本發(fā)明涉及農業(yè)灌溉，尤其涉及一種基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法。

背景技術：

1、目前滴灌選用含砂率較高的地表水作為水源，可以有效緩解水資源短缺的問題，但由于滴灌系統(tǒng)使用的灌水器都較為精密和微小，因此采用含砂水便伴隨著堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，嚴重影響滴灌均勻度，使作物面臨減產問題。

2、越來越多的研究表明，動態(tài)水壓灌溉模式對滴頭抗堵塞有極好的效果。目前實現(xiàn)動態(tài)水壓的方式主要通過安裝脈沖發(fā)生裝置或者控制變頻水泵頻率這兩種方式，雖然具有良好的應用效果，并在農業(yè)灌溉中應用廣泛，但是現(xiàn)有動態(tài)水壓生成技術主要依靠外加設備，極大地增加了灌溉成本，且動態(tài)水壓生成過程波動較大，運行不穩(wěn)定。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，解決現(xiàn)有技術成本高，不穩(wěn)定的問題。

2、一方面，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，包括：

3、s1、設置目標動態(tài)水壓的生成參數(shù)；

4、s2、基于所述生成參數(shù)計算閥后壓力的最大值和最小值，并根據閥后壓力計算對應的閥體開度值，將閥體開度調節(jié)至對應的開度，生成動態(tài)水壓；

5、s3、將所述動態(tài)水壓進行處理，獲得若干離散區(qū)間，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥后壓力值、電脈沖值和閥門啟閉速率；

6、s4、根據所述閥后壓力值、電脈沖值和閥門啟閉速率，控制步進電機進行閥門啟閉調節(jié)，判斷裝置運行時間是否超過所述生成參數(shù)中的動態(tài)水壓生成周期；

7、s5、若未超過所述動態(tài)水壓生成周期，則重復s3-s4，若等于或超過所述動態(tài)水壓生成周期，則返回s1開始下一個周期。

8、優(yōu)選地，計算所述閥后壓力的最大值和最小值的方法為：

9、a＝hmax-hmin?(1)

10、

11、式中，a為動態(tài)水壓振幅，m；hmax為最大閥后壓力值，m；hmin為最小閥后壓力值，m；為閥后壓力平均值，m；

12、將式(1)、式(2)聯(lián)立，計算所述閥后壓力的最大值和最小值。

13、優(yōu)選地，根據所述閥后壓力計算對應的閥體開度值的方法為：

14、lre＝a1h2+b1h+c1(3)

15、式中，lre為閥體開度值；h為閥后壓力值，m；a1、b1、c1分別為開度計算參數(shù)。

16、優(yōu)選地，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥后壓力值的方法為：

17、

18、式中，hi為某時刻的閥后壓力值，m；ti為截止某時刻時的裝置運行時間，s；ω為動態(tài)水壓生成周期，s；a為動態(tài)水壓生成振幅；hmin為最小閥后壓力設定值。

19、優(yōu)選地，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的電脈沖值的方法為：

20、k＝a2lre-b2?(5)

21、式中，k為電脈沖值；a2、b2為電脈沖計算參數(shù)，lre為閥體開度值。

22、優(yōu)選地，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥門啟閉速率的方法為：

23、

24、式中，vi為ti時刻的閥門啟閉速率，pulse/s；ki為ti時刻的閥門電脈沖，pulse；ki+1為ti+1時刻的閥門電脈沖，pulse。

25、優(yōu)選地，判斷裝置運行時間是否超過所述生成參數(shù)中的動態(tài)水壓生成周期的方法為：

26、對計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥門啟閉速率的公式進行泰勒展開，對時間節(jié)點求取三角函數(shù)值，獲得計算結果，基于計算結果判斷裝置運行時間是否超過生成參數(shù)中的動態(tài)水壓生成周期。

27、優(yōu)選地，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥門啟閉速率的公式進行泰勒展開的方法為：

28、

29、式中，t′為周期計算系數(shù)，σ為泰勒展開式中的高階無窮小。

30、另一方面，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成裝置，包括：

31、蓄水池、電動球閥、水泵、plc控制器、控制終端、流量計、角式平板閥和壓力傳感器，其中，所述水泵與所述蓄水池連接，所述流量計與所述水泵連接，所述角式平板閥與所述流量計之間連接有第一壓力傳感器，所述角式平板閥與所述電動球閥之間連接有第二壓力傳感器，所述電動球閥另一端連接所述蓄水池，所述plc控制器控制所述角式平板閥的開度調節(jié)控制并監(jiān)測各個設備的運行數(shù)據，所述控制終端連接所述plc控制器。

32、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術效果：

33、本發(fā)明提供了一種基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，該方法依據用戶需求設置最大閥后壓力、最小閥后壓力，計算得到所需振幅和振動周期，依據閥后壓力與調節(jié)周期時間的關系式，控制電動調節(jié)閥步進電機的啟閉速率，從而生成動態(tài)水壓。

34、本發(fā)明不僅可作為動態(tài)水壓生成新方法，同時解決了現(xiàn)有農業(yè)灌溉動態(tài)水壓生成成本高，運行不穩(wěn)定的問題。

技術特征：

1.一種基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，計算所述閥后壓力的最大值和最小值的方法為：

3.根據權利要求1所述的基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，根據所述閥后壓力計算對應的閥體開度值的方法為：

4.根據權利要求1所述的基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥后壓力值的方法為：

5.根據權利要求4所述的基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的電脈沖值的方法為：

6.根據權利要求5所述的基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥門啟閉速率的方法為：

7.根據權利要求6所述的基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，判斷裝置運行時間是否超過所述生成參數(shù)中的動態(tài)水壓生成周期的方法為：

8.根據權利要求7所述的基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥門啟閉速率的公式進行泰勒展開的方法為：

9.一種基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成裝置，用于實現(xiàn)權利要求1-8任一項所述的基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，其特征在于，包括：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于電動調節(jié)閥的正弦函數(shù)動態(tài)水壓生成方法，包括：S1、設置目標動態(tài)水壓的生成參數(shù)；S2、基于生成參數(shù)計算閥后壓力的最大值和最小值，并根據閥后壓力計算對應的閥體開度值，將閥體開度調節(jié)至對應的開度，生成動態(tài)水壓；S3、將動態(tài)水壓進行處理，獲得若干離散區(qū)間，計算每個離散區(qū)間內各時間節(jié)點的閥后壓力值、電脈沖值和閥門啟閉速率；S4、控制步進電機進行閥門啟閉調節(jié)，判斷裝置運行時間是否超過動態(tài)水壓生成周期；S5、若未超過動態(tài)水壓生成周期，則重復S3?S4，若等于或超過動態(tài)水壓生成周期，則返回S1開始下一個周期。本發(fā)明采用電動調節(jié)閥為調節(jié)機構，利用閥門的啟閉速率，實現(xiàn)動態(tài)水壓的自動生成。

技術研發(fā)人員：朱德蘭,張廷寧,李釗,王亞利,朱金福
受保護的技術使用者：西北農林科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19