喷杆式喷雾机喷杆高度调节与自平衡系统研究

作     者：徐晶 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李晋阳

授予年度：2019年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

主      题：喷杆式喷雾机 喷杆位姿 高度调节 主动控制 

摘      要：随着现代农业和规模化种植发展需求,农业机具向着大型化、智能化发展。在植保机械中,喷杆式喷雾机占主导地位。为确保雾滴沉积性均匀和防止雾滴漂移,要求喷杆相对作物冠层保持平行且具有一定的高度。当前国内的大型喷杆式喷雾机呈现宽幅、大型化发展趋势且自带被动喷杆平衡系统,配备主动平衡控制装置的宽幅喷雾机相对较少,相关的关键技术尚不成熟。由此本文开展了24 m喷幅悬挂式喷杆喷雾机相对冠层高度测量、喷杆位姿预判断、喷杆高度调节与喷杆主动平衡研究,具体研究内容如下:(1)根据实际需求对喷杆进行了液压系统改造,针对测控系统设计内容进行硬件选型,搭建喷杆高度调节与自平衡控制系统。(2)针对单一超声波传感器测量喷杆相对冠层高度精度较低的问题,设计了新型喷杆相对作物冠层高度的测量装置,提出对不同种类(宽叶、窄叶)作物的数据滤波方法。田间试验结果表明,宽叶作物相对地面高度值和相对冠层高度测量平均误差不超过3 cm和11.1 cm,相对误差不超过2%和17.45%;窄叶作物相对冠层高度测量平均误差不超过2.3 cm,相对误差不超过6.63%,满足喷杆仿形需求。(3)针对喷杆受地面激励摆动幅度大的问题,建立了车身侧倾角度与喷杆摆动角度传递函数,获得了喷杆末端位移与车身侧倾角度的关系,试验结果表明,车身侧倾角度与喷杆末端位移之间有惯性且呈线性相关,可用于喷杆位姿预判断。(4)针对非线性喷杆液压系统,建立喷杆高度控制与自平衡控制系统并进行仿真试验,仿真结果表明使用P控制器进行喷杆高度控制与自平衡控制可快速到达目标位置,满足喷杆仿形控制的快速性和稳定性的要求。(5)进行了喷杆位姿测量与控制的综合试验,试验结果表明,喷杆高度调节系统可对喷杆高度进行精准调节,调节后实际高度与设定高度最大误差为14mm。喷杆自平衡系统可有效减小地面对喷杆摆动的影响,与未开启主动平衡系统相比,喷杆末端位移减少31.2%以上。