基于多楔帶傳動的噴桿平衡控制研究.pdf

1、本文根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對噴桿轉(zhuǎn)動控制問題設(shè)計了一種基于多楔帶傳動的噴桿平衡控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由超聲波檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和多楔帶傳動系統(tǒng)三部分組成。為了保證多楔帶傳動精度建立了多楔帶傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型，研究多楔帶縱向動剛度和阻尼對傳動精度的影響；為了保證噴桿平衡檢測精度設(shè)計了超聲波傳感器檢測系統(tǒng)，研究各影響因素對超聲波傳感器測距精度的影響。最終，通過階躍試驗研究了系統(tǒng)的動態(tài)性能，確定了系統(tǒng)的啟動閾值；通過田間試驗研究了系統(tǒng)對噴桿平

2、衡的控制效果，獲得了系統(tǒng)最佳參數(shù)組合。
　　主要研究工作包含以下幾個方面：
　　（1）噴桿平衡控制系統(tǒng)設(shè)計
　　針對噴桿轉(zhuǎn)動控制問題，在現(xiàn)有噴霧機上設(shè)計了一種基于多楔帶傳動的噴桿平衡控制系統(tǒng)。給出了噴桿平衡檢測原理、多楔帶傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成對主要硬件進行了優(yōu)選，根據(jù)控制要求對控制程序和控制電路進行設(shè)計，總體上完成噴桿平衡控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
　　（2）多楔帶傳動系統(tǒng)動力學(xué)建模

3、
　　建立多楔帶傳動系統(tǒng)動力力學(xué)模型，研究多楔帶縱向動剛度和阻尼因子對傳動精度的影響，獲得傳動系統(tǒng)中多楔帶輪轉(zhuǎn)角和噴桿轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。主要結(jié)論為：當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動頻率不大于6Hz時，對應(yīng)多楔帶三個安裝位置，多楔帶輪輸入轉(zhuǎn)角θ1和噴桿輸出轉(zhuǎn)角θ4之間傳動關(guān)系分別為：4θ1?20θ，4θ1?16θ，4θ1?12θ。這三種轉(zhuǎn)角傳動關(guān)系，為后文步進電機控制脈沖的個數(shù)計算提供依據(jù)。
　?。?）噴桿平衡檢測精度的影響因素試驗研究
　

4、　設(shè)計超聲波傳感器檢測系統(tǒng)，研究不同反射平面、相對運動和波束角對超聲波傳感器檢測噴桿平衡的影響。主要結(jié)論為：
　?、僮魑锕趯邮杳芏群推秸葘Τ暡▊鞲衅鞯臏y距精度影響較大。為了減小不同作物冠層特性對噴桿平衡檢測精度的影響，可以將地面作為超聲波傳感器的反射平面。此時，為了防止作物枝葉對超聲波傳感器測距精度的干擾，需在噴桿上對應(yīng)位置安裝分行器，以確保超聲波打到地面。
　?、谠趪婌F機行駛速度范圍內(nèi)，超聲波傳感器測量平均值與實際距離

5、值最大誤差0.689cm，測量值最大樣本方差為0.165cm，并且這一結(jié)果還是在不考慮噴霧機底盤振動的情況下獲得的，所以超聲波傳感器相對運動對噴桿平衡檢測精度的影響很小。
　　③超聲波傳感器偏轉(zhuǎn)角在[-12°,+12°]范圍內(nèi)變化時，測距誤差很小。偏轉(zhuǎn)角在[-13°,-15°]和[13°,15°]范圍內(nèi)變化時，測距誤差迅速增大。但是，由于噴桿的轉(zhuǎn)動角度一般在[-5°,+5°]范圍內(nèi)變化，所以超聲波傳感器波束角對噴桿平衡檢測精度的影

6、響很小。
　?。?）噴桿平衡控制效果試驗研究
　　設(shè)計階躍試驗研究噴桿平衡控制系統(tǒng)的動態(tài)性能，確定系統(tǒng)的啟動閾值。設(shè)計田間正交試驗研究不同系統(tǒng)參數(shù)對噴桿平衡控制效果的影響。具體結(jié)論為：
　?、賴姉U平衡控制系統(tǒng)可以有效的減小階躍激勵信號對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，試驗獲得系統(tǒng)的最佳啟動閾值為??5cm。
　?、谔镩g正交試中噴桿平衡控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)噴桿平衡的控制，減小地面起伏造成的噴桿轉(zhuǎn)動。在多楔帶安裝位置、電機轉(zhuǎn)速和多楔帶