【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,保護(hù)農(nóng)作物已經(jīng)逐漸成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中一項(xiàng)更高的優(yōu)先事項(xiàng)。為防止農(nóng)作物在其生長過程中遭受病蟲災(zāi)害的影響,通過使用植物保護(hù)機(jī)械起到了促進(jìn)和調(diào)節(jié)植物的正常生長、保證糧食豐收和農(nóng)產(chǎn)品有效供應(yīng)的作用。多年以來,化學(xué)防治一直作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中主要防治措施,而噴桿噴霧機(jī)是主要的作業(yè)方式。國內(nèi)外研究表明,當(dāng)噴霧機(jī)在現(xiàn)場工作時,車體受地面激勵會引起噴桿產(chǎn)生振動,從而影響噴霧量的均勻性和效率。因此,需要抑制這種振動,即建立噴桿結(jié)構(gòu)模型并抑制由噴桿振動引起的彈性形變,這是提高噴霧量均勻性和效率的有效途徑。為了研究和抑制噴桿彈性變形,本文進(jìn)行了相應(yīng)的研究工作。本文針對植保機(jī)噴桿系統(tǒng),分析了國內(nèi)外有關(guān)植保機(jī)械的研究現(xiàn)狀,總結(jié)了植保機(jī)噴桿研究上存在的不足。本文選取長24m的噴桿結(jié)構(gòu),并將其劃分為27個節(jié)點(diǎn),采用有限單元法進(jìn)行了模型分析,建立了噴桿的動力學(xué)模型。對噴桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化,并得到每個節(jié)點(diǎn)位移,來獲得位移插值函數(shù)。選取適當(dāng)?shù)淖儞Q矩陣建立了整體廣義坐標(biāo)列陣,并將所有單元連接起來,建立了噴桿模型整體的動力學(xué)方程。根據(jù)已經(jīng)建立的噴桿動力學(xué)模型,對噴桿振動進(jìn)行了較為全面的理論分析。在理論分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用了ANSYS軟件對噴桿模型進(jìn)行模態(tài)分析,在模態(tài)分析基礎(chǔ)上針對田間情況對噴桿施加的擾動,利用MATLAB對噴桿的振動進(jìn)行了仿真,得到了各個方向節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)響應(yīng)圖。通過比較每個節(jié)點(diǎn)的位移仿真圖,發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)1,14的形變量最大,因此選擇此節(jié)點(diǎn)的位移作為判斷控制效果的基礎(chǔ)。本文根據(jù)植保機(jī)噴桿的實(shí)際田間工作情況,在進(jìn)行控制器設(shè)計過程中,先建立系統(tǒng)的增廣狀態(tài)方程考慮參數(shù)不確定性,設(shè)計了魯棒控制器,分別對噴桿模型的水平方向和垂直方向的振動進(jìn)行抑制。在閉環(huán)系統(tǒng)仿真中,分別選擇節(jié)點(diǎn)5,10和節(jié)點(diǎn)6,9作為位置進(jìn)行控制。驗(yàn)證了魯棒控制器的控制性能達(dá)到了預(yù)期的效果。
【圖文】：

故有良好的的預(yù)防和控制的效果。（2）植保機(jī)的作用1）植保機(jī)簡介植物保護(hù)機(jī)械，顧名思義是保護(hù)農(nóng)作物不受病蟲危害使其能夠高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的機(jī)械，也是噴灑消毒、施肥灌溉、殺菌滅蟲的各類機(jī)械和工具的總稱，簡稱植保機(jī)。植保機(jī)主要是通過噴灑農(nóng)藥來控制和預(yù)防病蟲災(zāi)害對農(nóng)作物的影響，為農(nóng)作物提供一個健康的生長環(huán)境，從而提高農(nóng)產(chǎn)量。植保機(jī)不僅可以使農(nóng)作物高效產(chǎn)出、穩(wěn)定產(chǎn)量，而且還是保證健康和衛(wèi)生防疫不可或缺的工具，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重要的作用。國外植物保護(hù)機(jī)械發(fā)展迅速，可是我國的植保機(jī)發(fā)展還是個新興產(chǎn)業(yè)，由于產(chǎn)品眾多功效各不相同，按承載方式不同，可以分很多種類。按動力不同分為：小型人力植保機(jī)械、拖拉機(jī)牽引植保機(jī)械、自走式植保機(jī)械、無人機(jī)植保機(jī)械等。按照噴灑的各式各樣的東西來分類可分為：噴霧機(jī)、噴粉機(jī)、土壤處理機(jī)、種子處理機(jī)等[8]。本文主要研究自走式植保機(jī)械，如圖 1.1 所示。

.2 噴桿的結(jié)構(gòu)本文所設(shè)計的噴桿總體結(jié)構(gòu)成對稱形式[53]，，總長度 L=24m，質(zhì)量大約為 160k噴桿結(jié)構(gòu)劃分為 27 個節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn) 7，8 點(diǎn)固定在植保機(jī)懸架上，其中節(jié)點(diǎn) 1，2 及 13，14 節(jié)點(diǎn)間距為 1m，節(jié)點(diǎn) 2 到節(jié)點(diǎn) 13 間距為 22m，節(jié)點(diǎn) 2，27 及節(jié)點(diǎn) 13，距為 0.5m，節(jié)點(diǎn) 7，22 及節(jié)點(diǎn) 8，20 間距為 1.5m。噴桿的單元截面呈環(huán)形狀，內(nèi)徑為 0.025m，外部直徑為 0.03m。植保機(jī)噴桿結(jié)構(gòu)參數(shù)按照表 2.1 設(shè)定。劃分結(jié)構(gòu) 2.1 所示。表 2.1 噴桿剛架結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)Tab. 2.1 Rigid Frame Structure Related Parameters梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)截面積/m 8.6 × 10 彈性模量/Pa .1 × 1011泊松比 0.3密度/(kg/m3) 7800
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S49;TP273

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本文編號：2647005