【摘要】：農業(yè)生產作為社會發(fā)展與進步的基石,一直發(fā)揮著舉足輕重的作用。其中農作物保護是農業(yè)生產的重要環(huán)節(jié)之一。為應對現(xiàn)代植保規(guī)模化、精準化等嚴苛的技術要求,大型植保機械逐漸得到廣泛應用。然而,由于我國大型植保機械相關領域的研究嚴重滯后,極大地制約了我國現(xiàn)代化植物保護的發(fā)展進程。因此為推動新時代農業(yè)植物保護技術的快速穩(wěn)定發(fā)展,對于大型植保機械的研究勢在必行。在大型噴桿式植保機的使用過程中,由于田間工況復雜多變,植保機施藥過程中噴桿會產生振動并偏離最佳的施藥設定值,使施藥質量大幅降低,導致藥液產生過噴、漏噴的情況,對環(huán)境和食品安全產生巨大影響。當噴桿振動過大時,甚至會與地面發(fā)生碰撞,從而對機體造成損害。為有效降低上述影響,對于大型噴桿式植保機噴桿懸架的性能提出了更高的要求。本文主要針對植保機鐘擺式噴桿懸架系統(tǒng)的輸出角度控制進行研究。首先,本文選取一種常見的植保機鐘擺式噴桿懸架系統(tǒng),采用第二類拉格朗日動力學方程對該系統(tǒng)進行數學模型的建立。其次,根據現(xiàn)實工作需求,同時充分考慮了建模過程中的線性化處理及經過長時間使用后機體產生的損耗,設計了基于最優(yōu)控制的魯棒輸出鎮(zhèn)定控制器,并通過Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了系統(tǒng)二次穩(wěn)定。經過MATLAB仿真驗證,在選取不同噴桿初始角度的情況下,該控制器均可使得植保機噴桿達到鎮(zhèn)定的效果,即便存在一定的不確定參數,系統(tǒng)穩(wěn)定性依舊能夠得到保證,并具有良好的魯棒性。最后,由于本文建立的懸架系統(tǒng)中電液伺服液壓缸部分模型既可以視為比例環(huán)節(jié),又可以視為一階慣性環(huán)節(jié)。充分考慮所研究內容的全面性及準確性,將電液伺服液壓視為一階慣性系統(tǒng),對上述建立的模型進行適當調整。同時考慮工作需求發(fā)生改變,需要植保機噴桿對田間坡度進行跟蹤,因此設計了魯棒輸出跟蹤控制器。為驗證所設計控制器的控制效果,選取不同路面坡度,不同噴桿角度的情況下,考察植保機噴桿對路面坡度的跟蹤能力。經過MATLAB仿真驗證,在該魯棒控制器的作用下,植保機噴桿對地面坡度的跟蹤效果良好,即使存在一定的不確定參數,依舊可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性,具有良好的魯棒性。
【圖文】：

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文2圖1.1 常見的植保機噴桿剛架結構Fig. 1.1Commonplantprotectionmachineboomframe structure大型植保機噴桿的不必要的垂直運動和水平運動會造成施藥過程的局部欠量或過量，進而導致因未達到有效施藥量造成的農作物病蟲害防護失效或者因施藥量過大而產生的土地環(huán)境污染。當噴桿產生垂直于地面的滾動和平移時，噴桿上遍布的噴嘴與農作物之間的距離與所需要保持距離產生偏差。噴嘴噴霧錐體面的重疊面積產生變化，藥液分布密度也隨之變化。當植保機噴桿在作業(yè)過程中產生垂直于地面的滾動時，噴桿兩端的施藥量影響最為顯著，一端的噴嘴甚至可能接觸土壤，導致大田作物中的一部分未得到有效防護，而其他部分則施藥量超標[4]。在另一端，隨著噴嘴和大田作物之間的距離增加

第 1 章 緒論3圖1.2 植保機噴桿自由度描述Fig.1.2Descriptionofthe degreeoffreedomoftheboom圍繞x，y 和z 軸的旋轉分別為噴桿的俯仰，滾動和偏航運動，如圖1.3 所示。實線所標識的是植保機噴桿由于俯仰，滾動和偏航產生振動后噴桿所對應位置。虛線則代表著植保機噴桿在產生俯仰，，滾動和偏航前所處的平衡位置。植保機作業(yè)過程中的前進速度、方向的改變、選用輪胎的特性，作業(yè)區(qū)域土壤不均勻度的擾動會傳遞給植保機機體，并產生相應激勵從而導致了噴桿產生振動。圖1.3 植保機噴桿的俯仰、滾動、偏航運動描述Fig.1.3Boompitch,roll,yawmotion田間試驗和仿真模型的實驗表明，植保機噴桿產生在垂直于水平地面方向的振動會造成所噴灑藥物在受保護農作物上分布情況不佳，這種振動會造成植保機作業(yè)過程中對某些農作物施藥量過高而其他的農作物施藥量過低[6]。又因為植保機作業(yè)場景為農田
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S49;TP273

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本文編號：2675309