基于滑转率的拖拉机自动耕深控制系统研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Rqs_ToT
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拖拉机是农业中必不可少的作业工具,随着社会的发展,人们对拖拉机提出了新的要求,即是高效与节能。液压悬挂直接影响着拖拉机的作业效率,在中国传统的中大型拖拉机上已经实现了基于力位调节的悬挂控制,但是仅仅是手动调节,需要较多的人力支持。国外的大型拖拉机厂已经实现了拖拉机部分结构的智能控制,例如基于力-位调节的液压悬挂自动控制系统、多信号实时显示等,大大提高了拖拉机的作业效率。近几年国际上出现了基于力-位-滑转率的综合控制系统研究,但是在中国还仅限于实验当中。本课题是在实验室前人关于拖拉机液压悬挂力位调节控制研究的基础上,继续研究基于滑转率的液压悬挂调节,将拖拉机作业时的滑转率控制在合适的范围内,进而实现自动耕深控制,提高拖拉机的作业效率。论文首先介绍了基于LabVIEW的拖拉机滑转率的测量与特性分析。滑转率的测量主要目的有两个:一,检验滑转率测量传感器的测量精度;二,分析不同作业深度、不同作业土壤时滑转率的变化特性,为控制系统的算法设计提供实际依据。论文对基于滑转率的拖拉机液压悬挂控制系统建立了数学模型,然后运用MATLAB/Smulink软件建立了基于滑转率的拖拉机液压悬挂PID、模糊、模糊PID控制器,分别对数学模型进行了仿真分析,分析内容主要有系统响应性、适应性、抗干扰性。仿真发现,PID控制器对于参数的变化较为敏感,鲁棒性不强,模糊控制器与模糊PID控制器控制效果相似,但是模糊PID需要更多的控制变量和控制规则影响控制速度,最终选用了模糊控制器。论文设计了基于单片机的拖拉机液压悬挂控制器。芯片型号为飞思卡尔XS128。系统的硬件主要有:最小系统、信号采集电路、D/A电路、按键电路、LCD显示电路、放大电路等。软件程序是基于C语言进行的开发,主要包括主程序、显示子程序、D/A转换子程序、滑转率调节子程序、模糊PID控制器、上升与下降子程序等。系统主要实现了拖拉机滑转率与车速信号的实时显示、上升与下降、滑转率控制等功能。最后在液压台架上面进行了液压阀的驱动实验,对油缸的液压阀和油缸的响应性进行了测量,进一步对控制系统进行了阶跃、抗干扰、适应性等测试,通过不断地反馈调整,基本实现了设计的所有功能。同时也对拖拉机的自动耕深控制液压台架进行了设计,主要包括结构设计、油路设计等。
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