基于脉振高频电压注入法的无传感器控制研究

针对永磁同步电机在零低速下无传感器控制,理论分析了脉振高频电压注入法算法的计算流程,研究了转子位置估计中的系数意义,分析了在转子位置估计中产生相位延迟的来源,建立基于两相旋转坐标系下的仿真模型,通过仿真逐步验证算法的可行性和有效性。搭建实验平台对无位置传感器系统进行了控制实验。最后仿真和实验结果表明,基于脉振高频电压注入法的永磁同步电机无传感器控制系统中转子位置估计的相位延迟主要源于低通滤波器。该控制系统的稳态速度偏差在±0.5 r/min以下。位置跟踪观测器的跟随性能良好,但由于低通滤波器的存在,控制系统在转子位置估计中有1.5 rad的相位延迟。     

基于LVDS传输线延时检测技术的土壤含水率传感器

为实现土壤含水率的快速准确监测,设计了一种基于LVDS差分传输线延时检测技术的土壤含水率传感器。该传感器将高频振荡信号分路为两通道LVDS差分信号,一个通道用于测试土壤含水率,另一个通道用于提供参考信号。由于土壤中水分的变化改变土壤介电常数,从而导致测试通道LVDS差分总线上信号传输延时的变化,则传感器检测该通道信号的传输延时就可以确定土壤含水率。为了获得LVDS总线设计线宽和线间距的最优值,以LVDS总线阻抗值均方误差最小化为目标,构建了线宽和线间距的最优化计算模型,并通过遗传算法求解出了最优线宽为0.178 9 mm和最优线间距为0.223 8 mm。试验表明,根据该参数设计的传感器在50 MHz频率时,对体积含水率8.31%以上的砖红壤土和黄壤土的预测模型为线性模型,决定系数R2为0.964 2,绝对预测误差在2.45%以内。     

电动烟草打顶抑芽机控制系统研究

对一种电动烟草打顶抑芽机的控制系统进行了设计研究。该控制系统的主控芯片为PIC18F13K22,输入信号主要包括剪刀位置信号、喷药量调节信号、电池电压信号和工作开关信号。其中,剪刀位置检测采用霍尔传感器,输出控制信号主要控制电机、电磁阀、蜂鸣器及指示灯,电机采用控制芯片MC33886进行控制。对该机械喷药量的准确性进行了试验测试,验证了机械的精准性,其平均偏差为2.26%。该设计实现了电动烟草打顶抑芽机的半自动化,有效提高了烟草打顶抑芽的工作效率及质量,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

曲轴凸轮轴信号控制策略研究

为确定发动机的喷油和点火信息,ECU需要对曲轴凸轮轴信号进行处理、分析和计算。首先对曲轴凸轮轴信号进行诊断,诊断信号是否缺失或干扰,报告错误信号。如果信号错误达到阈值,诊断传感器故障。然后对信号合理性进行检测,检测信号是否合理正常。之后对信号进行分析处理,包括判断缺齿、当前工作缸号、工作循环位置、计算发动机转速。对曲轴凸轮轴信号进行同步处理,得到发动机相位信息,ECU计算出喷油提前角和点火提前角以确定发动机的喷油定时和点火时刻。最后介绍了传感器故障时的跛行回家模式的处理方法和策略。     

手持式电动烟草打顶抑芽系统的设计

结合我国西南丘陵地区打顶抑芽现状,设计了一种手持式电动烟草打顶抑芽系统,由打顶抑芽剪、抑芽剂、消毒液喷施系统和控制系统组成。打顶抑芽剪包括剪切系统、动力传动系统及机架,控制系统包括硬件电路和软件程序。该控制系统采用PIC18F23K22作为主控芯片,根据刀片位置信号、抑芽剂喷施量调节信号、电源电压信号和作业开关信号,控制电机、抑芽剂泵、消毒液泵、抑芽剂电磁阀、消毒液电磁阀、扬声器和指示灯的工作。其中,刀片位置检测采用霍尔传感器,电机正反转采用继电器控制,药泵电压采用高频PWM信号控制场效应管的方式提供。基于工作流程图和硬件电路,并借助汇编语言实现软件程序的编写。对该打顶抑芽系统进行了抑芽剂喷药量精度试验和田间试验,结果表明:喷施误差在5%以内,大大提高了抑芽剂的利用率,降低了成本;每株烟草打顶平均用时3.1s,提高了工作效率;减少了烟株细菌病毒的感染,提高了经济效益,进一步推动了烟草农业机械化进程。     

基于MC9S12DG128单片机的智能循线车的设计

以飞思卡尔公司的16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元,设计了智能循线汽车控制系统的软硬件,主要包括传感器选型及信号采集处理、电机和舵机的控制等部分。采用12对红外光电传感器作为信息采集模块,安装在小车前部,检测白色跑道上的黑色引导线。根据12对红外光电传感器相对黑线的位置,通过所设计的电路和程序对传感器信号进行采集处理,从而获取车模相对赛道的偏移量、方向、速度等信息。通过编写控制程序,产生PWM脉冲信号,对模型车转向舵机以及驱动电机进行控制,最后完成了智能车工程制作及调试,并实现车模能够沿着赛道高速稳定地行驶。     

电磁诱导式喷雾机器人导航系统

针对喷雾机器人的工作要求,研制了电磁诱导式导航系统,系统由机械本体、电磁感应传感器、单片机控制系统和直流电机PWM驱动系统组成。机器人行走轨迹的诱导信号由埋设在田间的通有高频电流的导线产生,利用一对电磁感应传感器的信号电压差值判断机器人位置。AT 89C 52单片机根据传感器提供的信息,采用P ID算法规划行驶路径,由PWM系统驱动直流电动机完成机器人的行走。试验结果表明,10 m范围内直线导航精度±1 cm;转弯半径0.5 m时导航精度±2.5 cm。     

基于相位检测原理的土壤水分时域反射测量技术

针对土壤水分测量的特点,提出了用高频正弦波代替脉冲信号作为测试信号,利用相位检测原理测量信号传播时间,从而测量土壤含水量的方法.设计了由高频信号发生器、相位检测器、微处理器和土壤水分探头等组成的P-TDR原理样机.试验表明,该样机测量信号传播时间的精度可达到10 ps,在砂土、壤土和粘壤土中的土壤含水量测量结果与称重法对比差值不超过0.03.     

基于无GPS定位的变量施肥控制系统的研究

为实现在贵州山地使用变量施肥控制系统进行施肥,设计了一种基于无GPS定位的变量施肥控制系统。该控制系统以可编程逻辑控制器(PLC)为核心,分为手动模式和无GPS定位自动模式。在手动模式下,人为选择相应的工作地块后,通过触摸屏选择不同的挡位进行施肥;在无GPS定位自动模式下,该施肥控制系统通过移速传感器获取施肥机的位置信号,再根据施肥机的位置信号施用对应的施肥量,以实现变量施肥。试验结果表明:该系统可将传感器数据和决策函数等信息综合处理,在施肥机前进速度为3.5~5.5km/h、施肥量在9 kg/hm2以上时,能够使步进电机工作转速在40~60r/min范围内,施肥机排肥平均误差为4.13%。     

基于LabVIEW的温室移动机器人导航系统

温室移动机器人是为适应设施农业的要求而在近年来发展起来的一种农业高新技术.为了满足机器人的工作要求,设计开发了'基于LabVIEW的温室移动机器人导航系统.该系统由机械本体、PC机、数据采集卡、电磁感应传感器、高频信号发生器和直流电机PWM驱动系统组成.机器人行走轨迹的诱导信号由埋设在田间的通有高频电流的导线产生,利用一对电磁感应传感器的信号电压差值判断机器人位置.计算机根据传感器提供的信息,采用模糊控制算法规划行驶路径,实现了温室移动机器人的自动行走.控制软件以虚拟仪器技术为核心,基于LabVIEW平台设计了人性化的人机交互界面.运行试验表明,系统实时性强,可靠性高,具有良好的应用前景.