數(shù)進(jìn)行Z變換，形成Z傳遞函數(shù):D(z ) = Δ u( z )/E (z) =Kp(ao+aiz_1+a2z"2)/(1 _z-1)，其中，ao=2.45，ai=3.5，a2=l.25; SP控制偏量為:Au(kT)=Kp{2.45e(kT)-3.5e[(k-l)T]+1.25e[(k-2)T]}。
[0020]通過采用上述方案，可以優(yōu)化數(shù)據(jù)處理速度，將多個(gè)需要整定的參數(shù)，如:KfnKiAd通過此近似處理之后，可以簡化為對一個(gè)Kp參數(shù)的調(diào)節(jié)即可，便于控制和調(diào)試。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的爆炸圖；
圖2為本發(fā)明的壺蓋與橡膠墊的配合圖；
圖3為本發(fā)明壺蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
圖4為本發(fā)明壺蓋底部視圖；
圖5為本發(fā)明圖3中A部的放大圖；
圖6為本發(fā)明水栗與噴嘴的配合圖；
圖7為本發(fā)明橡膠墊的零件圖；
圖8為本發(fā)明過濾組件的結(jié)構(gòu)圖；
圖9為本發(fā)明控制系統(tǒng)的模型圖；
圖10為本發(fā)明控制方法的步驟框圖；
圖11為本發(fā)明控制方法數(shù)據(jù)優(yōu)化處理的步驟框圖。
[0022]【附圖說明】:1、壺體;2、壺蓋;3、橡膠墊;4、水栗;4a、出水端;4al、密封圈槽;4b、吸水端;5、蓋板;6、噴嘴;6a、進(jìn)水口；7、安裝柱;8、吸水管孔;9、進(jìn)氣孔；10、進(jìn)氣縫；11、輔助槽；12、螺絲孔；13、通孔；14、過濾組件；14a、過濾座；14b、過濾網(wǎng)；15、軟管；16、插頭；16a、圓臺(tái)體;16b、密封環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024]電動(dòng)噴霧壺通過水栗4連接抽水管對壺內(nèi)液體進(jìn)行抽液工作，電動(dòng)噴霧壺的壺體I中的藥液在使用的過程中是不斷變化的，壺體I內(nèi)的空間是密閉的，由此可知在藥液噴出的時(shí)候造成藥液體積減少，從而使得噴壺中的氣壓降低，進(jìn)而影響噴嘴6噴霧效果。
[0025]結(jié)合圖1和圖9，電動(dòng)噴霧壺系統(tǒng)包括壺體1、壺蓋2，壺蓋2內(nèi)固定有水栗4，壺蓋2底部設(shè)有連通壺體I的進(jìn)氣孔9，還包括為水栗4提供電力的電池、設(shè)置于壺體I內(nèi)部用以檢測壺體I內(nèi)氣壓變化并輸出模擬信號的氣壓傳感器、連接于氣壓傳感器與水栗4之間用以接收傳感器的模擬信號并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理輸出控制信號給水栗4的PID控制裝置，所述PID控制裝置包括用以將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器、用以進(jìn)行PID算法數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的單片機(jī)單元、將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。水栗4采用的微型直流自吸栗，同時(shí)氣壓傳感器采用的是微型的市場上有型號為MS5611或CPS130均可使用。單片機(jī)單元主要起到調(diào)節(jié)和控制水栗4的輸出，水栗4在抽水的過程中改變了壺體I內(nèi)的氣壓，從而為了提高噴霧效果，其系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)需要更加快速和氣壓恒定。所以對于進(jìn)氣結(jié)構(gòu)也是非常重要的設(shè)計(jì)。
[0026]以下結(jié)合對圖1-8對其進(jìn)氣結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步闡述。
[0027]如圖1所示，壺蓋2底部下端面貼合有橡膠墊3，橡膠墊3封住進(jìn)氣孔9下端，橡膠墊3開設(shè)有進(jìn)氣縫10，進(jìn)氣縫10—端延伸至進(jìn)氣孔9下端;壺內(nèi)和壺外氣壓平衡時(shí)，橡膠墊3由于自身彈性擴(kuò)張作用使得進(jìn)氣縫10兩側(cè)壁貼合，實(shí)現(xiàn)防水目的；壺內(nèi)氣壓變低時(shí)，外界氣體通過進(jìn)氣孔9擠壓進(jìn)氣縫10，進(jìn)氣縫10受力變形并撐開，使得外界氣體進(jìn)入壺體I。橡膠墊3密封效果好，而且進(jìn)氣縫10能迅速擴(kuò)張，進(jìn)氣反應(yīng)速度快，同時(shí)橡膠墊3更換起來也十分方便。這種電動(dòng)噴霧器一般使用的都是垂直下置式水栗4，橡膠墊3可以做成環(huán)狀套在下端凸出的圓柱上。
[0028]如圖3、4、5所示，為了便于水栗4安裝，壺蓋2上方一般可拆卸配合一個(gè)蓋板5，壺蓋2上設(shè)置安裝柱7供打螺絲，螺絲從壺蓋2底部下端面往上擰緊，實(shí)現(xiàn)隱藏式配合。
[0029]如圖6所示，水栗4頭部設(shè)有出