基于多楔帶傳動的噴桿平衡控制研究.pdf

1、本文根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對噴桿轉動控制問題設計了一種基于多楔帶傳動的噴桿平衡控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由超聲波檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和多楔帶傳動系統(tǒng)三部分組成。為了保證多楔帶傳動精度建立了多楔帶傳動系統(tǒng)動力學模型，研究多楔帶縱向動剛度和阻尼對傳動精度的影響；為了保證噴桿平衡檢測精度設計了超聲波傳感器檢測系統(tǒng)，研究各影響因素對超聲波傳感器測距精度的影響。最終，通過階躍試驗研究了系統(tǒng)的動態(tài)性能，確定了系統(tǒng)的啟動閾值；通過田間試驗研究了系統(tǒng)對噴桿平

2、衡的控制效果，獲得了系統(tǒng)最佳參數(shù)組合。
　　主要研究工作包含以下幾個方面：
　　（1）噴桿平衡控制系統(tǒng)設計
　　針對噴桿轉動控制問題，在現(xiàn)有噴霧機上設計了一種基于多楔帶傳動的噴桿平衡控制系統(tǒng)。給出了噴桿平衡檢測原理、多楔帶傳動系統(tǒng)結構和控制系統(tǒng)整體結構，并根據(jù)控制系統(tǒng)結構組成對主要硬件進行了優(yōu)選，根據(jù)控制要求對控制程序和控制電路進行設計，總體上完成噴桿平衡控制系統(tǒng)的軟硬件設計。
　?。?）多楔帶傳動系統(tǒng)動力學建模

3、
　　建立多楔帶傳動系統(tǒng)動力力學模型，研究多楔帶縱向動剛度和阻尼因子對傳動精度的影響，獲得傳動系統(tǒng)中多楔帶輪轉角和噴桿轉角之間的關系。主要結論為：當步進電機轉動頻率不大于6Hz時，對應多楔帶三個安裝位置，多楔帶輪輸入轉角θ1和噴桿輸出轉角θ4之間傳動關系分別為：4θ1?20θ，4θ1?16θ，4θ1?12θ。這三種轉角傳動關系，為后文步進電機控制脈沖的個數(shù)計算提供依據(jù)。
　?。?）噴桿平衡檢測精度的影響因素試驗研究
　

4、　設計超聲波傳感器檢測系統(tǒng)，研究不同反射平面、相對運動和波束角對超聲波傳感器檢測噴桿平衡的影響。主要結論為：
　?、僮魑锕趯邮杳芏群推秸葘Τ暡▊鞲衅鞯臏y距精度影響較大。為了減小不同作物冠層特性對噴桿平衡檢測精度的影響，可以將地面作為超聲波傳感器的反射平面。此時，為了防止作物枝葉對超聲波傳感器測距精度的干擾，需在噴桿上對應位置安裝分行器，以確保超聲波打到地面。
　?、谠趪婌F機行駛速度范圍內(nèi)，超聲波傳感器測量平均值與實際距離

5、值最大誤差0.689cm，測量值最大樣本方差為0.165cm，并且這一結果還是在不考慮噴霧機底盤振動的情況下獲得的，所以超聲波傳感器相對運動對噴桿平衡檢測精度的影響很小。
　?、鄢暡▊鞲衅髌D角在[-12°,+12°]范圍內(nèi)變化時，測距誤差很小。偏轉角在[-13°,-15°]和[13°,15°]范圍內(nèi)變化時，測距誤差迅速增大。但是，由于噴桿的轉動角度一般在[-5°,+5°]范圍內(nèi)變化，所以超聲波傳感器波束角對噴桿平衡檢測精度的影

6、響很小。
　?。?）噴桿平衡控制效果試驗研究
　　設計階躍試驗研究噴桿平衡控制系統(tǒng)的動態(tài)性能，確定系統(tǒng)的啟動閾值。設計田間正交試驗研究不同系統(tǒng)參數(shù)對噴桿平衡控制效果的影響。具體結論為：
　?、賴姉U平衡控制系統(tǒng)可以有效的減小階躍激勵信號對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，試驗獲得系統(tǒng)的最佳啟動閾值為??5cm。
　　②田間正交試中噴桿平衡控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)噴桿平衡的控制，減小地面起伏造成的噴桿轉動。在多楔帶安裝位置、電機轉速和多楔帶