平地机作业监控装置的研究和实现
发布时间：2022-01-08 20:42
平地机因具有平地效率和平整精度高的特点,加之农业生产中平地需求大的实际状况,已经成为应用广泛的农业作业机具。现有平地机也是多种多样,有重型、轻型之分,重型平地机一般为专用平地机,结构与控制复杂,价格昂贵,适用于大规模的农业生产。轻型平地机一般为小型平地机,适用于规模不大的田地作业,大部分小型平地机为一机多用型农机具,往往由中小型农机附加安装平地机具构成。目前小型平地机大多自动化程度低,不能检测地形的变化来自动调节刀铲姿态,平地质量不高,相对专业平地机来说作业效率也低。本文依托实际的农机改造项目,对小型平地机的工作原理及工作状况进行了深入研究,针对项目指定的一种广泛使用的农机,设计了可进行自动调节平地刀铲高度和角度的平地机组件,以及相关平地作业监控装置。控制器利用陀螺仪等传感器进行平地机刀铲的姿态检测,结合卡尔曼滤波算法对姿态数据进行处理、如何,通过PD控制算法与模糊控制算法进行仿真对比,得出PD控制算法可以更好的实现对平地机刀铲的自平衡控制,达到能根据地形变化自主控制刀铲姿态的效果。通过实际在农田的平地作业,平地效果达到了预期设计要求。新设备安装简单、使用方便。并可以对多数机械式农机进...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PY190C-3型平地机Figure1-1PY190C-3grader
：动调节的机械操纵式平地机地机多为手动调节机械操纵式，需要在使用前先手动调节刀是机械式的操作结构，调节时费时费力，不能根据地面情况地效果比较差，而且对操作手的熟练度要求也比较高，平地反馈液力调节平地机地机多是液压式的，与手动调节刀铲位置相似，也需要手动位置，没有电气和液压相结合的一体化控制。该平地机结构是平整精度不高，自动化程度低，效率较低。光平地机地机是一种利用在被平整土地上安装一个激光发射器配合土铲完成平地的一种农机具。具体为发生器发出一个固定直器装在平地机尾部的支架上[11]，接收器采集到发生器发出处理后传给控制执行机构，控制执行机构按要求控制刮土铲完成土地平整作业。系统结构示意图如图 2-2。
平地机是通过卫星与基站的相互通信来确定平地机的位置收机接收 GPS 卫星实时发出的信号，该无线电定位信息和发送时间的信号，由于卫星与接收机之间距离时间要比卫星发送信号的时间晚，这个时间差称之为距离。当卫星跟接收机之间进行通信，接收机便可传播速度即光速，便可以算出 GPS 平地机的位置。利用三维坐标中的距离公式，同时接收 3 颗卫星的信程式组成的方程组，求解可以得出接收点的位置信息与接收机时钟之间的误差，实际上存在第 4 个未知 4 颗卫星的信号，这样便形成 4 个方程式的方程组，接收点的经纬度和高程信息等位置信息[12]。从而根据缸的缩短或伸长控制刀铲上升或下降，以达到平整目现刀铲保持水平。基于 GPS 平地机的组成如图 2-3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压机械传动平地机关键技术研究[J]. 贾红军,卢芳. 南方农机. 2019(09)
[2]基于双阶卡尔曼滤波的九轴姿态融合算法研究[J]. 赵瑜,周波,綦俊峰,刘雨聪,王平. 电子世界. 2019(07)
[3]基于卡尔曼滤波的两轮平衡车姿态信息测量[J]. 王鹏业. 科学技术创新. 2019(04)
[4]水田打浆机自动调平控制器设计[J]. 张震,臧克江,王冬,刘德胜. 中国科技信息. 2019(01)
[5]基于MPU6050六轴传感器的平衡车姿态检测及控制方案[J]. 袁鑫宏,王兴. 信息与电脑(理论版). 2018(23)
[6]基于陀螺仪的挖掘机运动状态检测算法研究[J]. 王亚平,张亚震,李宝山,杜永兴. 内蒙古科技大学学报. 2018(04)
[7]平地机铲刀弧形结构研究[J]. 崔步安,侯志强,倪翔宇,朱浩月,廖昊,李亮. 筑路机械与施工机械化. 2018(11)
[8]基于模糊理论的参数自适应PID智能控制系统[J]. 熊中刚,刘小雍,金星,邹江,张旭,吴廷强. 农机化研究. 2019(05)
[9]基于时序的水田平地机俯仰角预测建模与试验[J]. 赵润茂,胡炼,罗锡文,唐灵茂,周浩,杜攀,贺静. 农业工程学报. 2018(11)
[10]基于参数自整定模糊PID算法的平地机行走速度优化控制系统设计[J]. 吴廷强,熊中刚,罗德莲. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2018(01)
硕士论文
[1]低成本MEMS陀螺仪随机漂移误差的建模及修正[D]. 熊必凤.西南大学 2017
[2]平地机齿圈耐磨性研究及应用[D]. 李利军.长安大学 2015
[3]数字型比例阀控制系统研究[D]. 杨祥磊.长安大学 2012
[4]亚热带高温沙漠型平地机的技术研究[D]. 宋宗华.吉林大学 2011
[5]M系列平地机驾驶室人因工程学应用研究[D]. 邓士智.吉林大学 2011
本文编号：3577249
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PY190C-3型平地机Figure1-1PY190C-3grader
：动调节的机械操纵式平地机地机多为手动调节机械操纵式，需要在使用前先手动调节刀是机械式的操作结构，调节时费时费力，不能根据地面情况地效果比较差，而且对操作手的熟练度要求也比较高，平地反馈液力调节平地机地机多是液压式的，与手动调节刀铲位置相似，也需要手动位置，没有电气和液压相结合的一体化控制。该平地机结构是平整精度不高，自动化程度低，效率较低。光平地机地机是一种利用在被平整土地上安装一个激光发射器配合土铲完成平地的一种农机具。具体为发生器发出一个固定直器装在平地机尾部的支架上[11]，接收器采集到发生器发出处理后传给控制执行机构，控制执行机构按要求控制刮土铲完成土地平整作业。系统结构示意图如图 2-2。
平地机是通过卫星与基站的相互通信来确定平地机的位置收机接收 GPS 卫星实时发出的信号，该无线电定位信息和发送时间的信号，由于卫星与接收机之间距离时间要比卫星发送信号的时间晚，这个时间差称之为距离。当卫星跟接收机之间进行通信，接收机便可传播速度即光速，便可以算出 GPS 平地机的位置。利用三维坐标中的距离公式，同时接收 3 颗卫星的信程式组成的方程组，求解可以得出接收点的位置信息与接收机时钟之间的误差，实际上存在第 4 个未知 4 颗卫星的信号，这样便形成 4 个方程式的方程组，接收点的经纬度和高程信息等位置信息[12]。从而根据缸的缩短或伸长控制刀铲上升或下降，以达到平整目现刀铲保持水平。基于 GPS 平地机的组成如图 2-3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压机械传动平地机关键技术研究[J]. 贾红军,卢芳. 南方农机. 2019(09)
[2]基于双阶卡尔曼滤波的九轴姿态融合算法研究[J]. 赵瑜,周波,綦俊峰,刘雨聪,王平. 电子世界. 2019(07)
[3]基于卡尔曼滤波的两轮平衡车姿态信息测量[J]. 王鹏业. 科学技术创新. 2019(04)
[4]水田打浆机自动调平控制器设计[J]. 张震,臧克江,王冬,刘德胜. 中国科技信息. 2019(01)
[5]基于MPU6050六轴传感器的平衡车姿态检测及控制方案[J]. 袁鑫宏,王兴. 信息与电脑(理论版). 2018(23)
[6]基于陀螺仪的挖掘机运动状态检测算法研究[J]. 王亚平,张亚震,李宝山,杜永兴. 内蒙古科技大学学报. 2018(04)
[7]平地机铲刀弧形结构研究[J]. 崔步安,侯志强,倪翔宇,朱浩月,廖昊,李亮. 筑路机械与施工机械化. 2018(11)
[8]基于模糊理论的参数自适应PID智能控制系统[J]. 熊中刚,刘小雍,金星,邹江,张旭,吴廷强. 农机化研究. 2019(05)
[9]基于时序的水田平地机俯仰角预测建模与试验[J]. 赵润茂,胡炼,罗锡文,唐灵茂,周浩,杜攀,贺静. 农业工程学报. 2018(11)
[10]基于参数自整定模糊PID算法的平地机行走速度优化控制系统设计[J]. 吴廷强,熊中刚,罗德莲. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2018(01)
硕士论文
[1]低成本MEMS陀螺仪随机漂移误差的建模及修正[D]. 熊必凤.西南大学 2017
[2]平地机齿圈耐磨性研究及应用[D]. 李利军.长安大学 2015
[3]数字型比例阀控制系统研究[D]. 杨祥磊.长安大学 2012
[4]亚热带高温沙漠型平地机的技术研究[D]. 宋宗华.吉林大学 2011
[5]M系列平地机驾驶室人因工程学应用研究[D]. 邓士智.吉林大学 2011
本文编号：3577249
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