我国每年因农作物和林场植被感染病虫害导致的经济损失巨大,传统植保作业方式速度慢、效果差,农业和林业的病虫害防治问题日益突出。农药在病虫害防治过程中起到至关重要的作用,但农药使用量过大带来了农药利用率低、农产品农药残留超标、环境污染等问题也不可忽视。农业航空变量施药技术可有效解决上述问题,它的突出优点主要表现在速度快、效率高、质量好、成本低,对突发病虫害能够有效地进行应急处理,并可以有效提高农药的利用率,减少农药浪费,降低农药残留量。本文采用PID控制算法,以电动球阀开关作为变量调节执行机构,对有人直升机机载变量施药控制系统进行设计与研发,主要研究内容及结论总结如下:（1）针对我国精准农业中变量施药技术的发展现状与需求,开展了有人直升机机载变量施药控制系统的整体方案设计,确定了变量施药控制系统的设计目标与系统构成,对系统的工作原理、变量施药控制算法、GPS数据获取和解析、控制器与导航终端通信协议进行了深入的研究,为变量施药控制系统的开发奠定了理论基础。（2）完成了有人直升机机载变量施药控制系统硬件部分的设计与构建,其中包括变量施药控制系统药液管道的设计,控制器硬件电路设计和PCB电路板的绘制,以及控制器外壳和按键面板的设计,实现了变量施药控制系统预期设计的功能。（3）开发了变量施药控制系统的软件控制程序和上位机程序,上位机软件包括航空施药精准变量控制软件、航空施药精准变量控制设备模拟软件和NCS位置模拟器软件,实现对控制器进行GPS数据的模拟输入,完成机载变量施药控制器与机载导航终端数据通讯的模拟,为变量施药控制器与机载导航终端进行系统集成奠定基础。（4）完成了有人直升机机载变量施药控制系统试验平台的搭建,分别从系统的有效性、稳态误差和动态响应方面进行了试验,并进行试验数据的处理和分析。验证试验结果表明,有人直升机机载变量施药控制系统能够实现预期功能,目标施药量在3.5～11.5 L/hm2的范围内,实际施药量与目标施药量的相对偏差控制在5%以内,说明系统能够满足流量调节的精度要求;实际的施药量能够快速达到目标施药量的值,并且飞机飞行速度在90～160 km/h范围内变化的过程中,实际的施药量在目标施药量上下0.5 L/hm2范围内波动,能够满足随飞机速度变化实时调节施药流量的要求,以及满足单位面积作业区域内施药量基本恒定的作业质量要求。