Predictive control of field sprayer liquid system
Author
Lang, Søren
Term
4. semester
Education
Publication year
2024
Submitted on
2024-05-31
Pages
45
Abstract
Marksprøjter udbringer planteværn og gødning ved at pumpe væske fra en tank ud gennem mange små dyser langs en lang bom. Moderne sprøjter kan automatisk tænde og slukke grupper af dyser afhængigt af placeringen for at reducere kemikalier og undgå overlap. Hver tænd/sluk-handling giver dog tryksvingninger i bommen. I dette projekt blev modelprædiktiv regulering (MPC), en styringsmetode der bruger en model til at forudsige den nære fremtid, afprøvet for at holde bomtrykket stabilt og forudse disse forstyrrelser. To varianter blev undersøgt: en ikke-lineær regulator baseret på en ikke-lineær tilstandsrum-model og en lineær regulator baseret på en tidsvarierende lineær tilstandsrum-model. Den ikke-lineære regulator blev fravalgt på grund af lang beregningstid. I simuleringer opfyldte den lineære regulator kravene i ISO 16119-2 og blev derfor evalueret på et forsøgsanlæg, der efterligner en marksprøjte. På anlægget opfyldte den lineære regulator ikke standardens krav på grund af de antagelser, der blev brugt til at linearisere modellen.
Field sprayers apply crop protection and fertilizers by pumping liquid from a tank through many small nozzles along a long boom. Modern machines can automatically switch groups of nozzles on and off based on location to reduce chemicals and prevent overlap. However, each switch causes pressure fluctuations in the boom. This thesis tested model predictive control (MPC), a control method that uses a model to predict near-future behavior, to keep boom pressure stable and anticipate these disturbances. Two versions were examined: a nonlinear controller based on a nonlinear state-space model, and a linear controller based on a time-varying linear state-space model. The nonlinear controller was discarded because it took too long to compute. In simulations, the linear controller met the ISO 16119-2 requirements, so it was evaluated on a test rig that emulates a field sprayer. On the rig, the linear controller did not meet the standard’s requirements because of the assumptions used to linearize the model.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Sprøjte ; MPC ; Regulering ; Væske ; Modellering ; Væskemodellering
Documents