發(fā)布時(shí)間：2020-03-28 06:33

【摘要】：由于植保機(jī)噴桿在噴灑作業(yè)時(shí)易受到復(fù)雜路況、機(jī)械行駛狀態(tài)與天氣情況等影響,導(dǎo)致植保機(jī)普遍存在系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)不達(dá)標(biāo)、噴施效率低等問(wèn)題,造成生態(tài)環(huán)境的破壞與農(nóng)藥的浪費(fèi)。較小的干擾激勵(lì)會(huì)使植保機(jī)噴桿產(chǎn)生劇烈的振動(dòng),導(dǎo)致噴桿對(duì)農(nóng)植物噴施高度過(guò)高或過(guò)低,造成欠噴或過(guò)噴的結(jié)果,可能出現(xiàn)刮碰農(nóng)植物甚至發(fā)生噴桿末端觸地折斷的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響植保機(jī)噴霧效果與作業(yè)效率。因此,研究植保機(jī)噴桿位置的精準(zhǔn)控制具有重要意義。本文的主要研究工作如下:(1)針對(duì)低成本、小規(guī)模作業(yè)的兩自由度植保機(jī)懸架噴桿系統(tǒng),充分考慮在建模過(guò)程中由于線性化處理、主被動(dòng)器件損耗以及系統(tǒng)本身存在的模型誤差等不確定性因素,建立了具有不確定性的四階線性狀態(tài)空間模型,設(shè)計(jì)了植保機(jī)噴桿位置魯棒輸出跟蹤控制器,證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與漸進(jìn)跟蹤性。仿真驗(yàn)證了控制算法的有效性。(2)針對(duì)高成本、大規(guī)模作業(yè)的植保機(jī),建立了多自由度植保機(jī)懸架噴桿系統(tǒng)的非線性模型,進(jìn)行了將噴桿位置高度與傾斜所產(chǎn)生角度相結(jié)合的復(fù)合控制研究,采用反步控制算法進(jìn)行主動(dòng)控制力的設(shè)計(jì)。仿真驗(yàn)證了算法的有效性與合理性,有效地減少了植保機(jī)懸架的振動(dòng)幅度,提高了植保機(jī)噴桿作業(yè)的穩(wěn)定性能。(3)采用以噴桿為負(fù)載的電液伺服系統(tǒng)作為由植保機(jī)懸架噴桿系統(tǒng)產(chǎn)生的主動(dòng)控制力的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。充分考慮電液伺服系統(tǒng)中存在的動(dòng)態(tài)特性并建立了完整的非線性模型。首先,采用復(fù)合模糊PID控制算法,進(jìn)行植保機(jī)噴桿位置伺服控制器的設(shè)計(jì),通過(guò)植保機(jī)噴桿對(duì)設(shè)定的幾種不同種類農(nóng)作物冠層高度模擬信號(hào)進(jìn)行仿形跟蹤控制,仿真驗(yàn)證了復(fù)合模糊控制算法的優(yōu)越性與合理性;其次,為進(jìn)一步提高噴桿位置系統(tǒng)的控制精度與穩(wěn)定性能,基于經(jīng)典反步控制理論,設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)面控制算法。將已經(jīng)建立完整的電液伺服系統(tǒng)狀態(tài)空間模型變換為嚴(yán)格反饋形式,用RBF網(wǎng)絡(luò)逼近非線性項(xiàng),引入阻尼項(xiàng)補(bǔ)償干擾對(duì)系統(tǒng)的影響,結(jié)合動(dòng)態(tài)面控制進(jìn)行植保機(jī)噴桿位置伺服控制器的設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)的位置伺服控制器具有良好的仿形跟蹤控制性能和補(bǔ)償不確定參數(shù)變化的能力,滿足植保機(jī)噴桿作業(yè)中所需的控制精度和穩(wěn)定性要求。
【圖文】：

植保機(jī)噴灑作業(yè)Fig.1.1Sprayingoperationofplantprotectionmachinery

圖 2.1 植保機(jī)懸架噴桿系統(tǒng)控制模型ig. 2.1 Control model of plant protection machinery suspension boom syst機(jī)懸架噴桿系統(tǒng)特征，由第二定律對(duì)系統(tǒng)建模得到運(yùn)動(dòng)學(xué)方1 、2m 分別為植保機(jī)機(jī)體鋼架質(zhì)量和噴桿懸架底座質(zhì)量；bz 機(jī)體位移；sF 為彈簧阻力；cF 為阻尼器阻力；tk 視為輪胎剛度；r為地面干擾激勵(lì)；u 為作動(dòng)器產(chǎn)生的主動(dòng)控制力。為具有一定剛度的非線性彈簧模型，如下所示nk 為彈簧非線性剛度系數(shù)；sk 為彈簧空間剛度系數(shù)；ec 為阻空間變量TbbwwTTx [x,x,x,x][z,z,z,z]1234 ，，建立系統(tǒng)狀態(tài)mzFFkzrumzFFuwsctwbsc ()12 3()()snbwsbwF kz z kz z()cebwF cz z
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP13;S49

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本文編號(hào)：2604075