【摘 要】
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在现代农业发展中,农作物的防治趋向于智能化和机械化。对于大型植保机械的投入和应用,不仅提高了喷药效率,而且减少环境污染。其中喷洒精度是农业植保的重要衡量指标之一,但是由于路况的复杂,行走中的植保机喷杆会产生不规则运动。喷杆的不规则运动可能会造成对植被的重喷或者漏喷,严重时喷杆末端触碰植被,甚至接触到地面。因此喷杆的位置控制系统的研究,对提高喷杆喷洒效率和减少环境污染有着重要的意义。本文对喷杆喷雾机
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在现代农业发展中,农作物的防治趋向于智能化和机械化。对于大型植保机械的投入和应用,不仅提高了喷药效率,而且减少环境污染。其中喷洒精度是农业植保的重要衡量指标之一,但是由于路况的复杂,行走中的植保机喷杆会产生不规则运动。喷杆的不规则运动可能会造成对植被的重喷或者漏喷,严重时喷杆末端触碰植被,甚至接触到地面。因此喷杆的位置控制系统的研究,对提高喷杆喷洒效率和减少环境污染有着重要的意义。本文对喷杆喷雾机的喷杆建立了一种两非对称液压缸电液伺服系统模型。分析了电液伺服系统的工作原理,以及系统中存在的非线性和参数不确定等特性。针对喷杆喷雾机在行走过程中产生的喷杆振动、倾斜和由于环境变化导致喷杆结构中不确定参数产生漂移的问题,通过构造一种新的Lyapunov函数,设计了自适应backstepping控制方法,使得喷杆喷雾机在行走过程中保证喷杆平衡以及始终与地面保持一定的高度。通过与不带有自适应的backstepping控制算法相比较,显示了该控制算法有效的抑制了因环境变化引起系统中不确定参数漂移的影响。其次,自适应backstepping控制算法没有考虑到外部扰动以及环境变化导致的其他参数漂移问题,又提出了一种自适应backstepping鲁棒H_∞控制方法。采用Lyapunov方法构造系统的存贮函数,同时设计出系统方程的线性部分“虚拟”鲁棒H_∞控制律,最终通过自适应backstepping方法设计出系统的全局控制律以及自适应律。该控制器不仅直接针对系统的非线性特性和考虑参数漂移对系统的影响进行直接设计,而且能够有效抑制外部扰动对输出的影响。MATLAB仿真表明,本文设计的两种控制算法对非线性电液伺服系统都有很好的控制性能。其中提出的自适应backstepping鲁棒H_∞控制方法还很好的弥补了自适应的backstepping控制算法没有考虑到外部扰动以及环境变化导致的其他参数漂移的不足,具有更强的鲁棒性。
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