GNSS精平机平地铲姿态调整技术研究

发布时间：2020-06-12 04:47

【摘要】：水资源管理是目前国际上研究热点之一,其中土地精细平整是水资源管理的主要研究内容之一。农田土地精细平整技术可以有效地改善农田地形状况,提高农田灌溉效率,改变土壤水肥成分,达到节水节肥,增产增收的效果。在对引进的美国Trimble FieldLevel II GPS平地系统进行消化吸收的基础上,提出了基于RTK-GNSS测高测姿技术的精平机平地铲姿态调整方法,旨在提高现有GNSS平地机作业精度。GNSS精平机平地铲姿态调整系统融合了空间信息、传感器技术、机械设计、液压、自动控制等多个学科。本文从平地机姿态调整技术需求出发,结合单缸平地铲特点设计了可实现姿态调整的双缸平地铲机械结构,建立了平地铲高程控制和姿态调整数学模型,根据机械结构特点设计了液压系统,选用了相关的液压元件。根据系统控制需求,研发了控制转换器,并编写了对应软件;控制转换器通过CAN总线接收车载计算机和控制手柄操控指令并对其进行解析处理。通过功率驱动电路直接驱动阀组控制油缸伸缩实现平地铲高程和姿态调整。介绍了MEMS测姿、倾角测姿和GNSS双天线测姿原理,通过静态试验、抗振性和动态响应特性试验对比,得出GNSS双天线测姿误差小,灵敏度高且稳定性好。为解决平地铲载荷过载问题,采用控制手柄作为紧急处理装置,可于紧急情况下快速地完成平地铲卸荷,与车载计算机触摸屏操纵相比,减少了驾驶员的操作时间,提高了意外情况下的应急反应速度。姿态调整控制方法部分,通过对经典PID和模糊PID方法的对比。数字仿真结果和田间试验均表明,与经典PID控制方法相比,模糊PID控制方法不仅响应速度快且超调量小,满足姿态调整控制要求。农田边界平整试验和土地平整试验表明:研发的GNSS精平机平地铲姿态调整系统稳定可靠,可快速平整农田大坡度边界地块,土地平整效果良好,有效地改善了农田表面微地形,满足农田土地精细平整的要求。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S222.51

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本文编号：2709023