植保机作为智慧农业精细化生产管理的有力工具,在农作物综合防治方面应用广泛,特别是对于精准按需施药的喷施流量控制环节发挥着重要的作用。在田间喷施作业的过程中,由于药液管道的泄漏量、药液的液体体积弹性模量等参数受植保机工况变化的影响较大,并且喷施系统客观存在元件磨损老化、喷头堵塞和液压油泄露等难以估计的复杂情况,当前植保机普遍存在着粗放式喷施以及对施药流量的调整响应滞后现象,引起药液浪费和环境污染等问题。本文针对以柱塞泵为核心的植保机喷施系统进行研究,充分考虑田间复杂多变的作业环境下喷施系统的不确定性,深入研究植保机的喷施流量精准控制,根据不同层次和农艺标准的植保机市场需求,设计植保机变流量喷施控制器。首先,分析了喷施系统不确定性产生的来源以及柱塞泵主轴与植保机动力轴同轴连接驱动方式对喷施参数的影响。选取柱塞泵变量活塞的位移和速度、变量斜盘的受力,以及电液伺服阀的阀芯位移为状态变量,以参数摄动的形式建立了考虑不确定性和外部扰动的喷施系统四阶状态空间模型。其次,针对结构简单的直接以柱塞泵排量调整喷施流量的低成本植保机,设计了鲁棒性强的喷施流量控制器,弥补了传统PID控制方法对于参数摄动等不确定性较为敏感的不足。对鲁棒稳定性进行了证明,并转化为满足鲁棒H_?性能指标的线性矩阵不等式求解控制器参数。在此基础上,对于特定的农艺指标需要保持喷雾压力在某一恒定值以保障喷嘴雾化分布效果的需求,继续研究更高工艺品质的恒压变流量喷施控制。根据在恒定的压差下流量正比于阀口开度的特性,提出了由柱塞泵保持喷雾压力稳定,并配合电动调节阀的阀口开度调整来实现恒压变流量喷施的控制方法。以调节阀的开度误差及其变化率为依据制定模糊规则,设计了阀口开度的模糊自整定PID控制器,对药液管道的节流条件进行调整。最后,对上述变流量喷施控制方法进行仿真验证,模拟了多种工况下植保机变流量喷施的过程。结果表明所设计的控制系统响应速度快且具有较强的鲁棒性,满足了在一定范围参数摄动和外部扰动下,不同成本和农艺指标植保机的智慧农业精准变流量喷施需求。实现了针对结构简单的低成本植保机根据行驶速度实时精准的对喷施流量进行调节,以及针对更高品质农艺需求的植保机根据作业环境信息综合决策并进行恒压变流量喷施的控制,有效地提高了农药利用率。