基于车身纵向倾角的履带耕作机耕深控制系统研究

发布时间：2020-08-15 18:32

【摘要】：由于我国整地机械的自动化水平比较落后,履带耕作机的耕深需要依靠人工凭经验控制,没有合适的自动控制技术,结合履带耕作机的工作特点和电液控制技术,本文提出了一种基于车身纵向倾角的履带耕作机耕深自动控制方法,建立了履带耕作机的耕深自动控制数学模型,设计了控制系统,制作了样机,实现了对履带耕作机的耕深自动控制,通过田间试验验证了本方案的可行性,主要研究工作如下:(1)研究分析了国内外耕深自动控制技术的现状和发展,以及履带耕作机耕深自动控制技术存在的问题,提出了基于车身纵向倾角的履带耕作机耕深自动控制方法。(2)对履带耕作机三点悬挂机构进行了运动学分析,得到提升油缸长度、车身纵向倾角与耕深三个参数之间的关系,并建立了数学模型,为控制程序的编写和耕深控制器的设计提供了理论依据。(3)研究了基于车身纵向倾角的履带耕作机耕深自动控制的工作原理,设计了控制系统,优选了电器和液压元件,设计和制作了控制电路板,编写了控制程序,研制了耕深自动控制的电控系统。(4)对履带耕作机耕深自动控制的液压系统进行了数学建模,并对系统进行了仿真分析,整定PID控制器的相关参数。(5)制作了基于车身纵向倾角的履带耕作机耕深自动控制系统的样机,完成了对控制器参数的调试和试验数据的采集及分析,田间试验表明:本文研发的履带耕作机耕深自动控制系统具有比较明显的耕深控制效果,验证了理论设计的正确性和控制方案的可行性。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S222
【图文】：

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耕机后连接一个平土拖板，在平土拖板和旋耕机间安装一的角度变化来测量旋耕机耕深的变化量。其结构和工作原护板 5 铰接，角度传感器 4 固定在旋耕机的护板上，摆杆固定连接，另一端与连杆 2 的一端铰接，连杆 2 的另一端依次相连构成一个平行四边形。在旋耕机作业过程中，当化时，旋耕机的耕作深度 h 随之产生变化，平土拖板在泥接点转动，推动连杆 2 运动，连杆带动摆杆 3 转动，平土动角度，利用平土板位置与耕深之间的几何关系，可以计制方法比较简单，但是，需要安装一套连杆装置，不便于1.平土拖板 2.连杆 3.摆杆 4.角度传感器 5.护板 6.悬挂架图 1.1 日本水田旋耕机的耕深传感器机构

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为了使拖拉机上的各个电控单元之间进行实时的数据交换，BOSCH 公司为拖拉CAN总线技术[13]，驾驶员能够在驾驶室内通过控制界面对悬挂系统进行所有的操降低了驾驶员的操作强度。2 国内研究现状在我国早期的中大型拖拉机上，一些学者通过在农具上加装仿形轮或改装悬挂机结构来实现力调节或位调节的耕深控制，这种控制方法控制精度和自动化水平低所有机型上推广使用。1970 年，新疆生产建设兵团许同海等人改装了一台牵引五铧犁，通过在两侧的铧一个限深轮，在水平调节丝杆与沟轮弯轴的联接臂间的连板前端开一条长槽与联接螺钉相连的方式，实现对犁的耕深控制[14]。在正常耕作时，将两侧的限深轮调深位置，将沟轮调至设定耕深位置的下方，将联接螺钉置于连板长槽的前端，通沟轮可以使犁在犁沟变浅时不被抬起。图 1.2 博世电液悬挂控制系统

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和电液一体化技术的发展，许多学者将其应用在耕深自动机电液悬挂系统的研究。对电液悬挂系统建模仿真，提出了法，设计了相应的 PID 控制器、模糊 PID 控制器等。进、李超军等人采用双水平传感器实现对旋耕机耕深的自传统的液压分配器，并采用PID控制算法对旋耕机耕深控制业的耕深稳定性[16]。学裴翔、李金辉等人对拖拉机上最常见的CF70液压提升系分配器，提高了液压提升系统的可靠性，实现了与自动化与液压系统相匹配的电液数字控制系统，采用步进电机的节。1.立臂 2.长度调节器 3.钢丝绳 4.弹簧 5.挂接点 6.沟轮 7.地轮图 1.3 耕深自动调节工作示意图

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