【摘要】：棉花打頂是棉花生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。然而，棉花打頂又是棉花生產(chǎn)過程中唯一沒有實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，針對新疆兵團(tuán)地區(qū)棉花機(jī)械打頂過程中的漏打或多打，工作效率低，打頂精度差等問題，本文根據(jù)棉花打頂機(jī)技術(shù)要求，結(jié)合無線遙控技術(shù)、傳感器技術(shù)以及自動控制技術(shù)，在3MDZF-6型垂直升降式棉花打頂機(jī)的基礎(chǔ)上，以STC89C52單片機(jī)為核心，超聲波傳感器為檢測元件，無線遙控模塊為電源開關(guān)，設(shè)計了一套棉花打頂機(jī)自動仿形升降控制系統(tǒng)。 （1）控制系統(tǒng)總體方案的確定。根據(jù)設(shè)計要求并結(jié)合棉株生產(chǎn)實(shí)際狀況確定了一種既能滿足設(shè)計要求又能在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的研究方案。 （2）棉株高度自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計。采用超聲波傳感器對棉株的高度進(jìn)行精確測量，將信息傳給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)根據(jù)處理算法計算出當(dāng)前棉株高度，然后將當(dāng)前棉株高度與給定值相比較，計算出打頂高度即液壓缸要升降距離，，單片機(jī)發(fā)出指令給電磁閥驅(qū)動液壓缸升降完成打頂過程；根據(jù)車速和液壓缸升降速度，確定了超聲波傳感器的安裝位置。 （3）液壓升降控制系統(tǒng)的設(shè)計。采用接近開關(guān)對液壓缸進(jìn)行限位控制，實(shí)現(xiàn)液壓缸的行程在規(guī)定的范圍內(nèi)；通過對液壓控制系統(tǒng)分析，結(jié)合自動控制原理技術(shù)，對液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型建立，并采用了PID算法對系統(tǒng)進(jìn)行了校正，運(yùn)用MATLAB軟件對系統(tǒng)進(jìn)行了模擬仿真，得到了系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)，當(dāng)靜差ε=0.02時，系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)態(tài)性均可達(dá)到。并利用無線遙控技術(shù)，對打頂機(jī)的電源開關(guān)進(jìn)行控制，設(shè)計出了抗干擾性好的無線遙控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在駕駛室內(nèi)方便的控制打頂機(jī)的開始、停止、上升最高位三個狀態(tài)。 （4）控制系統(tǒng)性能試驗與田間打頂試驗。對控制系統(tǒng)進(jìn)行了集成，進(jìn)行了無線遙控模塊的噪聲性能試驗，結(jié)果表明，無線遙控模塊性能良好能夠滿足系統(tǒng)要求；最后制作了樣機(jī)，將設(shè)計的控制系統(tǒng)安裝在樣機(jī)上，并進(jìn)行了田間試驗，田間試驗表明，本控制系統(tǒng)能夠完成打頂作業(yè)，相比人工打頂作業(yè)效率能提高12倍，打頂率能達(dá)到76.2%~89.7%。
【圖文】：

1.組合機(jī)架 2.液壓系統(tǒng) 3.電氣系統(tǒng) 4.仿形平臺 5.切割器 6.傳動系統(tǒng)圖 2-1 3MDZF-6 垂直升降棉花打頂機(jī)Figure 2-1 3MDZF-6 vertical lift cotton topping machine所示，傳動系統(tǒng)位于機(jī)架內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)包括：皮帶、套管伸縮裝置缸、變速器、大帶輪、中間帶輪等，通過拖拉機(jī)傳遞動力可實(shí)現(xiàn)切降；仿形平臺位于組合機(jī)架的下方，仿形平臺的數(shù)量與打頂作業(yè)機(jī)，仿形平臺通過軸承座和銷子分別與套管伸縮裝置內(nèi)的切割器刀降油缸相接，在可拆卸導(dǎo)向器和升降油缸作用下實(shí)現(xiàn)垂直升降，仿底座、可移動仿形器、可拆卸導(dǎo)向器、扶禾器、軸承座和銷軸等組制系統(tǒng)固定在組合機(jī)架的前端和上方，包括電源開關(guān)、蓄電池、接系統(tǒng)包括升降油缸、分配器、油管、電磁換向閥、溢流閥。工作過程的分析及其功能要求打頂機(jī)的電源開關(guān)，打頂機(jī)開始工作，打頂機(jī)運(yùn)動過程中，拖拉機(jī)過萬向節(jié)傳遞到變速器，變速器將動力傳遞給大帶輪，大帶輪通過間帶輪，中間帶輪再將動力分配到兩側(cè)帶輪，為保證套管伸縮裝置

棉花打頂機(jī)自動仿形升降控制系統(tǒng)的研究13圖2-5 單片機(jī)實(shí)驗板和單片機(jī)最小系統(tǒng)電路Figure 2-5 MCU board and the smallest single-chip system circuit2.3 本章小結(jié)本章分析了3MDZF-6型垂直升降棉花打頂機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理和其工作過程，并根據(jù)分析結(jié)果提出了整個控制系統(tǒng)的功能要求，根據(jù)控制要求分析了不同測距傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選用超聲波傳感器為棉株高度仿形檢測元件；根據(jù)打頂機(jī)液壓升降要求選用接近開關(guān)為打頂機(jī)液壓升降的限位控制開關(guān)；由于打頂機(jī)電源開關(guān)操作不便，提出了無線遙控電源開關(guān)的設(shè)計；并根據(jù)功能要求提出了控制系統(tǒng)的整體方案，最后對主控制器進(jìn)行了分析選擇，選用單片機(jī)為本控制系統(tǒng)的主控制器，為以下章節(jié)控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計打下了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S224.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2606747