【摘要】：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步的基石,一直發(fā)揮著舉足輕重的作用。其中農(nóng)作物保護(hù)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一。為應(yīng)對(duì)現(xiàn)代植保規(guī)�；�、精準(zhǔn)化等嚴(yán)苛的技術(shù)要求,大型植保機(jī)械逐漸得到廣泛應(yīng)用。然而,由于我國(guó)大型植保機(jī)械相關(guān)領(lǐng)域的研究嚴(yán)重滯后,極大地制約了我國(guó)現(xiàn)代化植物保護(hù)的發(fā)展進(jìn)程。因此為推動(dòng)新時(shí)代農(nóng)業(yè)植物保護(hù)技術(shù)的快速穩(wěn)定發(fā)展,對(duì)于大型植保機(jī)械的研究勢(shì)在必行。在大型噴桿式植保機(jī)的使用過(guò)程中,由于田間工況復(fù)雜多變,植保機(jī)施藥過(guò)程中噴桿會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)并偏離最佳的施藥設(shè)定值,使施藥質(zhì)量大幅降低,導(dǎo)致藥液產(chǎn)生過(guò)噴、漏噴的情況,對(duì)環(huán)境和食品安全產(chǎn)生巨大影響。當(dāng)噴桿振動(dòng)過(guò)大時(shí),甚至?xí)c地面發(fā)生碰撞,從而對(duì)機(jī)體造成損害。為有效降低上述影響,對(duì)于大型噴桿式植保機(jī)噴桿懸架的性能提出了更高的要求。本文主要針對(duì)植保機(jī)鐘擺式噴桿懸架系統(tǒng)的輸出角度控制進(jìn)行研究。首先,本文選取一種常見(jiàn)的植保機(jī)鐘擺式噴桿懸架系統(tǒng),采用第二類拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立。其次,根據(jù)現(xiàn)實(shí)工作需求,同時(shí)充分考慮了建模過(guò)程中的線性化處理及經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后機(jī)體產(chǎn)生的損耗,設(shè)計(jì)了基于最優(yōu)控制的魯棒輸出鎮(zhèn)定控制器,并通過(guò)Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了系統(tǒng)二次穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)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(jī)噴桿達(dá)到鎮(zhèn)定的效果,即便存在一定的不確定參數(shù),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?jī)?nèi)容的全面性及準(zhǔn)確性,將電液伺服液壓視為一階慣性系統(tǒng),對(duì)上述建立的模型進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)考慮工作需求發(fā)生改變,需要植保機(jī)噴桿對(duì)田間坡度進(jìn)行跟蹤,因此設(shè)計(jì)了魯棒輸出跟蹤控制器。為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)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(jī)噴桿對(duì)路面坡度的跟蹤能力。經(jīng)過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證,在該魯棒控制器的作用下,植保機(jī)噴桿對(duì)地面坡度的跟蹤效果良好,即使存在一定的不確定參數(shù),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(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1.1 常見(jiàn)的植保機(jī)噴桿剛架結(jié)構(gòu)Fig. 1.1Commonplantprotectionmachineboomframe structure大型植保機(jī)噴桿的不必要的垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)會(huì)造成施藥過(guò)程的局部欠量或過(guò)量，進(jìn)而導(dǎo)致因未達(dá)到有效施藥量造成的農(nóng)作物病蟲(chóng)害防護(hù)失效或者因施藥量過(guò)大而產(chǎn)生的土地環(huán)境污染。當(dāng)噴桿產(chǎn)生垂直于地面的滾動(dòng)和平移時(shí)，噴桿上遍布的噴嘴與農(nóng)作物之間的距離與所需要保持距離產(chǎn)生偏差。噴嘴噴霧錐體面的重疊面積產(chǎn)生變化，藥液分布密度也隨之變化。當(dāng)植保機(jī)噴桿在作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生垂直于地面的滾動(dòng)時(shí)，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(dǎo)致大田作物中的一部分未得到有效防護(hù)，而其他部分則施藥量超標(biāo)[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(jī)噴桿自由度描述Fig.1.2Descriptionofthe degreeoffreedomoftheboom圍繞x，y 和z 軸的旋轉(zhuǎn)分別為噴桿的俯仰，滾動(dòng)和偏航運(yùn)動(dòng)，如圖1.3 所示。實(shí)線所標(biāo)識(shí)的是植保機(jī)噴桿由于俯仰，滾動(dòng)和偏航產(chǎn)生振動(dòng)后噴桿所對(duì)應(yīng)位置。虛線則代表著植保機(jī)噴桿在產(chǎn)生俯仰，，滾動(dòng)和偏航前所處的平衡位置。植保機(jī)作業(yè)過(guò)程中的前進(jìn)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(dòng)會(huì)傳遞給植保機(jī)機(jī)體，并產(chǎn)生相應(yīng)激勵(lì)從而導(dǎo)致了噴桿產(chǎn)生振動(dòng)。圖1.3 植保機(jī)噴桿的俯仰、滾動(dòng)、偏航運(yùn)動(dòng)描述Fig.1.3Boompitch,roll,yawmotion田間試驗(yàn)和仿真模型的實(shí)驗(yàn)表明，植保機(jī)噴桿產(chǎn)生在垂直于水平地面方向的振動(dòng)會(huì)造成所噴灑藥物在受保護(hù)農(nóng)作物上分布情況不佳，這種振動(dòng)會(huì)造成植保機(jī)作業(yè)過(guò)程中對(duì)某些農(nóng)作物施藥量過(guò)高而其他的農(nóng)作物施藥量過(guò)低[6]。又因?yàn)橹脖C(jī)作業(yè)場(chǎng)景為農(nóng)田
【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)】：S49;TP273

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本文編號(hào)：2675309