棉花作为新疆的主要农作物,对全省经济影响显著,如今,除棉花打顶尚未实现自动化机械工作,其他生产过程均已全面实现机械现代化。制约棉花打顶机械推广的关键在于棉株自适应识别及作业控制系统研究。针对新疆现有棉花打顶机存在的即时性和精度低,过、漏打顶等问题,本文着眼于新疆棉田的种植现状以及棉花的农艺要求,总结国内外的研究结果,研究出基于电动升降控制系统的打顶机构,通过整体系统的关键设计,研制出比较实际可行的试验台架。(1)通过对棉株的自然生长特性和田地调研,结合棉株打顶工艺要求,确定出适合棉花最佳的打顶方式,对棉株顶尖进行切削试验,计算出棉株顶尖打顶的临界切削速度,以及电动打顶部分的基本功率。(2)确定了总体棉花打顶机自适应电动升降控制系统的方案,然后开始对棉花打顶试验机架的整体结构进行设计,运用SolidWorks绘制三维图及工程图,阐述了其工作原理,同时完成了基于步进升降控制系统的棉花打顶试验台架的关键部件的设计与选型,控制系统方面进行设计包含了直线电机,打顶装置,控制系统的通讯连接,指令编写等。整机台架依靠TC55控制器为核心单元,结合棉株高度测量、切割器高度控制系统等辅助电路单元,共同搭建了完整的控制系统。(3)为了弥补位置误差从而提高升降精度,采用模糊算法模块化仿真自适应升降控制系统,同时创建数学模型,以提高自适应打顶系统的稳定性和快速响应为技术重点,针对实际打顶作业要求,制定规则表并得出系统幅频特性等,结合Simulink功能将格子模块进行组合仿真,根据模糊PID控制的算法在动态变量条件下自动对位置误差实时补偿,通过对比模拟,其结果显示系统采用模糊PID控制策略使得系统定位精准、响应及时,而且稳定平滑。(4)设计并加以完善制作完成了打顶试验台架,通过台架调试开展实地试验,利用Design-Expert软件对数据作以单因素和方差等整理分析,得出影响系统测量指标的各因素的影响效果。根据实验条件并对试验参数约束和优化处理,通过试验结果得出,基于电动升降机控制系统的试验台架能够基本完成作业测试,打顶误差在可接受范围,能够基本满足棉花打顶的需要,并且具有结构简单、系统稳定,便于操作的特点。