植保机喷杆位置嵌入式控制器设计与实现
发布时间：2022-01-27 06:45
在农业生产中作物病虫害的化学防治是保障高产、稳产的重要方式。大型植保机械喷杆式喷雾机的使用,大幅提高了农药的喷药效率和喷药精准度。由于农田环境复杂喷雾机在喷药作业过程中,很小的外部激励都会引起喷杆位置发生变化,导致喷杆位置过高或过低,造成农药喷雾不均。为保证喷施药液的均匀性,植保机喷杆系统位置控制显得极为重要。因此,为了更好的保持喷杆系统位置与冠层之间的相对高度,结合智能控制算法,设计开发了基于嵌入式系统的植保机喷杆位置控制系统。本文的主要研究工作如下:通过对植保机喷杆系统整体结构的分析,充分考虑喷杆系统中液压缸和伺服阀的动态特性,建立喷杆系统的数学模型,设计了模糊PID智能控制算法,改善了植保机喷杆在喷雾作业过程中,喷杆系统受到外界不确定干扰时,喷杆的设定位置能够实时保持与植物冠顶的相对高度,实现仿形控制。结合喷杆系统整体结构和智能控制算法,为了工程化实现,设计喷杆位置嵌入式控制器。在硬件系统方面,采用STM32F103RBT6作为控制器主控芯片,设计了稳压整流电路、显示电路、输入输出电路及放大电路等;在软件系统方面,利用嵌入式系统开发环境,开发了显示、人机交互等各功能软件模块,以及...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大型宽幅喷杆式喷雾机Fig.1.1Largewidespraysprayerboom
如图 1.2所示。喷杆翻转是指喷杆以植保机车身为中心点喷杆两端在垂直面内上下晃动如图1.2(a)；喷杆偏转是指喷杆以车身为固定点在水平面上喷杆两端一前一后平行晃动如图1.2(b)；喷杆振荡则是指喷杆以车身为固定点在水平面内喷杆两端同时发生上下摆动如图 1.2(c)。喷杆喷雾机作业时喷杆运动方式可以分为垂直面运动和水平面运动。翻转运动是喷杆的垂直面运动，水平面运动包括偏转和振荡[13]。喷杆喷雾机在农田进行农药喷雾作业时，喷杆的三种运动（翻转、偏转和振荡）都会发生。造成喷杆运动产生的因素有很多，主要的因素来自于喷雾机的行进速度、土地凹凸、农药箱药液晃动、轮胎气压等[14]。为了得到喷杆运动产生的具体因素，国内外学者对此进行了多方面的研究。1.2.1 国内研究现状20 世纪中期，我国植保机械行业开始逐步发展，为农作物的病虫害防治做出了积极响应，为实现粮食、蔬菜和水果等作物的高产稳产做出了有力的保障[15]。20 世纪 70年代，农业机械的种类少、机械型号相对单一。只有背负式喷雾器和脚踏式喷雾器，全部都靠人力手动操作完成，已经无法满足不同作物、不同病虫害防治的需要[16]。随着农业机械技术的快速发展，我国的农作物植保机械化有了很大的提高，机动植保机械数量有了大幅增加，种类不再单一，而且机械性能也在不断改进，机械的作业面积不断增大，高效的植保机械技术开始得到了广泛的应用[17]。80 年代前后，我国开始利用较为先进的 RS(遥感技术)和 GIS(地理信息系统)对种植面积较大的农作物如:玉米、棉花、小麦和各种蔬菜水果等作物的施药技术开始进行系统研究
通过泰勒展开对式（2.3）线性化，得L Q v C LQ K x K P益；力系数；量；知，选择伺服阀频宽远高于系统固有频率的伺服芯位移vx 与控制电压 u 关系如下：1vv vv vkx x u ；
【参考文献】：
期刊论文
[1]植保机械喷杆位置控制器设计[J]. 李树江,夏彬,苏锡辉,王向东. 农机化研究. 2019(06)
[2]2018年全国农作物重大病虫害呈重发态势[J]. 杨光. 农药市场信息. 2018(02)
[3]2018年全国农作物重大病虫害呈重发态势[J]. 杨光. 农药市场信息. 2018 (02)
[4]我国植保机械和施药技术的现状问题及对策[J]. 孙玉强. 农业与技术. 2017(18)
[5]双钟摆主被动悬架式大型喷雾机喷杆动力学仿真与试验[J]. 崔龙飞,薛新宇,丁素明,顾伟,陈晨,乐飞翔. 农业机械学报. 2017(02)
[6]我国植保机械化发展研究[J]. 秦海生. 时代农机. 2016(04)
[7]自适应鲁棒控制器设计新方法在电液伺服系统中的应用[J]. 陈光荣,王军政,汪首坤,赵江波,沈伟,李静. 自动化学报. 2016(03)
[8]高地隙喷杆式与隧道式一体喷雾机的设计与试验[J]. 苑进,赵新学,李明,闫晓海,刘雪美. 农业工程学报. 2015(S2)
[9]基于模糊逻辑的液压伺服位置控制系统研究[J]. 徐兴元,林青松,蔡远利. 计算机仿真. 2015(08)
[10]喷杆式喷雾机喷杆高度及平衡在线调控系统[J]. 魏新华,邵菁,缪丹丹,李林,解晓薇. 农业机械学报. 2015(08)
硕士论文
[1]喷杆高度自动调节系统设计与试验研究[D]. 王松林.西北农林科技大学 2014
本文编号：3611978
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大型宽幅喷杆式喷雾机Fig.1.1Largewidespraysprayerboom
如图 1.2所示。喷杆翻转是指喷杆以植保机车身为中心点喷杆两端在垂直面内上下晃动如图1.2(a)；喷杆偏转是指喷杆以车身为固定点在水平面上喷杆两端一前一后平行晃动如图1.2(b)；喷杆振荡则是指喷杆以车身为固定点在水平面内喷杆两端同时发生上下摆动如图 1.2(c)。喷杆喷雾机作业时喷杆运动方式可以分为垂直面运动和水平面运动。翻转运动是喷杆的垂直面运动，水平面运动包括偏转和振荡[13]。喷杆喷雾机在农田进行农药喷雾作业时，喷杆的三种运动（翻转、偏转和振荡）都会发生。造成喷杆运动产生的因素有很多，主要的因素来自于喷雾机的行进速度、土地凹凸、农药箱药液晃动、轮胎气压等[14]。为了得到喷杆运动产生的具体因素，国内外学者对此进行了多方面的研究。1.2.1 国内研究现状20 世纪中期，我国植保机械行业开始逐步发展，为农作物的病虫害防治做出了积极响应，为实现粮食、蔬菜和水果等作物的高产稳产做出了有力的保障[15]。20 世纪 70年代，农业机械的种类少、机械型号相对单一。只有背负式喷雾器和脚踏式喷雾器，全部都靠人力手动操作完成，已经无法满足不同作物、不同病虫害防治的需要[16]。随着农业机械技术的快速发展，我国的农作物植保机械化有了很大的提高，机动植保机械数量有了大幅增加，种类不再单一，而且机械性能也在不断改进，机械的作业面积不断增大，高效的植保机械技术开始得到了广泛的应用[17]。80 年代前后，我国开始利用较为先进的 RS(遥感技术)和 GIS(地理信息系统)对种植面积较大的农作物如:玉米、棉花、小麦和各种蔬菜水果等作物的施药技术开始进行系统研究
通过泰勒展开对式（2.3）线性化，得L Q v C LQ K x K P益；力系数；量；知，选择伺服阀频宽远高于系统固有频率的伺服芯位移vx 与控制电压 u 关系如下：1vv vv vkx x u ；
【参考文献】：
期刊论文
[1]植保机械喷杆位置控制器设计[J]. 李树江,夏彬,苏锡辉,王向东. 农机化研究. 2019(06)
[2]2018年全国农作物重大病虫害呈重发态势[J]. 杨光. 农药市场信息. 2018(02)
[3]2018年全国农作物重大病虫害呈重发态势[J]. 杨光. 农药市场信息. 2018 (02)
[4]我国植保机械和施药技术的现状问题及对策[J]. 孙玉强. 农业与技术. 2017(18)
[5]双钟摆主被动悬架式大型喷雾机喷杆动力学仿真与试验[J]. 崔龙飞,薛新宇,丁素明,顾伟,陈晨,乐飞翔. 农业机械学报. 2017(02)
[6]我国植保机械化发展研究[J]. 秦海生. 时代农机. 2016(04)
[7]自适应鲁棒控制器设计新方法在电液伺服系统中的应用[J]. 陈光荣,王军政,汪首坤,赵江波,沈伟,李静. 自动化学报. 2016(03)
[8]高地隙喷杆式与隧道式一体喷雾机的设计与试验[J]. 苑进,赵新学,李明,闫晓海,刘雪美. 农业工程学报. 2015(S2)
[9]基于模糊逻辑的液压伺服位置控制系统研究[J]. 徐兴元,林青松,蔡远利. 计算机仿真. 2015(08)
[10]喷杆式喷雾机喷杆高度及平衡在线调控系统[J]. 魏新华,邵菁,缪丹丹,李林,解晓薇. 农业机械学报. 2015(08)
硕士论文
[1]喷杆高度自动调节系统设计与试验研究[D]. 王松林.西北农林科技大学 2014
本文编号：3611978
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