喷杆式喷雾机喷杆振动抑制的一类鲁棒控制研究

发布时间：2020-06-02 09:32

【摘要】：喷杆式喷雾机作为一类重要的植物保护机械,已在农业生产中得到了广泛的应用。由于农田地面的不平整性会严重影响喷杆的喷药均匀程度,为了使喷杆式喷雾机在凹凸不平的农田中更有效的进行喷药作业,对喷杆进行控制是重要的研究问题。本文选取了常用的缆绳悬架与双链接悬架两种喷雾机悬架结构进行鲁棒控制器的设计,进而达到提高喷杆喷药均匀性的目的。本文首先研究了缆绳悬架与双链接悬架的结构及其工作原理,之后选取了由实际数据得到的、较精确的两种喷杆悬架的传递函数模型。将缆绳悬架传递函数与位置控制伺服电机传递函数相结合并转换至状态空间模型,考虑到模型中存在的不确定性与外部干扰,应用鲁棒保性能控制理论进行了控制器的设计,并使系统满足了_∞性能约束。之后将双链接悬架传递函数与电动执行器传递函数相结合并转换至状态空间模型,除了考虑了模型不确定性与外部干扰以外,还考虑了执行器出现故障的情况,随后应用鲁棒_∞容错控制理论进行了控制器的设计。本文所设计的这两种控制器均在MATLAB中分别进行了仿真验证。仿真结果表明,在鲁棒保性能控制器的作用下,缆绳悬架喷杆角度与角速度的响应曲线的控制效果与被动悬架相比均有明显的改善。在鲁棒_∞控制器的作用下,即使考虑了执行器存在故障的情况,双铰链悬架喷杆角速度的响应曲线也能快速收敛,并且超调量与稳态误差均较小。由此可知,本文设计的两个鲁棒控制器对喷雾机喷杆有害振动的抑制是有效的,并且提高了喷雾机喷杆的喷雾均匀性。
【图文】：

图 2.1 一般反馈控制系统Fig. 2.1 General feedback control system设图 2.1 所示反馈系统的状态空间如下所示：

图 3.1 缆绳悬架结构示意图Fig. 3.1 Cable suspension structure diagram如图 3.1 所示为本章所采用的缆绳悬架结构示意图。与拖拉机相连的车架上装载电机、传动装置和滑轮等装置。喷杆则通过缆绳连接在滑轮上，，图中的 y 为喷杆与面的夹角。当电机处于未启动状态时，滑轮可以视为刚体。当喷杆式喷雾机在有坡度
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S491;TP273

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本文编号：2692958