防霜機性能測試平臺及其控制系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、基于逆溫氣流擾動的茶果園防霜機，具有防霜效果顯著、便于自動控制等優(yōu)點，正逐漸得到推廣應用。但目前防霜機種類眾多，性能各異，因此開發(fā)其性能測試平臺，對于防霜機優(yōu)化設計、選型及性能評價，均具有重要意義。本論文在國家863計劃項目課題“茶園智能化關鍵技術與裝備”等項目資助下，首先分析并確定影響防霜機運行的基本可控參數(shù)，設計多缸多級同步液壓升降平臺;然后根據(jù)影響防霜機工況的運行參數(shù)特征，設計該平臺的控制系統(tǒng);最后對開發(fā)的性能測試平臺及其控制系統(tǒng)

2、進行調(diào)試，并實測防霜機的基本性能。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)防霜機性能測試平臺設計
　　通過系統(tǒng)分析國內(nèi)外各種防霜機的結(jié)構(gòu)和性能，確定了影響防霜機運行的基本可控參數(shù)，主要有:安裝高度、風機轉(zhuǎn)速、風機俯角、擺動周期和擺動范圍，進而確定了防霜機性能測試平臺主要技術參數(shù)范圍如下:平臺升降高度2～10m，主電機轉(zhuǎn)速0～1000rpm，俯角5～50°，云臺擺動周期1～10min，云臺擺動范圍0～360°。
　　為實現(xiàn)各

3、類防霜機基本性能的測試，設計了可旋轉(zhuǎn)升降平臺。通過計算和元件選型，設計了六級四缸同步升降平臺;工作平臺俯角的調(diào)整通過螺桿的螺旋運動實現(xiàn);電機驅(qū)動減速齒輪，使內(nèi)齒轉(zhuǎn)盤軸承帶動輔助平臺實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)。
　　(2)防霜機性能測試平臺控制系統(tǒng)設計
　　基于FX2N-32MR可編程控制器和TK6102i觸摸屏，設計系統(tǒng)軟硬件。利用WFD-120拉線位移傳感器檢測升降高度，使平臺高度控制誤差在0～100 mm范圍內(nèi);對擺動角度進行了編

4、碼器脈沖數(shù)的標定，完成云臺轉(zhuǎn)動0～360°范圍的控制;基于VFD-V-4T0007B和B3000-4T0750G/0900P變頻器，分別實現(xiàn)云臺電機和主電機轉(zhuǎn)速的控制。在觸摸屏中可查看和設置防霜機運行參數(shù)，經(jīng)PLC處理后向各執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制指令，實現(xiàn)防霜機安裝高度、風機轉(zhuǎn)速、擺動范圍和擺動周期的自動控制。
　　提出一種可供用戶選擇使用的風機轉(zhuǎn)速控制接口。采用模糊算法開發(fā)了一維結(jié)構(gòu)的控制器，以作物冠層溫度偏差作為輸入變量，變頻器的頻

5、率變化為輸出變量，實現(xiàn)防霜優(yōu)化控制。
　　(3)系統(tǒng)運行調(diào)試及性能試驗
　　首先，對研制測試平臺升降高度、擺動范圍和擺動周期、主電機轉(zhuǎn)速進行了調(diào)試。結(jié)果表明:①平臺上升速度約為0.036m/s，下降過程約為0.044m/s。上升時，實際與目標位置最大誤差為32mm，均值為13.9mm;下降時，實際與目標位置最大誤差為60mm，均值為28.3mm，均小于預期指標100mm，滿足精度要求。②云臺轉(zhuǎn)動1°對應6.5個脈沖;擺動周期

6、平均誤差為0.061min，小于預期精度指標0.1min;擺動范圍平均誤差為0.83°，小于預期精度指標1.5°，均滿足控制精度要求。③主電機的實際測量轉(zhuǎn)速與設定轉(zhuǎn)速的最大偏差為15rpm，且隨著頻率的降低，偏差逐漸減小。
　　然后，基于此防霜機性能測試平臺，對某一結(jié)構(gòu)類型的防霜機，試驗測試了其基本性能。結(jié)果表明:①在1 m高度平面上，防霜機風速分布呈鴨梨狀，沿水平方向，距離越遠，風速越小;沿垂直方向，距離水平軸線越遠，風速減小。