基于超聲傳感的噴桿位姿控制研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀結(jié)果表明,噴桿噴霧機(jī)在田間作業(yè)時(shí),噴桿相對(duì)于作物冠層的不正確位姿將顯著影響霧量分布均勻性。因此,開展噴桿位姿檢測(cè)及其控制研究對(duì)于提高霧量分布均勻性有著及其重要的意義。本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)噴桿噴霧機(jī)自動(dòng)化作業(yè)要求,開發(fā)設(shè)計(jì)了一套基于超聲波傳感器的噴桿位姿控制系統(tǒng)。通過(guò)分析噴桿位姿控制要求,設(shè)計(jì)了控制器的硬件電路與軟件;通過(guò)超聲波檢測(cè)噴桿距作物冠層高度試驗(yàn),分析了超聲檢測(cè)噴桿位姿的可行性;運(yùn)用工程整定法對(duì)控制器PID參數(shù)進(jìn)行了整定

2、,根據(jù)整定得到的PID參數(shù)開展了噴桿位姿控制試驗(yàn)。
　　 本文研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 Ⅰ、噴桿位姿控制器的設(shè)計(jì)
　　 (1)對(duì)噴桿位姿調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了分析,闡述了超聲波檢測(cè)噴桿位姿原理,提出了以AT89S52微處理器為核心的噴桿位姿控制系統(tǒng),建立了噴桿位姿控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及硬件實(shí)現(xiàn)圖。
　　 (2)完成了A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、D/A轉(zhuǎn)換、運(yùn)算放大與信號(hào)輸出等硬件電路及其相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)。<

3、br>　　 Ⅱ、超聲波檢測(cè)噴桿距作物冠層高度試驗(yàn)分析
　　 采用超聲波傳感器建立了一套噴桿距作物冠層高度檢測(cè)系統(tǒng),在室內(nèi)和溫室大棚分別對(duì)平面木板與作物冠層進(jìn)行了測(cè)量試驗(yàn),得到了如下結(jié)論:
　　 (1)在室內(nèi)對(duì)平面木板進(jìn)行測(cè)量,得到了距離值與輸出電壓值的回歸模型,并由回歸模型得到了回歸殘差圖,其中殘差的絕對(duì)平均值(δ)=0.536cm。
　　 (2)分析了波束角對(duì)超聲波測(cè)距的影響,在距離一定時(shí),隨著目標(biāo)靶的旋轉(zhuǎn)角

4、度越來(lái)越大,誤差增加也越來(lái)越快;旋轉(zhuǎn)角度一定時(shí),隨著距離增大,測(cè)量誤差呈增大趨勢(shì)。
　　 (3)在溫室大棚對(duì)作物冠層進(jìn)行了檢測(cè),得到了距離值與輸出電壓值的回歸模型、殘差圖和殘差頻率分布圖,結(jié)果顯示,回歸殘差的絕對(duì)值大小為5.081cm,其中殘差絕對(duì)值有68.9%不大于6cm,有10%的殘差值大于10cm。
　　 (4)將超聲波測(cè)量平面木板與作物冠層得到的回歸模型進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),隨著距離的增加,兩者得到的回歸方程,其數(shù)值模擬

5、差值隨著電壓的增大由大變小,再由小變大,當(dāng)電壓輸出為2v時(shí)差值最小,只有0.07cm。
　　 (5)通過(guò)在溫室大棚對(duì)作物冠層的測(cè)量,探討了作物冠層平面中葉片分布對(duì)測(cè)距的影響,指出了三種不同情況下得到的回波信號(hào)是不同的。
　　 Ⅲ、噴桿位姿控制試驗(yàn)
　　 (1)構(gòu)建了由噴桿噴霧機(jī)和噴桿位姿控制器組成的噴桿位姿控制系統(tǒng),對(duì)控制系統(tǒng)的輸出進(jìn)行了標(biāo)定,并確立了PID控制算法。運(yùn)用工程整定法中的擴(kuò)充臨界比例度法對(duì)PID參數(shù)