1PJ-3型激光平地机的设计

利用激光发射器形成的平面作为基准是目前最精确的平地作业方法之一,1PJ—3型激光平地机设计了两个激光接收器,保证了平地铲高度与水平的准确性。本文介绍了其总体设计与计算。     

1PJ-3.0型水田激光平地机高程系统动态特性试验研究

水田激光平地机的高程系统主要接收激光信号并用以控制平地铲处于设定平面,其动态特性是平地机平整作业质量的重要保证。为分析水田激光平地机的高程系统动态特性,进一步提高平地机的工作性能,以与插秧机配套的1PJ-3.0型水田激光平地机为平台,采用电流检测电路检测电磁阀线圈电流,直线位移传感器测量油缸和平地铲的运动行程,USB高速数据采集模块同时采集电磁阀线圈电压和直线位移传感器信号,从而获得油缸和平地铲的响应时间和运动速度。在平地机高程机械液压系统处于不同油门、不同初始高度,平地铲上升过程和下降过程的条件下进行试验。试验结果表明:在上升过程中,油缸的平均响应时间48.2ms,平地铲的平均响应时间59.4ms;而在下降时,油缸的平均响应时间73.6ms,平地铲的平均响应时间62.3ms;在平地铲上升或下降时,不同初始高度和不同油门开度等级下的,油缸和平地铲的响应时间基本稳定;油门等级越大,平地铲上升速度越快,上升速度在109.0~305.0mm·s-1之间;单向节流阀能保证平地铲下降速度稳定,不受油门开度等因素影响,油缸缩回速度为35.8mm·s-1,平地铲下降速度为126.1mm·s-1。     

激光平地机自动调平控制系统的研制

现有的激光平地机对平地铲只有高程控制而没有水平平衡控制。分析了当前激光平地机在不平整地面上工作的缺点,提出了一种自调平控制系统,实现激光平地机水平方向上自调平控制,改进与提高其平整精度和效率。当激光平地机在斜坡上工作时,使用该系统可自动保持农具平衡。实时倾角通过固定机具中心的倾角传感器获得,控制器将根据实时倾角来驱动电磁阀,控制油缸动作,使得机具实现自调平控制;同时对其进行静态试验和动态试验,通过数据分析,发现该系统能有效提高土地作业的稳定性。最终得出该系统相对于常规的激光平地机地块平整前后的绝对改善度提高了50.0%,相对改善度提高了18.6%,土地误差水平小于1.0%。     

激光控制水田打浆平地机设计与试验

【目的】满足水稻种植对田面平整度的要求,减少拖拉机进田次数,提高打浆平地质量和效果,实现一次进田完成水田打浆和平地作业。【方法】采用先打浆后平地原理,设计了激光控制水田打浆平地机、打浆机与平地铲自动调平机构、平地铲高程自动调节机构和通过集成带自动调平的激光平地控制系统,并进行田间试验;利用2台姿态航向参考系统分别测量拖拉机车身和打浆平地机的横滚角,采用水准测量试验田块作业前后的田面平整度。【结果】拖拉机横滚角在±4.5°内变化,打浆平地机的横滚角始终保持在±1°内,表明调平自动控制系统明显提高了水田打浆平地机构水平稳定性;打浆平地作业后田面最大高差从作业前的17.7cm降低到6.7cm,标准偏差值从作业前的4.08cm下降到1.75cm,绝对差值不大于3 cm的平整度采样点占比由作业前的62%提高到82%以上。【结论】激光控制水田打浆平地机打浆平地作业后可显著改善田面平整情况。     

基于GPS技术的水田平地机的设计与试验

【目的】设计基于GPS技术的水田平地机,实现水田精准平整.【方法】GPS接收天线固定在平地铲上,以GPS高程定位数据作为平地铲高程信息,通过限幅平均滤波算法和PD控制算法实现平地铲运动精确和稳定的控制.【结果和结论】经GPS技术控制的水田平地机平整后的田块田面相对高程的标准偏差值由15.8 cm减小到4.7 cm,绝对差值在不大于5 cm的采样测量点累积百分比数达85.4%,限幅平均滤波算法减少了GPS高程数据误差.GPS高程定位数据能满足水田精准平整的要求,能有效改善田面平整状况.     

基于DSP的水田平地机倾角传感系统设计与试验

平地机车身倾角是水田平地机平地铲自动调平控制的重要反馈信息。为满足平地铲自动调平的倾角测量精度要求,达到水田精准平整、减少水资源的浪费、提高水稻产量的目的,设计了一种基于DSP的水田平地机倾角传感系统。采用惯性加速度计和陀螺仪作为倾角传感系统的倾角测量传感器,分析了倾角传感系统倾角测量原理、设计了硬件系统和基于卡尔曼滤波器的传感器融合算法。倾角传感系统综合利用加速度计所测的重力加速度分量和重力加速度的三角关系以及陀螺仪所测的角速度和车身倾角的导数关系测量获得平地机车身倾角;采用三轴加速计ADIS16300、陀螺仪ADXRS453和DSP处理器TMS320F28069等器件组成倾角传感系统的硬件系统,其中DSP处理器主要实现传感器数据采集、算法执行和数据通讯等功能;以平地机真实倾角和陀螺仪零位偏差作为系统状态向量,建立系统状态方程和测量方程,通过离散化卡尔曼滤波器递归融合得到平地机车身实时倾角。通过三轴多功能转台对倾角传感系统的卡尔曼滤波融合算法测量精度进行了试验。试验结果表明:该倾角传感系统在静态和动态时均能准确地测量平地机车身实时倾角。静态测量时车身角度平均绝对误差≤0.01°,均方根误差≤0.01°,最大误差0.07°。动态测量时车身角度平均绝对误差≤0.18°,均方根误差≤0.20°,最大误差0.41°。说明该系统为水田平地机平地铲自动调平控制提供了低成本倾角测量方案。     

激光平地机刮土铲升降故障分析

激光平地机主要由激光发射器、接收器、控制器、伸缩杆、液压控制机构及刮土铲等组成,工作时,以置于待平整地块中的激光发射器发射出的旋转激光光束作为基准标高,由固定在伸缩杆上的激光接收器接收激光信号、并将光信号转换成电信号后不停地向控制器发送高度信息,控制器控制液压机构实现刮土铲的升降.     

1PJY—6型激光平地机

激光技术在土地平整方面的应用属国内空白。将激光，电子和液压等先进技术综合用于土地平整机械的自动控制，研制成功了１ＰＪＹ－６型激光平地机，经实践证明，使用激光平地机进行大面积土地精平作业，技术先进可靠，平地精度高。激光平地机是一种适应性很强的土地平整机械，具有广泛的推广，应用价值。     

激光平地机械化技术

激光机械控制平地机械化技术是目前世界上最先进的土地平整技术，由美国AGL公司率先开发研制成功。激光机械控制平地系统是利用激光辐射在田面上方形成的平面作为土地平整的控制标准，用液压控制系统自动地、灵敏地、快速地、精确地控制平地铲的升降，实施土地的精平作业。激光机械控制平地作业一般情况下应在采用常规机械平地设备完成对田面粗平后，再使用该“系统”进行田面的“精平”作业，实现高精度的土地平整。     

激光平地机的推广与运用

激光平地机是将激光、液压技术应用于整地、平地作业的高新产品。1团从2008年先后引进9套激光核心部件,并成功的推广了激光平地技术。     

GPS农田平地机土方量及设计高程计算软件开发

使用全球卫星定位系统(GPS)农田平地机进行平地作业前,要对平地作业地形进行测量,计算出平地作业土方量,包括挖方量和填方量,根据挖方量与填方量相等的原则,再计算出平地机设计高程,将设计高程导入GPS平地机自动控制系统里,可使GPS农田平地机更精准设定高程,从而自动控制平地机的作业。传统的手工计算土方量及设计高程方法过于复杂,为了提高计算工作效率,方便用户使用,开发了基于VB 6.0编程软件的平地机土方量及设计高程计算软件。经过田间平地测试检验,该软件能够提高平地作业效率。     

两轮调整型激光测控清平机调平机理研究

研究具有3点激光检测2轮调平机构的正三轮形式清平机底盘调平工作原理.通过坐标变换的方法建立了清平机工作部件的关键位姿坐标与3个激光检测值之间的关系模型,明确了清平机相对于激光基准平面由平到不平,然后调整2轮以恢复刀鼓与目标平面重合的原理.并计算得出为纠正不平量而需要进行调整的2后轮各自的调整行程.采用三维软件建立清平机...     

直流变频空调压缩机位置检测电路设计

介绍了基于单片机MB90F562驱动的直流变频空调室外控制器硬件结构,说明了各单元电路的功能,着重分析了无位置直流无刷电机换流过程及原理。结合相应等效电路,提出了位置检测方法,即1/2母线电压比较法,最后给出了该设计方案压缩机电流实测波形。     

全过程基于MATLAB的直流电机调速系统快速设计

直流电机调速系统是典型的闭环控制系统，是机电控制的典型课题。本文提出一种基于MATLAB的快速高效的控制系统开发方法，克服传统的控制系统设计周期长、效率低的缺点。将MATLAB多个工具箱巧妙结合应用，实现全过程基于MATLAB的直流电机调速系统的快速设计。应用MATLAB中的System Identification工具箱实现直流电机的数学建模，应用Simulink对控制系统进行仿真，应用Simulink Design Optimization工具箱实现PID参数的自动寻优，应用RTW技术免去繁琐的编程过程，实现代码自动生成，将生成的代码下载至DSP目标板，完成整个控制系统设计。相对传统的设计方法，该方法具有高效、快速和方便调整等特点，对其他控制系统设计具有一定的借鉴意义。     

便携式双刀片电动果园采收装置设计

[目的]解决华南丘陵山区水果摘采机械化难度大的问题。[方法]采用计算机模拟设计了一款便携式双刀片电动果园采收机具。首先通过建立力学模型的方式,论证了方案的可行性,排除了一次剪切不成功的情况;其次对机具的硬件选择和电路控制,计算机工作程序等进行了设计。[结果]设计的双刀片机械辅助果园采收机具,由两片切割刀片,两台直流伺服电机、可伸缩支架杆等组成,工作时刀片始终在水果筐范围内移动,不会出现因为刀片移动到筐外而损伤其余未摘水果的情况,可有效降低因采收机具而产生的产量损失。[结论]该设计方案通过切割力分析验证,不存在一次切割不成功的情况;该机具搭栽的直流电机,选用12V／6AH电池,每次可工作10h,可满足山地工作需求。     

轴流泵水力模型CAD/CAM

以ＦＯＲＴＲＡＮ语言和ＡｕｔｏＣＡＤ图形软件作为ＣＡＤ系统的支撑环境,叶轮优化设计采用简化三元流动模型,环量沿径向分布可任意控制,优化参数可根据需要选取,叶片造型采用平面叶栅法。模型试验表明,设计点准确、设计质量高。并且在国内首次利用数控加工中心实现了泵转轮叶片ＣＡＭ。     

基于DSP的直线电机数字控制系统设计

利用TMS320LF2407的外设单元和高性能的DSP内核,设计无刷直流直线电机数字控制系统,介绍控制系统硬件电路的设计方法和软件流程。     

一种两级式LED恒流驱动电源设计

根据LED驱动电源设计要求,对设计方案进行合理论证,前级功率因素校正采用升压型斩波电路,控制芯片采用仙童公司的FAN7527,后级采用隔离式单端反激电路实现降压型DC/DC变换,控制芯片为TI公司的UC3843;此外为满足LED驱动电源恒流输出特性,设计中采用AP4310设计一个恒流限压控制器。基于以上结构,完成一款实验样机,通过测试和分析,实验波形与理论波形基本一致,完成本次设计要求的性能指标。     

基于DGPS定位与双闭环转向控制的农业自动导航系统

以东方红X-804拖拉机为平台,开发了一种基于RTK-DGPS定位和双闭环转向控制相组合的农业自动导航系统。系统主要包括RTK-DGPS接收机、姿态航向参考系统(AHRS)、转向控制器、电控液压转向装置和转向角检测传感器。设计了Kalman滤波器对定位数据进行平滑处理,同时实现航向角的校正。为实现自动转向,在拖拉机原有手动控制系统基础上加上电控比例液压阀,并设计电控单元。然后,推导了转向系统的数学模型,通过Matlab仿真工具箱得到传递函数的参数,设计了双闭环转向控制算法。最后,进行了算法验证试验和田间试验,结果表明,双闭环控制方法较好抑制了稳态时的震荡现象,方波信号的角度跟踪稳态时最大误差0.60°,平均误差0.40°,平均延时为0.20 s;设计的Kalman滤波器有助于提高定位系统的精度,横向跟踪误差不超过0.09 m,转向角度平均跟踪误差为0.43°,延时0.25 s。