基于GPS的太阳能平移式喷灌机自主导航系统设计与试验.pdf

《基于GPS的太阳能平移式喷灌机自主导航系统设计与试验》 本文主要探讨了在当前农业灌溉中，如何利用太阳能和GPS技术设计一款高效、环保且成本较低的平移式喷灌机。传统的进口喷灌机虽然效率高，但高昂的成本和电力需求限制了其在偏远地区和高峰期的使用。因此，设计一种以太阳能为动力源的自主导航喷灌机成为了解决这一问题的关键。 1.1 基于GPS的太阳能平移式喷灌机自主导航系统的机械结构设计 喷灌机的机械结构设计是其硬件主体，设计时需考虑多方面因素。首先，为了满足农田多种作业需求（如喷水、喷药、喷肥等），喷头需设计成等间距分布，确保喷洒均匀。其次，采用边梁式底部支撑结构以减小占地面积，降低对作物生长的影响。此外，为提高承载能力和通过性，需科学合理设计喷灌机的外形尺寸，并选用四轮独立驱动形式，选择合适的直流电机并配备转速控制装置，根据电机和驱动装置功率选择蓄电池供电。本设计中，喷灌机左右轮距离3.36米，前后轴距离2.7米，车梁与地面距离1.3米，桁架与地面距离1.8米，选用480V、200W、1800r/min的直流电机和48V的蓄电池，轮胎则选用8.3-20的普通人字形农用轮胎。 1.2 基于GPS的太阳能平移式喷灌机自主导航系统的供电部分设计 供电部分由太阳能控制器、太阳能光伏组件和免维护蓄电池组成，为控制系统、行走驱动部分和传感器提供电能。太阳能光伏组件受光照后将光能转化为电能，当光照强度达到一定值时，输出功率能满足喷灌机的消耗功率。免维护蓄电池用于储存电能，而太阳能控制器负责控制蓄电池的充放电。设计中选择了金源电子公司的CS5M32-260太阳能板作为光伏组件，采用4块190H52阀控式全密封铅酸蓄电池串联形成免维护蓄电池。 1.3 控制系统的设计 控制系统包括GPS接收机、电子罗盘、导航控制器、转速传感器和转速控制器，各组成部分通常通过CAN总线连接。GPS接收机获取精确位置信息，电子罗盘确定方向，导航控制器根据设定路径规划行驶，转速传感器监测轮速，转速控制器调整电机速度以实现精准移动。 综上所述，该设计结合了GPS定位系统和太阳能供电技术，旨在打造一个自主导航、高效节能的平移式喷灌机，以解决现有喷灌设备在偏远地区和用电高峰期间的使用难题。这样的系统不仅降低了运营成本，而且减少了对环境的依赖，是现代农业自动化、智能化发展的一个重要方向。参考文献和专业指导将为该领域的进一步研究提供宝贵的资源。