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现代农业朝着精细化、规模化发展,农业生产对自动化、智能化的农业机械的需求日益增加。联合收割机作为最为重要的农业机械之一,将智能控制技术与联合收割机相结合,智能控制联合收割机作业,不仅可以提高生产效率和脱粒质量,减少机械故障的发生率,而且能够降低操作人员的工作强度,有利于收割机的推广,对实现农业现代化有着重要的意义。本文在国家“十二五”支撑计划项目(2011BAD20806)经费资助下,进行了联合收割机负荷反馈控制系统的研究。
本论文的主要工作如下:
(1)建立联合收割机脱粒滚筒功耗模型:首先对4L2-2.0型梳脱式联合收割机的工作原理和结构特点进行了研究,分析了联合收割机脱粒系统各个环节的特性,建立起了较为准确的联合收割机脱粒滚筒功耗模型。
(2)控制算法的研究:深入分析了脱粒滚筒模型的特点,针对负荷反馈系统非线性、时滞、多扰动的特点,选择了模糊自适应PID控制算法,通过simulink仿真实验,验证了控制算法的可行性,然后设计了基于模糊自适应PID的负荷反馈控制系统。
(3)负荷反馈控制器软硬件的设计:设计了基于STM32103VET6和μC/OS-Ⅱ的模糊自适应PID控制器。硬件方画,通过对于主控单元模块、传感器数据采集模块、上位机通信模块等模块的设计,完成了控制系统硬件平台的搭建;软件方面,完成了μC/OS-Ⅱ操作系统和驱动程序的移植,并介绍了控制系统应用软件的设计。
(4)田间试验分析:使用4L2-2.0梳脱式联合收割机对负荷反馈控制器进行了田间实验,实验结果表明,模糊自适应PID负荷反馈控制器能够有效控制系统的负荷,达到了预期设计的效果。