大型马铃薯喷杆式喷药机因具有喷药质量好、续航时间长以及喷药效率高等优点,成为农户马铃薯喷药作业的首选。但是,我国大型马铃薯喷杆式喷药机自动化程度不高,其变量喷药和喷杆平衡技术差,造成喷药质量差,农药利用率低。因此,为保证好的喷药质量,本文基于喷幅达22米的3WP-1200型马铃薯喷杆式喷药机,对变量喷药和喷杆平衡技术进行研究。其主要研究内容与结论如下:(1)变量喷药控制系统的设计。针对该喷药机在喷药过程中喷药方式不合理、控制方式单一等问题,设计了一种多回流式变量喷药控制系统。该控制系统可根据喷药机行驶速度来调节比例控制阀,通过改变回流口的开口度改变喷药流量,实现变量喷药。该控制系统分5路控制所有喷头,每一路可单独控制开断,一路或几路断开的同时可打开相对应回流口,使系统在不改变流量的情况下,其余喷头喷药量不变;多回流式的控制方法使系统压力更稳定,控制精度更高。同时对系统的软件和硬件进行设计,建立了变量喷药控制系统。(2)喷杆平衡控制系统的设计。为防止喷杆倾斜影响喷药效果、刮伤作物或对喷杆产生损坏,设计了一套喷杆平衡控制系统,来保证喷杆位姿平衡。该系统采用了5个超声波测距传感器和1个角度传感器,通过检测喷杆距目标的高度和喷杆绕铰接处转动的角度等信息,综合控制油缸伸缩,保证喷杆距目标高度在一个合理范围内,实现喷杆平衡。同时,对该喷药机总体结构、喷杆平衡液压系统原理以及机械调控过程进行了设计分析,并给出了系统软件与硬件的设计,建立了喷杆平衡控制系统。(3)基于上述控制系统研究,对变量喷药和喷杆平衡控制系统进行了相关性能试验。变量喷药试验主要包括液位标定试验、流量控制精度试验以及喷药量控制精度试验;液位标定试验中,药液容积标定模型决定系数R~2为0.994;流量控制精度试验中,单个喷头的目标流量与实际流量相对误差不大于4.1%;喷药量控制试验中,喷药流量可随速度变化而变化,但其设定喷药量与实际喷药量相对误差在6%以内,实现了变量喷药,且控制精度高。喷杆平衡控制试验主要包括高度检测控制精度试验、喷杆升降控制试验和两侧喷杆平衡控制试验;高度检测控制精度试验中,超声波测距传感器检测高度值与实际高度值相对误差不大于2.33%;喷杆升降控制试验和两侧喷杆平衡控制试验中,系统对喷杆高度的变化可快速响应,可以有效使喷杆高度始终保持在一个合理范围内,且高度调节阈值越小,控制精度越高。