【摘要】：現階段我國蔬菜穴盤苗移栽主要采用半自動完成移栽作業(yè),需人工進行苗杯投苗動作,省力但不省工,且作業(yè)效率低,效益不明顯。移栽機全自動化可以很好的解決半自動移栽存在的喂苗不及時、效率不足、耗費人力等主要問題,無可厚非的是未來移栽的發(fā)展的主要方向。而目前國內的全自動移栽機械主要依靠進口和仿制國外機型,市場常見的自動化移栽機的控制體系還是以機構、機械傳動控制為主。如何實現我國移栽作業(yè)智能化,其首要關鍵問題在于如何實現半自動移栽機械轉向全自動移栽機械的轉變,這就需要一套與之相匹配的控制體系,完成人工操作工序,且該控制體系與機構相結合既要適合我國穴盤育苗技術又要滿足旱地與大棚移栽要求。因此本文針對新型自走式蔬菜移栽機對其控制系統(tǒng)開展研究工作,設計了一套機、電、氣相結合的控制系統(tǒng),完成移栽機自動供苗、取投苗、分苗植苗全程自動化控制,并對該系統(tǒng)進行試驗分析。主要研究內容包括:(1)針對移栽機械自動化進程和發(fā)展現狀進行研究分析,總結移栽機械控制要求,確定控制系統(tǒng)研究對象,對比國外移栽機自動化控制特點,根據我國國情確定自走式蔬菜穴盤苗移栽機的機械結構。分析研究對象(新型自走式移栽機)的結構特點,明確各部件功能動作,并根據模塊劃分,確定各模塊控制要求,根據各模塊間耦合關系,確定總體控制要求,得到移栽工作流程和時序關系,提出總體控制方案,后期細化改進。(2)供苗控制方案的設計與試驗。確定間隔取苗方案,規(guī)劃"幾"字型移位穴盤供苗路線,以節(jié)省驅動力。選定雙作用氣缸驅動穴盤橫向移位,步進電機驅動縱向移位。為實現不同規(guī)格穴盤的進盤精度控制,防止扎盤,針對尺寸差與進盤速度進行延遲補償。同時建立PID位移量反饋調節(jié)控制系統(tǒng),運用編碼器檢測實際下移距離,經仿真整定確定調節(jié)參數為:K_P=27、K_I=5、K_D=21.0,運用PLC實現對反饋差值的整定,并將結果作用于電機輸出脈沖,提高苗盤實際下移精度。對影響穴盤下移精度主要影響因素:工作速度、啟動頻率、加速時間進行試驗分析,設計3因素混合水平正交試驗,檢測試驗中穴盤每次下移距離,對試驗測得數據進行處理分析,得出工作速度對其影響顯著。(3)取苗、投苗運動控制方案設計與試驗。對比插入夾取和邊插邊夾苗兩種方式,確定邊插邊夾苗的取苗控制形式,對取苗機構運動軌跡進行仿真分析,根據其運動軌跡還原取苗原理圖,計算出夾苗時間點對應氣缸行程位置。(4)鑒于連續(xù)運動分苗機構,提出一種恒定位置點的投苗控制方式,運用編碼器與光電漫反射傳感器配合作用完成。同時考慮缽苗下落過程中的橫向移動距離,為實現缽苗一半落入杯中其中心線與苗杯中心線重合的投苗狀態(tài),根據投苗位置與苗杯速度(移栽頻率)的線性耦合關系,建立速度自適應投苗控制系統(tǒng),根據苗杯速度調節(jié)苗缽落苗時間點,得到栽植頻率為40、50、60、70株/min/行時,相對應的投苗時間脈沖。分析不同投苗高度范圍內的理論投苗運動情況和苗缽姿態(tài),以栽植速度做為試驗因素,進行單因素試驗證試驗,測量取苗爪投苗位置偏移量,得出不同栽植速度下投苗最狀態(tài)偏差值變化不大,絕對偏差小于2mm,對投苗精度影響可忽略不計,表明自適應系統(tǒng)對投苗位置有調控作用,且精度可達到左右偏差2mm內。(5)控制系統(tǒng)的軟硬件設計。對可PLC編程控制器、信號檢測傳感器、編碼器等元器件進行選型。根據元件的供電需求設計電源模塊,完成電氣元件線路圖規(guī)劃,控制系統(tǒng)的程序流程,編排PLC程序并試調完善。(6)自走式移栽機控制系統(tǒng)性能試驗。在栽植頻率為40、50、60、70株/min/行的栽植頻率下進行72孔穴盤和128孔穴盤進行田間移栽試驗,統(tǒng)計每次試驗取苗、投苗環(huán)節(jié)的成功率以及計算出總體取喂成功率。結果表明,自走式蔬菜穴盤苗全自動移栽機的控制系統(tǒng)能順利流暢的完成整個移栽動作過程,且該系統(tǒng)可實現70株/min/行的作業(yè)速度下,總取喂達到成功率達96.02%。
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【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S223.9

【參考文獻】

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1 肖衛(wèi)兵;孫松林;;半自動煙苗栽植器的結構設計與試驗驗證[J];時代農機;2016年09期

2 韓綠化;毛罕平;胡建平;徐靜云;趙崢嶸;馬國鑫;;溫室穴盤苗自動移栽機設計與試驗[J];農業(yè)機械學報;2016年11期

3 金鑫;杜新武;楊傳華;姬江濤;董哲;顏華;;蔬菜移栽穴盤苗自動輸送裝置設計與試驗[J];農業(yè)機械學報;2016年07期

4 王英;陳建能;趙雄;孫新城;;非圓齒輪行星輪系傳動的栽植機構參數優(yōu)化與試驗[J];農業(yè)機械學報;2015年09期

5 孫磊;毛罕平;丁文芹;胡建平;劉立晶;吳福華;;穴盤苗自動移栽機取苗爪工作參數試驗研究[J];農機化研究;2013年03期

6 劉存祥;李曉虎;岳修滿;趙漢雨;;我國旱地移栽機的現狀與發(fā)展趨勢[J];農機化研究;2012年11期

7 吳亦鵬;;移栽機將成為市場新寵[J];農機市場;2012年04期

8 韓長杰;楊宛章;張學軍;郭輝;;自動移栽技術現狀與分析[J];新疆農機化;2011年05期

9 盧勇濤;李亞雄;劉洋;李斌;王濤;;國內外移栽機及移栽技術現狀分析[J];新疆農機化;2011年03期

10 萬霖;汪春;車剛;;小型蔬菜移栽機的改進設計與試驗[J];農業(yè)工程學報;2011年06期

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1 孫剛;張鐵中;鄭文剛;吳文彪;;生菜自動移苗機的研究[A];農業(yè)工程科技創(chuàng)新與建設現代農業(yè)——2005年中國農業(yè)工程學會學術年會論文集第一分冊[C];2005年

2 韓綠化;毛罕平;丁文芹;孫磊;吳福華;;穴盤苗全自動移栽機取苗部件的設計[A];中國農業(yè)工程學會2011年學術年會論文集[C];2011年

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2 韓綠化;蔬菜穴盤苗缽體力學分析與移栽機器人設計研究[D];江蘇大學;2014年

3 胡敏娟;穴盤苗自動移栽關鍵技術的研究[D];南京農業(yè)大學;2011年

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1 李庭;穴盤移栽機自動取苗分苗系統(tǒng)的設計研究[D];石河子大學;2013年

2 王僑;穴盤苗自動取苗機構控制系統(tǒng)研究[D];石河子大學;2013年

3 劉炳華;蔬菜缽苗自動移栽機構的機理分析與優(yōu)化設計[D];浙江理工大學;2011年

4 武科;吊籃式棉花移栽機栽植器的研究與分析[D];石河子大學;2010年

5 李建剛;移栽機械臂及其控制器的研究[D];南京農業(yè)大學;2009年

6 柳永;基于PLC的模糊PID包材供送系統(tǒng)的研究[D];燕山大學;2007年

7 韓長杰;吊籃式移栽機的研究與分析[D];新疆農業(yè)大學;2007年

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本文編號：2434027