精裝農(nóng)業(yè)航空作業(yè)裝置及應(yīng)用

第一章 緒論
第一節(jié) 精準農(nóng)業(yè)航空技術(shù)概述 / 004
第二節(jié) 農(nóng)用無人機裝置研究背景 / 005
第二章 農(nóng)用無人機噴頭的研制與應(yīng)用
第一節(jié) 農(nóng)用無人機噴頭施藥技術(shù)發(fā)展 / 011
第二節(jié) 農(nóng)用無人機變量施藥部件國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 / 012
一、變量施藥部件國內(nèi)研究現(xiàn)狀 / 012
二、變量施藥部件國外研究現(xiàn)狀 / 014
第三節(jié) 基于磁流變液的農(nóng)用噴頭技術(shù)研究 / 015
一、磁流變液簡介 / 015
二、磁流變液國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 / 015
三、磁流變液的磁化特性 / 016
四、磁流變液噴頭設(shè)計理論基礎(chǔ) / 018
第四節(jié) 傳統(tǒng)液力式噴頭噴施試驗及分析 / 019
一、室內(nèi)液力式噴頭試驗 / 020
二、田間液力式噴頭試驗 / 025
三、液力式噴頭應(yīng)用分析 / 037
第五節(jié) 基于磁流變液的變量噴頭研發(fā) / 038
一、噴頭機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計 / 038
二、磁場數(shù)值分析 / 041
三、線圈磁場仿真模擬 / 044
四、線圈參數(shù)的確定 / 047
第六節(jié) 基于磁流變液的變量噴頭研發(fā)的室內(nèi)測試 / 049
一、磁流變液變量噴頭流量特性 / 049
二、磁流變液噴頭霧滴粒徑特性測試 / 052
三、線圈電壓對噴頭霧滴粒徑的影響 / 055
第七節(jié) 基于磁流變液的變量噴頭研發(fā)的室外測試 / 057
一、試驗材料 / 057
二、試驗方法 / 059
三、試驗結(jié)果 / 060
第三章 農(nóng)用無人機靜電噴霧系統(tǒng)的研制與應(yīng)用
第一節(jié) 靜電噴霧技術(shù)理論研究 / 067
一、靜電噴霧技術(shù)簡介 / 067
二、霧滴荷電理論 / 067
三、靜電噴霧系統(tǒng)理論分析 / 082
第二節(jié) 國內(nèi)外靜電噴霧技術(shù)研究現(xiàn)狀 / 088
一、國內(nèi)靜電噴霧技術(shù)的研究現(xiàn)狀 / 088
二、國外靜電噴霧技術(shù)的研究現(xiàn)狀 / 091
第三節(jié) 農(nóng)用無人機靜電噴霧系統(tǒng)的設(shè)計 / 094
一、旋流式靜電噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計 / 094
二、旋流靜電噴嘴電極和電極座設(shè)計 / 096
三、高壓靜電連接方式 / 097
四、農(nóng)用無人機靜電噴霧系統(tǒng)設(shè)計 / 098
第四節(jié) 農(nóng)用無人機旋流式靜電噴霧系統(tǒng)的測試 / 098
一、旋流式靜電噴嘴霧化性能測試試驗 / 098
二、旋流靜電噴嘴荷電效果測試試驗 / 102
三、旋流靜電噴嘴沉積效果試驗 / 105
四、靜電噴霧系統(tǒng)的室外作業(yè)效果試驗研究 / 108
第五節(jié) 基于空中回路的農(nóng)用無人機航空靜電噴霧試驗臺構(gòu)建 / 112
一、航空靜電噴霧系統(tǒng)的基本組成 / 112
二、高壓靜電發(fā)生器 / 113
三、時間繼電器與開關(guān)控制電路 / 115
四、水箱的選擇 / 116
第六節(jié) 基于空中回路的農(nóng)用無人機航空靜電噴霧理論研究 / 117
一、空中回路航空靜電噴霧靜電學(xué)物理模型 / 117
二、理論驗證試驗 / 118
三、荷電霧滴軌跡探究試驗 / 124
第四章 農(nóng)用無人機作業(yè)效果室內(nèi)檢測平臺搭建
第一節(jié) 農(nóng)用無人機作業(yè)效果影響因素及檢測方法 / 131
一、霧滴粒徑 / 131
二、農(nóng)用無人機航空噴施霧滴飄移影響因素分析 / 133
三、霧滴粒徑檢測方法 / 136
第二節(jié)　室內(nèi)霧滴沉積效果試驗平臺的搭建和試驗 / 140
一、霧滴沉積效果試驗平臺機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 / 140
二、霧滴沉積效果試驗平臺機械控制系統(tǒng)設(shè)計 / 150
三、霧滴沉積效果試驗方案設(shè)計 / 162
四、室內(nèi)外霧滴沉積效果試驗極差分析 / 204
第三節(jié)　風洞風速及霧滴粒徑對噴嘴霧滴飄移的影響 / 212
一、材料與方法 / 212
二、試驗設(shè)計 / 215
三、結(jié)果與分析 / 218
第四節(jié) 風洞條件下風速及霧滴粒徑對農(nóng)用無人機霧滴飄移的影響 / 225
一、材料與方法 / 225
二、試驗設(shè)計 / 227
三、結(jié)果與分析 / 230
第五章 基于風洞平臺的無人機作業(yè)參數(shù)檢測試驗研究
第一節(jié) 風洞平臺試驗概述 / 243
第二節(jié) 國內(nèi)外農(nóng)用無人機風洞試驗研究現(xiàn)狀 / 243
一、國外農(nóng)用無人機風洞試驗研究現(xiàn)狀 / 243
二、國內(nèi)農(nóng)用無人機風洞試驗研究現(xiàn)狀 / 244
第三節(jié) 兩種類型噴頭的風洞試驗霧滴沉積效果 / 246
一、兩種類型噴頭的數(shù)值模擬仿真 / 246
二、兩種類型噴頭的風洞試驗及與模擬結(jié)果的對比分析 / 269
三、四旋翼無人機數(shù)值模擬仿真 / 278
第四節(jié) 極飛P20 植保無人機大田試驗 / 298
一、試驗設(shè)計 / 299
二、試驗結(jié)果及處理 / 301
第六章 農(nóng)用無人機風場特性檢測裝置與應(yīng)用
第一節(jié) 機械式測風法 / 309
一、風杯式測風儀 / 309
二、葉輪式測風儀 / 310
第二節(jié) 超聲波式測風法 / 310
第三節(jié) 散熱率式測風法 / 311
第四節(jié) 光學(xué)式測風法 / 312
一、激光多普勒測速 / 312
二、粒子成像測速 / 312
第五節(jié) 風壓式測風法 / 313
第六節(jié) 基于皮托管的風速檢測試驗設(shè)計 / 314
一、風速檢測系統(tǒng)總體布局 / 314
二、風速檢測系統(tǒng)設(shè)計原理 / 315
三、風速檢測系統(tǒng)設(shè)計目標 / 316
四、風速檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)部分設(shè)計 / 316
第七節(jié) 基于皮托管的傳感器設(shè)計與驗證 / 319
一、傳感器外廓風速干擾對比試驗分析 / 319
二、傳感器的誤差來源分析與修正 / 321
三、傳感器的標定試驗 / 324
四、低風速測量模型的擬合優(yōu)化 / 328
五、傳感器的一致性檢驗 / 333
第八節(jié) 基于皮托管傳感器的兩種風場檢測試驗 / 335
一、無人機旋翼風場對比檢測試驗 / 335
二、田間風場檢測試驗 / 337
三、試驗結(jié)果分析 / 339
第七章 農(nóng)用無人機風幕式防飄移裝置與應(yīng)用
第一節(jié) 氣流輔助式防飄移噴霧技術(shù) / 347
一、機械式罩蓋噴霧技術(shù) / 347
二、風送式防飄移噴霧技術(shù) / 347
三、風幕式防飄移噴霧技術(shù) / 348
第二節(jié) 風幕式防飄移噴霧技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 / 350
一、風幕式防飄移噴霧技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀 / 350
二、風幕式防飄移噴霧技術(shù)國外研究現(xiàn)狀 / 352
第三節(jié) 風幕式防飄移裝置設(shè)計 / 353
一、風幕布置筒設(shè)計 / 353
二、風機選型 / 354
三、風幕裝置連接件設(shè)計 / 356
四、電機調(diào)速器選型 / 360
五、裝置零部件加工及裝配 / 361
第四節(jié) 風幕布置筒的仿真分析 / 362
一、CFD 模擬技術(shù) / 362
二、前處理和求解 / 365
三、后處理及結(jié)果分析 / 367
四、風幕布置筒結(jié)構(gòu)優(yōu)化及仿真分析 / 371
第五節(jié) 風幕裝置性能試驗和田間試驗 / 373
一、風幕裝置性能試驗 / 373
二、田間試驗 / 376
第八章 農(nóng)用無人機授粉技術(shù)
第一節(jié) 國內(nèi)外農(nóng)用無人機水稻授粉技術(shù)研究現(xiàn)狀 / 392
一、國內(nèi)農(nóng)用無人機水稻授粉技術(shù)研究現(xiàn)狀 / 392
二、國外農(nóng)用無人機水稻授粉技術(shù)研究現(xiàn)狀 / 394
第二節(jié) 基于高速攝影機捕捉水稻花粉運動軌跡的試驗 / 394
一、設(shè)置高速攝像機參數(shù) / 396
二、粉筆灰運動圖像的獲取與處理 / 397
三、試驗分析與總結(jié) / 399
第三節(jié) 小型風洞試驗分析理論環(huán)境下的花粉運動趨勢 / 399
一、風洞氣流特性對花粉的影響 / 399
二、試驗方法 / 400
三、試驗材料與設(shè)備 / 401
四、數(shù)據(jù)采集 / 402
五、數(shù)據(jù)分析與處理 / 405
第四節(jié) 田間小型無人機水稻花粉分布試驗 / 412
一、無人機風場特性分析 / 412
二、花粉運動分析 / 413
三、試驗方案設(shè)計 / 415
四、數(shù)據(jù)采集 / 417
五、小型風洞試驗與田間小型無人機花粉分布試驗簡易分析 / 423
第九章　農(nóng)用無人機撒播技術(shù)
第一節(jié)　農(nóng)用無人機撒播技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 / 429
一、國內(nèi)農(nóng)用無人機撒播技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 / 429
二、國外農(nóng)用無人機撒播技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 / 431
第二節(jié)　農(nóng)用無人機撒播裝置的研發(fā)與設(shè)計 / 433
一、裝置總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 / 433
二、裝置關(guān)鍵部件的設(shè)計 / 433
三、裝置標準件選型 / 440
四、裝置控制系統(tǒng)元件選型 / 441
五、裝置零部件加工裝配 / 443
六、裝置工作原理 / 443
第三節(jié)　農(nóng)用無人機撒播裝置仿真技術(shù)的研發(fā)設(shè)計 / 445
一、仿真目的及仿真方法步驟 / 445
二、農(nóng)業(yè)顆粒物料的仿真構(gòu)建 / 445
三、裝置運行狀態(tài)仿真 / 448
四、裝置定點撒播仿真 / 457
五、裝置移動撒播仿真 / 465
第四節(jié)　農(nóng)用無人機撒播裝置研發(fā)的驗證 / 471
一、試驗方案設(shè)計 / 471
二、撒播裝置移動撒播試驗 / 476
第十章　多旋翼農(nóng)用無人機能源載荷匹配技術(shù)
第一節(jié)　不同類型農(nóng)用無人機簡介 / 485
第二節(jié)　電動多旋翼農(nóng)用無人機能源載荷匹配技術(shù) / 486
第三節(jié)　多旋翼農(nóng)用無人機能源載荷匹配技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 / 486
一、多旋翼農(nóng)用無人機能源載荷匹配技術(shù)國外研究現(xiàn)狀 / 486
二、多旋翼農(nóng)用無人機能源載荷匹配技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀 / 488
第四節(jié)　多旋翼農(nóng)用無人機能源載荷匹配技術(shù)模型構(gòu)建 / 492
一、定載荷多旋翼農(nóng)用無人機功率能耗模型的構(gòu)建 / 492
二、變載荷飛行作業(yè)狀態(tài)能源載荷匹配模型的構(gòu)建 / 492
第五節(jié)　多旋翼農(nóng)用無人機能源載荷匹配分析 / 493
一、能效最優(yōu)電機選擇 / 493
二、無人機能源載荷匹配優(yōu)化設(shè)計 / 493
第六節(jié)　多旋翼農(nóng)用無人機能源載荷匹配技術(shù)試驗 / 497
一、能效最優(yōu)電機選擇 / 497
二、多旋翼農(nóng)用無人機設(shè)計軟件 / 499
三、無人機能源載荷匹配優(yōu)化設(shè)計 / 500
四、功率能耗試驗驗證與結(jié)果分析 / 502
五、四旋翼無人機電機效率試驗 / 510
六、定載荷多旋翼農(nóng)用無人機耗電量試驗 / 513
七、定載荷長航時八旋翼農(nóng)用無人機續(xù)航試驗 / 515
第十一章　農(nóng)用無人機避障技術(shù)
第一節(jié)　農(nóng)用無人機避障技術(shù)研究背景 / 523
第二節(jié)　農(nóng)用無人機避障技術(shù)所涉難點、重點 / 524
一、農(nóng)田作業(yè)環(huán)境復(fù)雜 / 524
二、農(nóng)田障礙物類型復(fù)雜 / 524
三、作業(yè)視場避障分區(qū) / 525
第三節(jié)　農(nóng)用無人機避障技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 / 526
一、國外農(nóng)用無人機避障技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 / 526
二、國內(nèi)農(nóng)用無人機避障技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 / 527
三、農(nóng)用無人機避障技術(shù)的應(yīng)用 / 529
第四節(jié)　農(nóng)用無人機避障技術(shù)的研究方向 / 533
一、多種傳感器組合避障形式 / 533
二、實時性主動避障技術(shù) / 533
三、避障輔助系統(tǒng)開發(fā)及避障流程標準化 / 533
第十二章　展望
第一節(jié)　我國植保無人機現(xiàn)階段存在的問題 / 541
一、植保無人機相關(guān)技術(shù)研究滯后 / 541
二、植保無人機相關(guān)標準不足 / 542
三、植保無人機監(jiān)督管理不足 / 543
第二節(jié)　植保無人機未來發(fā)展趨勢分析 / 544
一、市場前景 / 544
二、植保無人機技術(shù)發(fā)展趨勢 / 544
三、植保無人機作業(yè)服務(wù)模式 / 545
第三節(jié)　結(jié)語 / 545
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