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摘要
基于脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)技术的变量喷灌机虽然能实现更精细的地块水分管理,但因实现变量的电磁阀的持续开闭动作,喷灌机主输水管道内流量呈现持续的阶跃变化,进而导致变量喷灌过程中存在压力脉动和机械激振现象。该研究基于Matlab/Simulink,对基于PWM技术的大型变量喷灌机在变量喷灌过程中的压力脉动进行了研究分析及改善优化。针对已研制的基于PWM技术的大型变量喷灌机实体系统,首先构建了其关键器件和整机的水力模型,并验证了模型的正确性。然后基于所建模型,对变量喷灌机的压力脉动进行了分析,得到了变量喷灌过程中的压力脉动规律,进而提出了PWM脉冲相位错开的缓减方法,并介绍了该方法的3种具体实施方式,即"站间"错相、"站内"错相和"站间+站内"错相。最后在实现了PWM脉冲相位错开的变量喷灌机整机水力模型上进行仿真分析,证明了所提3种错相方式均可明显减小变量喷灌过程中的压力脉动幅度,同时也可有效提高泵站的利用率。此外,通过在实现了PWM脉冲相位错开的变量喷灌机实体系统上开展田间试验,进一步验证了所提PWM脉冲相位错开方法对于缓减压力脉动和机械激振的有效性。且田间试验结果表明,在采用PWM脉冲相位错开方法时,变量喷灌机仍然具有较好的喷洒均匀性和变量灌溉控制误差。该研究成果不仅能为基于PWM技术的变量喷灌提供较平稳的压力条件从而保障变量喷灌控制精度,还能减小因压力脉动引起的机架激振从而保障设备安全。
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