随着现代化社会的不断发展和全球人口的激增,对水的需求量不断增加,使得淡水资源更加匮乏。农业作为需水量特别大的产业,传统漫灌方式又存在大量问题。喷灌技术,虽然有诸多的优点,同时也存在一些缺点和不足,如喷灌范围往往是固定的,且大多是圆形,同时存在着重喷和漏喷的缺陷,这在一定程度上浪费了资源。一般情况下,一块需要浇灌的区域往往都不是规则的、固定的形状,如果仍然采用传统喷灌方式,只会造成浪费水资源和电能,因此,可以直接对喷灌进行开环控制。本课题针对上述缺点和不足,对喷灌自动化及智能化技术进行研究探索,设计一款异形区域的精准喷灌系统,可任意选取喷头安装位置,无需采用测距传感器、角度传感器等测量仪器,通过变频器和步进电机调节喷射距离和角度来实现“按形喷灌”,从而达到节水节电和减少人力的目的。该喷灌系统由主控模块、调距模块、转角模块、显示模块、存储模块等构成,其中调距模块主要包括变频器和潜水电泵,转角模块主要包括步进电机和细分驱动器。本系统把异形区域划分为若干个三角形,通过调距模块和转角模块的相互配合,来采集异形区域的区域信息,每个角度值对应一个频率值。实际喷灌时,根据所采集的区域信息,在每个三角形内计算出步进电机每转一步对应的频率值,并输出给变频器。通过调节变频器输出频率就可控制喷射距离,从而实现准确的边缘喷灌。基于MATLAB/Simulink对该系统的调距模块、转角模块和主控模块进行了仿真调试。针对调距模块搭建了变频器和三相异步电机的控制模型,针对转角模块搭建了步进电机和细分驱动器的控制模型,并利用S函数编写程序计算步进电机每转一步对应要输出给变频器的频率值,也通过S函数模型将两个模块组合进行了整体仿真。仿真结果表明,该系统喷灌算法正确,设计方案可行,能够实现异形区域的精准喷灌,可以大幅提高喷灌系统的节水率和节能率。本文研究的异形区域精准喷灌系统,不仅具有广阔的应用前景,同时还具有良好的经济效益和重要的社会意义。