农业机械学报

作者：谭玉磊，张景，陈金成，潘峰，纪超，赵岩

单位：石河子大学;新疆农垦科学院,新疆农垦科学院;农业农村部西北农业装备重点实验室,新疆农垦科学院;农业农村部西北农业装备重点实验室,新疆农垦科学院,新疆农垦科学院;农业农村部西北农业装备重点实验室,石河子大学;农业农村部西北农业装备重点实验室,

关键词：苹果树冠层;自动仿形;精准施药;自适应卡尔曼滤波算法;位置式PID算法

基金：兵团科技合作计划项目（2022BC007）、兵团科技创新人才计划项目（2021CB035）、兵团英才支持计划青年项目和石河子大学国际科技合作推进计划项目（GJHZ202404）

针对传统果树喷雾作业药液利用率低、喷施均匀性差的问题，以新疆常规种植果园苹果树为作业对象，设计了一种苹果树冠层摇臂式仿形对靶施药控制系统。通过多路超声波传感器阵列获取苹果树冠层外形信息，采用自适应卡尔曼滤波算法减小测量误差，准确反映树冠边界信息，采用位置式PID闭环控制算法动态调控仿形臂精准包络果树冠层，实现了准确仿形。在新疆维吾尔自治区玛纳斯县常规种植苹果园进行了仿形臂最大定位偏差测定试验，结果表明：超声波传感器各点位距离果树冠层0.6、0.8、1.0m处的仿形臂最大定位偏差分别为32、41、48mm，最大定位偏差率不超过5.33%。以平均雾滴密度、平均雾滴沉积量、药液附着率和施药变异系数作为量化指标，进行了苹果树冠层仿形对靶施药控制系统作业效果验证试验。结果表明：仿形对靶施药平均雾滴密度为 72.4个/cm2，平均雾滴沉积量为2.03μL/cm2，药液附着率为49.8%，施药变异系数为26.4%。相同作业条件下与定距对靶施药相比，仿形对靶施药的平均雾滴密度、平均雾滴沉积量、药液附着率分别提升64.2%、40%、29.7%，施药变异系数下降42.5%，提升了药液利用率与施药均匀性。

来源：2025年第9期

《农业机械学报》期刊编辑部

查看农业机械学报杂志2025年第9期