拖拉机整机控制器CCP标定系统分析与实现

针对某重型拖拉机VCU(Vehicle Control Unit,整机控制器)的参数监测与标定需求,进行了基于CAN标定协议(CAN Calibration Protocol,CCP)的标定系统开发。选取了通信硬件,编写了标定系统的底层驱动程序和上位机标定软件。采用本系统对VCU的有关参数进行了标定实验。实验结果表明,所开发的标定系统能够实现对指定参数的监测与标定功能,达到了设计要求。     

变量施肥机下位机控制系统的设计

为实现变量施肥机氮磷钾(N/P/K)配比施肥,本文设计基于下位单片机的电控液压传动闭环变量施肥控制系统,该系统与上位控制系统共同组成变量施肥机施肥控制系统,下位控制器完成对上位机控制系统施肥信息数据帧解析并实现对3组液压马达与电磁比例调速阀的控制,同时将采集到施肥机状态数据信息发送给上位机系统,确保变量施肥控制系统实现施肥机N/P/K按需配比施肥功能,对我国变量施肥技术的发展具有重要意义。     

电子油门自动标定检测装置的设计

设计一种可对车用电子油门进行自动标定与检测的装置。该装置主要由上位机软件、控制器以及步进电机组成。上位机软件通过RS232总线与控制器进行标定指令与检测数据交互。控制器实时接收上位机的标定指令并进一步控制步进电机,实现对电子油门的数据标定工作。标定完成后,控制器对电子油门的线性度与同步度进行实时检测并将检测数据上传给上位机进行显示。     

基于机智云平台的温室番茄远程监控系统

设计了基于机智云平台的温室番茄远程监控系统，上位机由手机APP终端和机智云平台组成，下位机部分采用STM32F103单片机作为控制器将传感器获取的环境参数上传至上位机，ESP8266 Wi-Fi模块实现了上位机与下位机之间的数据交互。用户可使用上位机对温室番茄环境生长参数进行远程监测和实时调控，经测试该设计数据获取准确、系统运行稳定，实现了预期的功能。      

基于DSP和单片机的实时变量喷药系统设计

为防治玉米农田杂草危害,设计了一种基于DSP识别和单片机控制的杂草实时变量喷药系统。数字信号处理器(DSP)实时数据处理能力强,单片机控制能力强。DSP作为喷药系统上位机图像处理模块的CPU,对田间玉米杂草图像实时采集、处理,分离出杂草,生成杂草位置信息表,发送给作为系统下位机控制模块CPU的单片机;单片机通过电磁阀控制6个喷头的开闭实现精准变量喷药。田间试验表明:系统在室外田间复杂情况下可以满足实时精准喷药要求,在作业机械速度为4km/h时,喷药精确度可以达到91.4%。     

气吸式播种机自动配比施肥控制系统的研究

为了解决传统粗放施肥化肥用量大、人工配比混肥费时费力及生态环境污染严重等问题,设计了一种可根据土壤肥力自动配比的2行变量施肥控制系统。肥箱设计为一体三箱室结构,每一个箱室装一种肥料并在箱室底部安装电动排肥器,通过2个下位机控制器控制6个排肥器来实现2行、3种肥料的在线自动配比施肥。系统采用安装在地轮上的编码器反馈机车速度信息,通过无线通信模块将速度信息传给上位机,上位机结合施肥参数处理后传给下位机,下位机根据机车速度实时调整排肥电机转速而控制施肥量。试验结果表明:该机施肥控制精度在90%以上,可满足按需配比变量施肥的要求。     

GD-1高压共轨柴油机电控系统标定平台设计

基于CCP协议开发了柴油机GD-1(电控系统代号)系统的标定平台.该平台PC机端采用USB通信,ECU端采用CAN通信,利用USBCAN智能转换卡实现了与ECU准确、可靠和稳定的通信.利用LabVIEW和VC 混合编程,开发了友好的人机交互界面,实现了CCP协议的驱动程序.利用本标定平台易于实现标定数据的采集、显示、保存和标定功能.     

基于LoRa和ARM的电机实时温度在线监测系统研究

针对中大型电机在温度监测过程中存在的传输距离近及抗干扰能力弱的问题,提出了一种基于LoRa无线通信和虚拟仪器的电机温度在线监测系统。系统将温度传感器实时采集的数据通过温度信号调理电路转化为下位机可以处理的电压信号,下位机对采集的一组电压信号模数转换后进行滤波处理及异或校验处理,通过LoRa模块将处理后的数据打包发送给上位机,上位机软件LabVIEW实现电机在运行过程中各路温度参数的在线监测、数据的保存与查询、温度补偿、上限阈值报警等。结果表明,基于LoRa和单片机的电机温度在线监测系统具有测量精度高、实时性强、传输距离远及抗干扰能力强的优点。     

基于以太网的交交变频调速系统设计与实现

针对现场总线控制变频调速系统的不足,本文在交―交变频调速系统的基础上,将变频调速与以太网结合起来,提出了变频调速系统的网络化的设计思路,其中变频器的控制模块以单片机AT89S51为控制器,涉及相序检测,锁相环,触发模块等环节;以太网模块ZNE―100T为接口,网络接口的软件设计包括驱动程序、精简后的TCP/IP协议程序以及应用程序,以上两模块使用RS232相连接,上位机控制程序使用VB编写,为系统提供控制界面,达到了网络化改造的目的。     

农田旋耕机载荷功率在线测量系统设计与实现

功率消耗是衡量农田旋耕机性能的重要指标,为了测量不同类型和配置的旋耕机在作业过程中的实时功率,设计了农田旋耕机载荷功率在线测量系统,利用电阻应变片电桥贴在动力传动轴上来测量扭矩,通过光感探测装置与齿轮盘配合使用测量传动轴的转速,最后将扭矩和转速数据通过2.4G无线模块实时送给上位机进行处理,从而得出旋耕机的实时消耗功率。通过在扭矩平台进行静态标定,得到了扭矩与电桥输出电压的线性关系,且在0!2000N·m范围内的标定平均误差仅为0.347%。田间试验结果表明:设计的系统能够实时获取旋耕机的输出载荷功率,且工作稳定可靠,为农田旋耕机结构优化设计和调整最优作业状态提供了宝贵的数据依据。     

基于IMM UKF的冲量式测产系统研究

为适应精准农业的发展趋势,提高测产计量系统的精度,开发一套基于IMM UKF算法的冲量式测产系统。该系统由冲量传感器模块、北斗定位模块、DTU传输模块和上位机等组成。系统通过传感器模块进行信号的采集和处理,采用CAN通信方式将处理后的数据发送至上位机。上位机使用IMM UKF滤波算法对传感器上传的数据进行滤波,最终根据标定曲线得到谷物产量。通过车辆空载试验,采用IMM UKF算法与KF和UKF算法进行对比验证,结果表明IMM UKF算法的滤波效果更好,均方差为0.000 42 N。通过传感器标定试验,确定传感器的检测值与实际谷物重量的关系。通过大田测产试验,得出每个地块的产量分布图,试验结果表明该测产系统的平均误差达到3.911%。     

基于虚拟仪器的应变测试静态标定系统

为了将虚拟仪器技术应用于所设计牵引力测量传感装置中,基于虚拟仪器技术设计开发了在线应变测量的静态标定系统。阐述了该系统软件和硬件结构、试验方法、静态特性标定及分析程序设计等,并通过应变传感装置及加载装置进行试验分析。试验结果表明,基于虚拟仪器技术设计的应变测试静态标定系统比传统标定系统结构简单、操作简捷,能够较精确地在线对应变传感器进行标定及静态特性分析。      

农田二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统优化设计与试验

为准确测量农田近地层二氧化碳浓度梯度分布，降低人为测量所产生的干扰误差，设计了一种二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统。该系统由机械采集模块和系统控制模块组成，机械采集模块负责采集气体，系统控制模块实现二氧化碳浓度的自动测量，测量系统在农田中自动进行二氧化碳浓度梯度分布的测量，并采用无线传输技术将测量数据发送至服务器。阐述了测量系统的总体结构以及各模块设计方法，运用Fluent软件模拟了二氧化碳测量的抽气过程，分析优化了测量管路间隔与抽气速度、管道直径的关系，并进行了测量系统室内标定和现场二氧化碳浓度测量试验。试验结果表明，该系统能够较好地测量农田二氧化碳浓度梯度的分布，测量误差不大于4.17%，实现了农田信息的自动获取，对二氧化碳碳汇信息计算具有重要意义。     

电控单体泵多节点标定系统的研发

随着车载电控单元数量的增多，实现多节点同时标定有利于汽车不同ECU间的参数匹配优化，在设计了TouCAN模块与CAN总线硬件接口的基础上，结合CCP协议，通过设置位时间、不同的节点站地址、收发报文缓冲器的标识符及屏蔽寄存器，设计并实现了多个ECU的通信和标定，提高了标定效率。     

高速插秧机工作状态检测装置的设计与试验

为了进行高速插秧机栽插质量检测,需精准提供其工作起始和结束点,以便准确测取统计数据。为此,采用陀螺仪、加速度计、霍尔式传感器、语音模块及单片机构成控制系统,研制了一种适用于高速插秧机工作状态检测装置。根据高速插秧机悬挂连杆机构在不同工作状态下与水平面间夹角的不同及工作时行驶速度的差异,设计了角度检测电路及速度检测电路,控制系统根据检测结果判断高速插秧机处于何种工作状态,并通过语音模块输出语音信号提示驾驶员。角度检测、速度检测的试验研究表明:角度测量平均误差为0. 95°;高速、中速和低速下速度测量平均误差分别为0. 041 2、0. 037 8、0. 063 6m/s,满足高速插秧机工作状态检测精度要求。     

基于TD-LTE的多机协同导航通信系统研究

为实现多个农机在农田环境中自主导航协同作业，设计了基于TD-LTE的多机协同导航通信系统。该系统由导航定位传感器、无线通信模块、车载控制终端和远程通信软件组成，其中：传感器包含GNSS接收机、惯性测量单元（IMU）和角度传感器，用于获取每台农机的地理位置、自身姿态和车辆转向角信息。无线通信模块采用4G DTU作为系统通信设备，与车载终端串口相连，实现RS232串口转TD-LTE网络功能。4G DTU经配置软件配置好串口参数等信息后，连接目的服务器IP地址和端口号，将车载传感器采集的数据按设计好的通信协议经TD-LTE网络传输到远程服务器的通信软件中。车载控制终端采用工控机（IPC）,实现农机自动导航控制与人机交互。远程通信软件应用Socket网络编程开发了数据接收显示与数据发送的功能模块。系统对每台农机的状态信息实时上传的同时也可以接收远程服务器端对多台农机的协同控制命令，对于软件界面中显示的在线农机，可以根据优先级有选择的进行通信。以4台雷沃欧豹拖拉机为试验平台，每台农机状态信息的发送频率为5Hz，进行了系统稳定性试验测试，丢包率均为0.1%，且均无延迟，系统具有较高的可靠性与实时性。     

小麦冠层营养诊断光谱检测仪设计与试验

为了快速准确获取田间作物生长营养水平信息,设计了作物冠层营养诊断光谱检测仪,并进行了小麦大田测试。系统由光学传感器,信号采集驱动模块和控制器组成。光学传感器可测量300~1 100 nm范围内连续光谱,信号采集驱动模块用于提供稳定电压以及数据的A/D转换。开发了光谱采集控制软件安装于控制器,主要功能包括接收、处理、显示和存储采集到的数据。应用该仪器进行了标定试验,并针对大田冬小麦开展了大田试验,试验结果表明该仪器所测反射率与美国ASD FieldSpec HandHeld 2光谱辐射仪所测的反射率之间具有较高的相关性,相关系数最低为0.991 8。分析了冬小麦叶绿素含量指标SPAD值与仪器所测反射率之间的相关性。选出相关性较高的550~900 nm波段进行主成分分析建立叶绿素预测模型,建模 R 2 C 为0.575,模型检验 R 2 V 为0.595。结果表明利用研发的便携式光谱检测仪能有效评估小麦营养叶绿素含量,为小麦的精细栽培提供理论与技术支持。