大棚无线遥控电动微耕机的控制系统研究

发布时间：2017-05-10 08:08

  本文关键词：大棚无线遥控电动微耕机的控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着生态农业的发展,对大棚农机作业的要求越来越高,因此大棚电动微耕机的研究极具现实意义。本文将嵌入式分布式控制技术用于大棚电动微耕机的控制系统,研究面向大棚微耕机的基于CAN总线的嵌入式分布式控制系统。论文围绕大棚电动微耕机控制系统的应用进行了研究开发。完成了电动微耕机控制系统中控制单元和无线遥控端的部分硬件开发,搭建了一个嵌入式分布式控制系统平台。系统独立的控制单元使系统更可靠,每个控制单元都单独地去开发相应的功能,简化了软件的设计。同时,采用CAN总线接口标准,有利于系统扩展,解决了传统的集中式控制系统的不足。基于所构建的嵌入式分布式控制系统平台,结合大棚环境的作业要求,论文研究了主控制协调器、遥控控制(MPS-ECU)、动力控制(CTR-ECU)、电机控制(Motor-ECU)和电源管理(BMS-ECU)等五个功能的模块的实现。主控制协调器在CAN总线上作为主节点,主要起到决策和任务调度的作用;遥控控制单元是遥控指挥电动微耕机运动和作业的模块;动力控制单元是用于控制电动微耕机旋耕刀作业的模块。在微耕机行走转向控制方面,采用四驱电子差速转向控制方法,提出了采用了模糊控制PID算法实现四轮毂电机闭环调速控制策略。进行了微耕机控制的初步试验,通过实验测试,证明该系统传输信息快捷实时,数据传输稳定,验证了系统所设计的功能模块。
【关键词】：分布式控制系统 CAN总线 微耕机 PID控制
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S625.3;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题研究背景和意义8-9
• 1.3 电动微耕机概述9-10
• 1.4 本文研究内容和结构安排10-11
• 1.5 本章小结11-12
• 第2章 电动微耕机控制系统整体方案12-20
• 2.1 电动微耕机的系统需求分析12
• 2.2 电动微耕机的系统总体结构12-13
• 2.3 电动微耕机的系统硬件设计方案13-18
• 2.3.1 CAN网络节点的一般结构13-14
• 2.3.2 节点硬件设计方案14-15
• 2.3.3 无线收发单元硬件设计方案15-16
• 2.3.4 电机选型16-18
• 2.4 电动微耕机的系统软件设计方案18-19
• 2.4.1 节点软件设计方案18
• 2.4.2 无线遥控模块软件设计方案18-19
• 2.4.3 电机控制模块软件设计方案19
• 2.4.4 动力控制模块软件设计方案19
• 2.5 本章小结19-20
• 第3章 电动微耕机控制系统硬件设计20-29
• 3.1 STM32f107VC简介20-21
• 3.2 基于MSP430F149和CC1101的无线模块硬件设计21-25
• 3.2.1 MSP430F149简介21
• 3.2.2 基于TP4057的电源模块电路设计21-22
• 3.2.3 串口通讯电路22-23
• 3.2.4 JTAG接口电路23
• 3.2.5 无线收发模块电路23-25
• 3.3 电动微耕机的电机简介25-28
• 3.3.1 电动微耕机的轮毂电机简介25-26
• 3.3.2 动力模块无刷直流电机简介26
• 3.3.3 轮毂电机驱动器简介26-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第4章 电动微耕机控制系统软件设计29-62
• 4.1 主控制节点软件设计29-32
• 4.1.1 主控制节点软件流程29
• 4.1.2 CAN通信软件设计29-32
• 4.2 微耕机无线遥控模块软件设计32-37
• 4.2.1 串口模块的软件设计32-33
• 4.2.2 无线通讯的软件开发33-37
• 4.3 电动微耕机电机驱动控制模块控制策略研究37-43
• 4.3.1 电子差速转向原理37-38
• 4.3.2 四轮独立驱动滑移转向模型38-41
• 4.3.3 电子差速控制策略41-43
• 4.4 模糊PID控制器的设计43-52
• 4.4.1 PID控制43-45
• 4.4.2 自适应模糊PID控制器45-46
• 4.4.3 基于Matlab的模糊PID控制器和精典PID仿真对比46-52
• 4.5 电动微耕机的四轮毂电机控制软件设计52-60
• 4.5.1 轮毂电机控制主程序52-54
• 4.5.2 速度环运算54-57
• 4.5.3 中断服务子程序57-60
• 4.6 电动微耕机的动力控制模块软件设计60-61
• 4.7 本章小结61-62
• 第5章 电动微耕机控制系统测试及运行实验62-68
• 5.1 电动微耕机的控制系统测试62-63
• 5.1.1 控制系统通讯测试62-63
• 5.2 电动微耕机的运行测试63-66
• 5.2.1 电动微耕机无线遥控测试63
• 5.2.2 电动微耕机直线行驶测试63-65
• 5.2.3 电动微耕机的转弯测试65-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第6章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 附录74
• 1. 攻读硕士研究生期间发表的学术论文74
• 2. 硕士论文研究期间参与的项目74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陵鹏;陵鹏牌多功能微耕机[J];山西农机;2000年04期

2 陈守朴;南安市召开新型微耕机推广现场会[J];福建农机;2001年01期

3 赵朝霞;微耕机可在西双版纳推广应用[J];云南农业科技;2001年06期

4 李林;微耕机推广前景浅析[J];云南农业;2001年02期

5 但国李;微耕机维护保养与安全操作[J];云南农业;2001年03期

6 但国李;微耕机维护保养及安全操作[J];云南农业;2001年09期

7 但国李;;微耕机故障2例[J];农业机械;2002年02期

8 肖景汤;福建省微耕机推广展望与举措[J];福建农机;2002年03期

9 ;多功能微耕机[J];农业装备技术;2002年04期

10 ;多功能微耕机[J];山东农机;2002年03期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 李源俸;陈毅培;苏芸;;微耕机在我国设施农业中的应用与发展建议[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）[C];2008年

2 张柯柯;张富贵;卢剑锋;;坡地用微耕机的研究与设计[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

3 梁学强;;小型喷施机的开发研究[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（下册）[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 庆斌;发展潜力巨大 微耕机市场日趋旺盛[N];中国工业报;2006年

2 庆斌;微耕机市场日趋旺盛[N];现代物流报;2006年

3 姚语　王琦;我一见这微耕机就挪不动脚咧![N];咸阳日报;2008年

4 刘宗和;微耕机具俏山村[N];巴中日报;2009年

5 牛忙;微耕机“咬人”谁之过[N];玉溪日报;2009年

6 本报记者 何苗;多力多:品牌和质量铸造未来[N];中国农机化导报;2010年

7 本报记者 何苗 刘铭超 通讯员 黄斌;微耕机操作:机小“危”力大[N];中国农机化导报;2011年

8 本报记者 杨雪;“农耕乐”试水微耕机保险[N];中国农机化导报;2011年

9 本报记者 杨鸿博;微耕机:小“块头”有大市场[N];中国农机化导报;2011年

10 记者 杨杰;合盛第一台微耕机14年后回“娘家”[N];中国农机化导报;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 谢杭佳;微耕机振动试验与分析[D];西南大学;2015年

2 李博;微耕机耕深自动控制系统的设计与研究[D];西南大学;2015年

3 康松林;微耕机刀具的有限元分析及优化[D];重庆理工大学;2015年

4 杨红艳;微耕机宽型水田轮作业过程的仿真试验研究[D];广西大学;2015年

5 赵润华;蔬菜温室大棚微型旋耕机的研制[D];山东农业大学;2015年

6 胡涛;基于有限元微耕机刀片性能研究与样机试验[D];江西农业大学;2015年

7 杜昌盛;棚室电动微耕机设计[D];湖北工业大学;2016年

8 李坤明;大棚无线遥控电动微耕机的控制系统研究[D];湖北工业大学;2016年

9 张季琴;山地微耕机若干部件的设计与牵引附着性能试验研究[D];西北农林科技大学;2011年

10 史强;微耕机动力自动供给控制系统的研究[D];西南大学;2012年

  本文关键词：大棚无线遥控电动微耕机的控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：354333