發(fā)布時間：2020-03-28 06:33

【摘要】：由于植保機噴桿在噴灑作業(yè)時易受到復(fù)雜路況、機械行駛狀態(tài)與天氣情況等影響,導(dǎo)致植保機普遍存在系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)不達標(biāo)、噴施效率低等問題,造成生態(tài)環(huán)境的破壞與農(nóng)藥的浪費。較小的干擾激勵會使植保機噴桿產(chǎn)生劇烈的振動,導(dǎo)致噴桿對農(nóng)植物噴施高度過高或過低,造成欠噴或過噴的結(jié)果,可能出現(xiàn)刮碰農(nóng)植物甚至發(fā)生噴桿末端觸地折斷的現(xiàn)象,嚴重影響植保機噴霧效果與作業(yè)效率。因此,研究植保機噴桿位置的精準控制具有重要意義。本文的主要研究工作如下:(1)針對低成本、小規(guī)模作業(yè)的兩自由度植保機懸架噴桿系統(tǒng),充分考慮在建模過程中由于線性化處理、主被動器件損耗以及系統(tǒng)本身存在的模型誤差等不確定性因素,建立了具有不確定性的四階線性狀態(tài)空間模型,設(shè)計了植保機噴桿位置魯棒輸出跟蹤控制器,證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與漸進跟蹤性。仿真驗證了控制算法的有效性。(2)針對高成本、大規(guī)模作業(yè)的植保機,建立了多自由度植保機懸架噴桿系統(tǒng)的非線性模型,進行了將噴桿位置高度與傾斜所產(chǎn)生角度相結(jié)合的復(fù)合控制研究,采用反步控制算法進行主動控制力的設(shè)計。仿真驗證了算法的有效性與合理性,有效地減少了植保機懸架的振動幅度,提高了植保機噴桿作業(yè)的穩(wěn)定性能。(3)采用以噴桿為負載的電液伺服系統(tǒng)作為由植保機懸架噴桿系統(tǒng)產(chǎn)生的主動控制力的執(zhí)行驅(qū)動機構(gòu)。充分考慮電液伺服系統(tǒng)中存在的動態(tài)特性并建立了完整的非線性模型。首先,采用復(fù)合模糊PID控制算法,進行植保機噴桿位置伺服控制器的設(shè)計,通過植保機噴桿對設(shè)定的幾種不同種類農(nóng)作物冠層高度模擬信號進行仿形跟蹤控制,仿真驗證了復(fù)合模糊控制算法的優(yōu)越性與合理性;其次,為進一步提高噴桿位置系統(tǒng)的控制精度與穩(wěn)定性能,基于經(jīng)典反步控制理論,設(shè)計了動態(tài)面控制算法。將已經(jīng)建立完整的電液伺服系統(tǒng)狀態(tài)空間模型變換為嚴格反饋形式,用RBF網(wǎng)絡(luò)逼近非線性項,引入阻尼項補償干擾對系統(tǒng)的影響,結(jié)合動態(tài)面控制進行植保機噴桿位置伺服控制器的設(shè)計。仿真結(jié)果表明設(shè)計的位置伺服控制器具有良好的仿形跟蹤控制性能和補償不確定參數(shù)變化的能力,滿足植保機噴桿作業(yè)中所需的控制精度和穩(wěn)定性要求。
【圖文】：

植保機噴灑作業(yè)Fig.1.1Sprayingoperationofplantprotectionmachinery

圖 2.1 植保機懸架噴桿系統(tǒng)控制模型ig. 2.1 Control model of plant protection machinery suspension boom syst機懸架噴桿系統(tǒng)特征，由第二定律對系統(tǒng)建模得到運動學(xué)方1 、2m 分別為植保機機體鋼架質(zhì)量和噴桿懸架底座質(zhì)量；bz 機體位移；sF 為彈簧阻力；cF 為阻尼器阻力；tk 視為輪胎剛度；r為地面干擾激勵；u 為作動器產(chǎn)生的主動控制力。為具有一定剛度的非線性彈簧模型，如下所示nk 為彈簧非線性剛度系數(shù)；sk 為彈簧空間剛度系數(shù)；ec 為阻空間變量TbbwwTTx [x,x,x,x][z,z,z,z]1234 ，，建立系統(tǒng)狀態(tài)mzFFkzrumzFFuwsctwbsc ()12 3()()snbwsbwF kz z kz z()cebwF cz z
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP13;S49

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