隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,植保機(jī)械更加大型化、智能化。然而植保機(jī)械噴桿長度的增加,在實際工作中遇到不平坦的路面或干擾時會造成噴桿兩側(cè)末端位置發(fā)生巨大變化,從而造成農(nóng)藥的過噴、漏噴等現(xiàn)象,不僅對土壤和我們賴以生存的環(huán)境造成污染,而且還會對人類的健康帶來威脅。因此,控制噴桿的位置穩(wěn)定是至關(guān)重要的。針對大型的噴桿式植保機(jī)械的噴桿位置控制無法較好地跟蹤設(shè)定的高度,特別是在路面的不平坦和顛簸的情況下,本文針對雙鐘擺噴桿懸架系統(tǒng)進(jìn)行了建模、位置跟蹤控制和位置跟蹤魯棒控制研究,具體內(nèi)容如下:首先,本文分析了雙鐘擺噴桿懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理,并采用第二類Lagrange動力學(xué)方程對植保機(jī)械的雙鐘擺噴桿懸架系統(tǒng)進(jìn)行建模,得到了系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型,然后在系統(tǒng)的工作點處,在假設(shè)角度足夠小的情況下,對系統(tǒng)進(jìn)行線性化,得到了系統(tǒng)的狀態(tài)空間形式以及系統(tǒng)的精確模型,以滿足控制器的設(shè)計需求。然后,在得到系統(tǒng)的機(jī)理模型后,建立了系統(tǒng)的增廣狀態(tài)空間模型,給出了二次型性能指標(biāo),并采用最優(yōu)控制策略設(shè)計跟蹤控制器,使噴桿的角度快速調(diào)節(jié)至期望輸出角度并使系統(tǒng)的輸出跟蹤誤差收斂于零,通過仿真實驗證明所設(shè)計的控制器具有較好的可... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

JohnDeere3w-800自走式噴桿式噴霧機(jī)Fig.1.1TypeofJohnDeere3w-800selfpropelledsprayerwithsprayboom

為領(lǐng)先的水平，但是施藥器械和技術(shù)水平卻嚴(yán)重落后，因此我們必須要面對植保機(jī)和農(nóng)藥實用技術(shù)和農(nóng)藥水平嚴(yán)重不相稱的事實，我國植保機(jī)械的發(fā)展已經(jīng)落后于歐國家 30 年，而早在上世紀(jì) 70 年代，一些發(fā)達(dá)的歐美國家就已經(jīng)將植保機(jī)械列入了“種農(nóng)業(yè)機(jī)械”的行列[6]，而我國則至今還沒有一個真正可以采取的可行措施，可以說何加快我國植保機(jī)械技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為了目前亟待解決的問題。近幾年來，植保機(jī)械的噴桿臂長由較早的 12 米發(fā)展為現(xiàn)今的 42 米甚至更長，型植保機(jī)械的設(shè)計藥箱容量應(yīng)達(dá)到 400-3000L，作業(yè)噴霧寬度大于 18 米[7]，然而隨帶來的影響是植保機(jī)械在工作過程中，車體在行進(jìn)的過程中會遇到各種不同的路況而輕微的顛簸所造成的形變就會在噴桿兩側(cè)的末端放大，極容易造成農(nóng)藥的過噴、噴等現(xiàn)象，對環(huán)境和食品安全造成巨大的影響。在實際的工作過程中植保機(jī)械的噴桿位置受到豎直方向和水平方向的擾動的響。在豎直方向的翻滾（Roll）將直接影響噴桿的高度，而水平運(yùn)動的偏移（Yaw）振蕩（Jolt）則會導(dǎo)致噴桿的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變，而噴桿無規(guī)則運(yùn)動將會對噴霧分布成嚴(yán)重的影響，如圖 1.2 所示如下：

擺型懸架或二者結(jié)合，還有一些植保機(jī)械會存在一些其它的特殊設(shè)計，比如懸架系統(tǒng)安裝于車體框架和車輪軸線之間等等其它形式。一般來說，懸架主要分為被動懸架、半主動懸架和主動懸架三大部分。其中被動懸架主要用于衰減來自車體的運(yùn)動干擾，主要是在噴桿懸架結(jié)構(gòu)中加入彈簧、阻尼器等結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)保持剛性并減弱振動，主要由彈簧、阻尼等元件組成，從而達(dá)到減振的目的，此外這種結(jié)構(gòu)十分簡單，成本較低，對抑制低頻信號的擾動具有很強(qiáng)的能力，在實際生產(chǎn)中廣泛使用，但是其減振能力有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足植保機(jī)械等大型設(shè)備高質(zhì)量的控制需求；半主動懸架由彈簧、可調(diào)阻尼器、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等元件組成，能夠在植保機(jī)械在工作過程中對懸架阻尼等參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)整，可以減少執(zhí)行元件所需要的功率，在植保機(jī)械的振動頻率為理想范圍內(nèi)，性能方面要優(yōu)于被動懸架；而主動懸架由彈簧、可調(diào)阻尼器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制器組成，通過檢測噴桿的位置及運(yùn)動情況，并將其作為反饋信號傳遞給控制器，控制器則控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)使噴桿按照預(yù)期的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。主動懸架的性能要優(yōu)于被動懸架和半主動懸架，但是由于成本較高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以綜合考慮，噴桿懸架系統(tǒng)主要使用半主動控制的形式。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]現(xiàn)代動力學(xué)高階Lagrange系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[D]. 彭可可.浙江理工大學(xué) 2015
[2]一類不確定線性時滯系統(tǒng)魯棒控制方法的研究[D]. 閆敏.大連理工大學(xué) 2008



本文編號：3090848