水稻插秧机自动调平控制系统开发

作     者：张英祥 

作者单位：山东理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李军伟;王进

授予年度：2022年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：水稻插秧机 调平控制系统 联合仿真 模糊控制 

摘      要：随着我国农业现代化的不断推进,水稻插秧机作为水稻机械化种植必不可少的机械,正逐步向高速化、智能化方向发展。插秧机调平控制系统的作用是在插秧机插植作业过程中,保持插植部水平使其两侧的秧苗插植深度保持一致,这对提高秧苗的成活率和返青的一致性十分重要。调平控制系统的性能直接影响了插秧机的插秧效果。本文对调平控制系统进行了总体设计,确定了调平控制系统以调平控制器和直流电机为核心的技术路线,并对调平控制器的硬件进行开发,包括电路原理图的设计、PCB的绘制、加工和焊接工作。对调平控制系统所涉及的直流电机和传感器等重要零部件进行选型和安装。根据在调平过程中对插植部运动规律的分析,建立模糊PID等控制算法实现对插植部的调平控制。基于ADAMS/View软件建立插秧机插植部的动力学模型,包括苗箱和弹簧等构件;在MATLAB/Simulink内建立调平控制系统的直流电机模型。利用联合仿真的方法对本文所设计控制算法的控制效果进行仿真分析。通过对调平控制系统的功能分析,从底层和应用层两方面对调平控制器的软件系统进行了开发。在底层软件方面,通过手写的方式对单片机的驱动代码进行编写;应用层则采用基于模型的设计方法对调平控制系统各个功能模块进行建模,再利用自动生成代码技术将所搭建的调平控制系统应用层模型生成代码,在Code Warrior开发环境下集成底层代码和应用层代码。对调平控制器应用层模型进行MIL、SIL测试后,将调平控制器接入插秧机电气系统进行实车测试。先在试制车间内对调平控制系统的功能进行测试,然后进行水田试验,水田试验表明,本文所开发的调平控制系统具有较高的可靠性,对插秧机的插植部调平效果达到预期目标,满足设计需求。