基于BODAS的叶菜收割机控制系统研究

发布时间：2020-03-31 14:36

【摘要】：随着我国对农业机械化生产重视程度的逐步提高,国内农业机械尤其是农作物生产收获机械方面研发投入较多,特别是在大田作物大型联合收割机方面已取得良好的进展和成果。但在蔬菜收获的机械化实现上,由于蔬菜品种繁多,食用部位多样,对收获机械的驱动形式和作业形式要求更高,因此迄今为止国内研究仍然较少,自动化程度不高,对于蔬菜尤其是叶菜收获机械研制涉及到的全液压行走驱动和仿形作业等关键技术问题亟需进一步的研究和解决。为此,本文针对叶菜类蔬菜收割机的控制系统进行研究,重点研究该系统中的全液压行走驱动控制以及割台仿形作业控制的系统特性以及相应控制策略,主要研究内容包含以下几个部分:首先,对叶菜收割机的作业特点和功能需求进行具体分析,并根据液压系统的设计原理图以及系统各指标参数对各子系统进行详细的验算。其次,对叶菜收割机行走驱动的液压系统进行分析建模,对割台仿形作业系统进行动力学分析,并得到各自的仿真模型和传递函数;之后利用MATLAB/SIMULINK对所建系统模型进行仿真,对行走驱动系统的增量式PID控制策略以及仿形作业系统的模糊控制策略进行研究分析。然后,以BODAS控制器为基础,进行叶菜收割机控制系统的硬件开发和软件编程;并基于CAN总线开发收割机行走及作业状态参数的在线监控子系统。最后,对收割机样机进行了行走以及割台高度自动控制实验,结果表明所应用的增量式PID控制以及模糊控制策略在行走控制以及割台地面仿形控制上具有较好的效果。仿真分析及实验结果表明,本文设计的叶菜收割机控制系统能较好地控制收割机平稳行走并进行地面仿形作业。相关研究成果已经应用到了所开发的样机上,实际作业测试表明系统的实施效果良好,满足了设计指标要求。
【图文】：

收获机,甘蓝,叶菜,绿叶蔬菜

已经实现了作物收获的全程机械化[5]。以较难处地、收获到采后处理均可自动化完成，极大地提地广田多，农业生产以农场为主体，蔬菜生产机为大型联合机械。日本等面积较小的国家生产主体产小型机械化发展道路，用以提高作物生产效率化程度较高的农业收获机械。菜收获方面，，国外已有较为成熟的产品。根据叶为结球类叶菜收获机和绿叶蔬菜收获机。类叶菜收获机以甘蓝收获机为代表，甘蓝作为一种切断。甘蓝在种植过程中一般采用条播的种植方形状各不相同；其叶片柔嫩易损伤，这些甘蓝的出了很高的要求[6-7]。目前较为成熟的甘蓝收获机、输送、装箱于一体的甘蓝收获机，如图 1-1 所示

绿叶蔬菜,自走式,收割机,残叶

图 1-2 Slide FW 型自走式绿叶蔬菜收割机 Self - propelled green leafy vegetable harvester of Slide F现状机械的研究起步较晚，但目前市面上也已出现收获机械上，则只有少数较为成熟的产品，如所示）。该机采用悬挂式设计，作业过程包括清选散叶和装箱等步骤。其主要工作过程为：并拔取甘蓝，并将其运送到提升输送机构，以通过回转式切割器切除甘蓝根茎和残叶，残叶机后方的储存箱内[15]。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273;S225

【参考文献】