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(zhǎng)度的增加,在實(shí)際工作中遇到不平坦的路面或干擾時(shí)會(huì)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(duì)土壤和我們賴以生存的環(huán)境造成污染,而且還會(huì)對(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)力學(xué)方程對(duì)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(diǎn)處,在假設(shè)角度足夠小的情況下,對(duì)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(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)證明所設(shè)計(jì)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(jí)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(duì)植保機(jī)和農(nóng)藥實(shí)用技術(shù)和農(nóng)藥水平嚴(yán)重不相稱的事實(shí)，我國(guó)植保機(jī)械的發(fā)展已經(jīng)落后于歐國(guó)家 30 年，而早在上世紀(jì) 70 年代，一些發(fā)達(dá)的歐美國(guó)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(guó)則至今還沒有一個(gè)真正可以采取的可行措施，可以說何加快我國(guó)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(zhǎng)由較早的 12 米發(fā)展為現(xiàn)今的 42 米甚至更長(zhǎng)，型植保機(jī)械的設(shè)計(jì)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(huì)遇到各種不同的路況而輕微的顛簸所造成的形變就會(huì)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(duì)環(huán)境和食品安全造成巨大的影響。在實(shí)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(dòng)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(dòng)的偏移（Yaw）振蕩（Jolt）則會(huì)導(dǎo)致噴桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，而噴桿無規(guī)則運(yùn)動(dòng)將會(huì)對(duì)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(huì)存在一些其它的特殊設(shè)計(jì)，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(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架三大部分。其中被動(dòng)懸架主要用于衰減來自車體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)，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(jiǎn)單，成本較低，對(duì)抑制低頻信號(hào)的擾動(dòng)具有很強(qiáng)的能力，在實(shí)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(dòng)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(duì)懸架阻尼等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)頻率為理想范圍內(nèi)，性能方面要優(yōu)于被動(dòng)懸架；而主動(dòng)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(cè)噴桿的位置及運(yùn)動(dòng)情況，并將其作為反饋信號(hào)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(dòng)懸架的性能要優(yōu)于被動(dòng)懸架和半主動(dòng)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(dòng)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(dòng)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
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本文編號(hào)：3090848