圓形PWM變量噴灌機噴灌特性的仿真研究

摘要：變量噴灌(Variable Rate Irrigation,VRI)是精準農業的一個重要分支,目前的發展方向是單噴頭變量噴灌(Individual Sprinklers VRI,IS-VRI),即每個噴頭均采用脈寬調制(Pulse Width Modulation, PWM)變量技術控制水量。為此,通過分析面向IS-VRI應用的圓形PWM變量噴灌機在噴灌過程中水量累積的過程后,數值仿真研究了PWM脈沖占空比、PWM脈沖周期、噴灌機行進角速度及噴頭離圍轉中心距離4個參數對噴灌均勻性及噴灌水深誤差的影響規律。采用Nelson R3000噴頭的圓形PWM變量噴灌機數值仿真結果表明:噴灌水深與噴灌機行進角速度和噴頭離圍轉中心距離成反比,與PWM脈沖占空比成正比,與PWM周期存在較弱的負相關關系;PWM周期和噴灌機行進角速度越小,噴灌均勻性越好,當PWM周期取10s或行進角速度取1(°)/min時,徑向和周向克里斯琴森均勻系數均可達到75%和80%以上;噴灌水深誤差主要出現在噴灌機中間段的徑向水深誤差上,約為8%,其余誤差均在5%以下,水深誤差可以通過調整PWM脈沖占空比補償消除。