基于变量马达控制的喷雾机驱动防滑系统设计与试验

高地隙自走式喷雾机因其作业环境复杂易产生车轮滑转,影响静液压驱动系统流量及压力稳定性,严重时导致整机失去通过性能,故须进行防滑控制,保证其具备驱动稳定性和脱困能力。本文提出一种高地隙自走式喷雾机静液压驱动系统防滑控制方法,采用双线性模型定义滑转率与附着系数之间的关系,设计了滑模控制器,并通过田间非道路试验验证了驱动防滑系统的控制性能。试验结果表明,该系统可将喷雾机滑转率控制在0.15以内。在起步加速与匀速工况下,喷雾机滑转率均值为0.020和0.019;在越沟工况下,可2s内实现整机快速脱困。以上结果验证了所设计的喷雾机滑模驱动防滑系统具有良好的防滑性能,能够保证喷雾机在典型工况下平稳行驶,有效减少了地面不利条件对整机行驶稳定性的影响。     

高地隙四轮驱动喷雾机防滑系统控制仿真与试验

建立了高地隙四轮驱动喷雾机底盘工作过程中的运动模型,以相对滑转率为控制目标,提出了一种基于模糊控制的防滑控制系统。设计了防滑控制器,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真,构建了防滑电液系统试验装置,进行了模拟试验,结果表明高地隙四轮驱动喷雾机的电液防滑控制系统效果良好,控制响应时间1.85s,精度达到97.3%。     

高地隙液压四轮驱动喷雾机转向防滑控制系统

建立了高地隙四轮驱动喷雾机转向过程中的线性2自由度模型,以前轮转向为例计算出了实际转向角,设计了一种以实际转速比与理论转速比差值为控制对象的转向防滑控制系统。构建了转向电液防滑系统试验装置,分别在转角为5°、10°、15°、20°、25°、30°以及转角在0°～30°连续变化时对控制系统进行了试验验证。结果表明,高地隙四轮驱动喷雾机的转向防滑控制效果良好,控制平均误差最大为2.01%,均值为1.25%。     

自走式喷雾机底盘静液压驱动系统设计与试验

为解决我国自走式喷雾机底盘液压驱动系统发展滞后,无法满足自走式喷雾机驱动需求的瓶颈问题,设计一种可应用于自走式喷雾机底盘的闭式静液压驱动系统。系统由1台柱塞液压泵、4个并联的液压马达、驻车制动器和分流集流阀等组成,依靠调节补油压力实现高低速切换和驻车制动,行车制动通过泵和液压马达的反向利用实现。在满负荷、高温和不同行驶速度条件下,对液压驱动系统的性能进行试验测试。结果表明:液压驱动系统设计原理正确,各功能均能顺利实现;系统最高工作压力39 MPa,壳体泄油压力＜0.3 MPa,补油压力2.4 MPa;冲洗阀冲洗流量11~14 L/min,能起到良好的液压系统冷却和清洁功能。配合安装的散热器,液压系统内液压油的温度能维持在系统允许的70 ℃以下。满载条件下长时间工作,液压系统性能稳定、可靠,系统的各主要参数都能维持在合理范围。      

四驱高地隙轮式喷雾机闭式液压传动系统设计与试验

高地隙轮式喷雾机在西北与东北有广泛的农业经济市场,结合高地隙轮式喷雾机的工作特点与闭式液压系统的优势,制定合理的工作参数,设计符合要求的液压系统。运用AMESim软件模型创建闭式液压传动系统,并根据设计选型的液压元器件数据进行仿真分析。根据分析结果对样机进行优化升级,并进行验证试验。试验结果表明,设计的闭式液压传动系统满足高地隙轮式喷雾机实际工况的使用要求,为农业机械智能化控制改造提供可靠的试验平台。      

电动力喷雾机控制系统设计与试验

针对现代电动力农业机械自动化发展不成熟的现状,为弥补电动力喷雾机在远程智能控制方面的不足,设计了自走式电动力喷雾机控制系统。通过各部件需求分析和计算,研制了电动力输出装置和远程控制系统,实现了各部件协调工作及远程遥控喷雾作业。整机动力来源为60V铅酸蓄电池串联组,通过控制系统工作试验可知:整机电动力传输效率为88.8%,遥控信号接收并处理成功率达99%;整机电动力利用率较高,续航时间达2.98 h。     

高地隙自走式喷雾机多模式液压转向系统设计与试验

为提高高地隙喷雾机的机动性能和作业效率、减少压苗损伤,设计了基于PID控制算法的多模式液压转向系统。采用AMESim软件建立了机械-液压系统耦合模型,采用序列二次组合优化算法确定PID参数的最佳组合,并对不同负载力和负载质量下的系统控制精度进行仿真。仿真结果表明:当比例系数为19.087、积分时间常数为2.008、微分时间常数为0.032时,系统误差最小;前后液压缸负载力差值或负载质量变大,位移误差随之增大,最大误差为-2.18 mm,PID控制算法和压力补偿系统确保了变载荷下系统的控制精度。研制了多模式液压转向系统,进行了坡地和田间转向试验,田间试验时,前后轮转向液压缸之间平均位移误差为4.07 mm,最大误差为-17.59 mm;在坡度15°的路面上,前、后轮转向液压缸之间的平均位移误差为4.89 mm,最大误差为21.34 mm;在前轮转向和四轮转向模式下,不同外前轮转向角田间转向半径的实测值略均大于理论值,误差率均小于4.0%。试验结果验证了所设计的转向系统具有较高的控制精度和稳定性。     

果园多风管风送喷雾机风量调控系统设计与试验

目前国内大多数果园风送喷雾机多通过控制风机转速或出风口截面积调整风量,依据果树冠层特征实时变量调控风量的相关研究较少,针对上述问题,本文提出了一种基于果树冠层特征实时调整风量的单风机多风管旁路调风技术。分析对比了节流调风和旁路调风两方案风速调节能力和风场风速空间变化特性,旁路调风结构风速与蝶阀开度线性变化关系更明显,利于风量及风速的控制,因而选择旁路调风方案。该方案基于果树分割冠层层数设置相应数量的扇形出风口,构建了基于果树分割冠层特征的蝶阀开度模型,并依据该模型计算各出风口处蝶阀的理论开度,结合PID变量调控技术控制蝶阀实现各出风口风量实时调控进行变量喷雾。选择普通风送喷雾、自动对靶变量喷雾和变风量喷雾3种模式,以雾滴沉积量和药液飘逸损失为指标,对3种作业模式进行喷雾性能试验,试验结果表明：普通风送喷雾模式下农药飘移量及地面流失量最大;变风量喷雾表面冠层的沉积量比自动对靶风送喷雾模式提高了17.3%,变异系数降低了10.29个百分点,且果树冠层下、果树间的地面沉积量分别降低了26.1%和40.7%,飘移量相比于其他2种喷雾模式分别降低了69.9%和50.9%。     

液压四驱高地隙轮式喷雾机传动系统的设计与验证

高地隙轮式喷雾机在中国的西北与东北有广泛的农业经济市场;对此结合高地隙轮式喷雾机的工作特点与闭式液压系统的优势;制定合理的工作参数,设计符合要求的液压系统;运用AMESim软件模型创建闭式液压传动系统,并根据设计选型的液压元器件数据进行仿真分析;根据分析结果对样机进行优化升级,进行验证试验。试验结果表明设计的闭式液压传动系统满足高地隙轮式喷雾机实际工况的使用要求;为农业机械智能化控制改造提供一个稳定的实验平台。     

遥控履带自走式桑园喷雾机的设计与试验

针对桑园喷雾这一环节无机可用的局面,研制了一款遥控履带自走式桑园喷雾机,可通过远程控制喷雾机在桑园的郁闭环境中作业,实现作业过程的人机分离,避免药物对人体造成伤害.对喷雾机进行桑园性能试验,结果表明:在80m遥控范围内机具运行稳定,在风送辅助喷雾作用下药液具备较强的附着性和穿透性,雾滴平均覆盖率为90.03％,雾滴沉积...     

无人驾驶喷雾机电控系统设计与试验

针对黄淮海地区实行秸秆全量还田模式下的麦玉轮作、麦豆轮作等,使得田间秸秆覆盖量较大,虽有效改善了土壤理化环境,却造成田间地表病虫害加重。为有效解决该问题,并提高作业效率,以自主设计的四轮驱动底盘为研究对象,设计了一种以电能为纯动力的无人驾驶喷雾机电控系统。该系统以STM32F103ZGT6微处理器为控制核心,基于模块化思想分别对喷雾机动力系统、网络通讯系统、转向系统和喷雾系统进行设计,实现远距离遥控精确行走和智能喷雾。性能试验结果表明:行驶速度为2～4 km/h时,低速转向的外轮转角小于等于23°,转弯半径大于等于1. 45 m,转弯路径无偏移现象,转向可靠;直线行驶50 m的平均偏移量为2. 42 m,单位距离平均偏移率4. 84 cm/m,偏移率较小;行驶速度为10 km/h整备状态下的喷雾爬坡度不大于25°;大田内试验时,在蓄电量充足情况下,行驶速度2～10 km/h时,最大续航时间不小于5. 50 h;在最大续航工作时间内,网络通信掉线次数小于等于1次,通信可靠性较好;遥控距离为0～500 m时,车速调节控制、转向调节控制以及药液电磁阀控制响应时间均小于0. 4 s。     

轮式自走方捆打捆机行走速度控制系统设计与试验

为解决目前轮式自走方捆打捆机行走速度自动控制问题,设计了一种基于工作负荷反馈的轮式自走方捆打捆机行走速度控制系统。分析了带传动无级变速装置的工作原理和控制特性,进行了控制系统的总体设计与液压回路设计,确定了无级变速装置传动比与油缸伸长量的数学模型。道路增、减负荷试验表明,在设置阈值为0.2km/h、允许偏差为0.1km/h时,最大动态偏差小于5%,最大余差小于1%,速度达到稳定所需调整时间小于5s。该控制系统根据机具模拟负荷自动控制行走速度,可实现自动行走控制与手动行走控制的切换,为轮式自走农业机械通用底盘行走速度的智能调节提供了参考。     

南疆红枣枣园喷雾机控制系统的设计

为实现通过控制直流电机,达到调节枣园喷雾机喷杆机架垂直高度与水平距离、控制喷雾压力与行走速度、以适应南疆地区红枣枣园喷雾作业要求的目的,从硬件和软件两个方面,设计了一种以STC89C52单片机为核心的遥控电机控制系统,并进行仿真与测试。结果表明:软件与硬件电路连接合理,程序运行稳定可靠,可以实现5台电机的调速转向控制,满足系统设计要求。     

喷杆式喷雾机水平折叠喷杆设计与试验

针对喷杆式喷雾机在农作物生长中后期进行施药作业时需加装吊喷杆、分禾器等施药辅助装置,而加装后立式折叠喷杆易产生干涉,甚至无法折叠等问题,设计一种基于3WF-1000型喷杆式喷雾机的宽幅水平折叠喷杆.采用解析法与遗传算法对喷杆水平展开机构及喷杆展开角速度进行优化设计,实现喷杆水平展开与折叠动作的流畅、平稳;提出一种喷杆偏...     

喷杆喷雾机智能控制系统设计及试验

为提高喷雾均匀性和农药的有效利用率,针对大田作物施药的农艺要求,设计了一种安装于大田常用喷杆喷雾机的喷雾机智能控制系统,并介绍总体方案和工作原理。该系统主要包括变量施药、喷杆高度自动调节等功能,变量施药系统通过变量调节阀调节喷雾流量,通过喷雾量与作业速度自适应控制模型,实现作业过程中药液均匀喷施;喷杆高度调节系统采用超声波传感器检测喷头与作物顶端的距离,根据设定的目标高度,控制电动缸动作,调节喷杆高度。试验表明:变量喷雾控制系统能够根据设定喷量和作业速度的变化准确发出调控指令,控制流量调节阀动作进行流量调节,提高了喷雾作业的均匀性,喷雾精度误差最小为2.24%,能够有效提高喷药作业质量;喷杆高度调节最大误差为5.40%,提高了喷杆与作物顶端距离调整的准确度。     

双泵合流系统电-液联控合流阀设计与试验

设计了一种电-液联控合流阀,电磁阀和换向阀内反馈压力联合控制合流阀的开启和关闭,能够实现油液的双向流动,使流量调速区间更大,执行机构动作更为迅速。基于传统方法确定阀结构参数,设计U型过渡节流槽,在Matlab中建立通流面积模型并进行计算。建立电-液联控合流阀AMESim模型并进行性能仿真,仿真结果表明,该阀控制流量范围为0~5.83×10~(-3)m~3/s,流量变化平稳;在8~11.5 mm阀芯位移区间内,合流阀压力损失随阀口开度增加而降低,当阀芯位移为11.5 mm时,合流阀压力损失为0.18 MPa。起重机卷扬系统试验结果表明,该阀最大流量达6×10~(-3)m~3/s,最大流量下压力损失为0.27 MPa;单泵供油模式下卷扬起升工况,卷筒最低稳定微动速度为1.9 r/min,启动冲击为2.1 MPa,停止冲击为2.2 MPa,启动响应延时0.7 s,停止响应延时0.8 s;卷扬下落工况,卷筒最低稳定微动速度为2.17 r/min,启动冲击为5.2 MPa,停止冲击为1.9 MPa,启动响应延时1.1 s,停止响应延时0.75 s。安装有该阀的双泵合流系统供油时,卷扬起升工况,卷筒最低稳定微动速度为2.17 r/min,启动冲击为2.5 MPa,停止冲击为0 MPa,启动响应延时0.65 s,停止响应延时0.28 s;卷扬下落工况,卷筒最低稳定微动速度为1.57 r/min,启动冲击为2.7 MPa,停止冲击为1.6 MPa,启动响应延时0.57 s,停止响应延时0.31 s。     

果园对靶喷药控制系统的设计及试验

针对目前果园喷药作业现状,设计了果园对靶喷药控制系统。该系统根据霍尔(测速)传感器实时检测拖拉的行驶速度,采用红外传感器列阵探测果树树冠,根据靶标检测信息和行驶速度来控制电磁阀的频率与占空比,从而调节喷头流量,实现了基于果树树冠检测的对靶变量施药。室外对靶施药试验结果显示:在传感器探测范围内,果树靶标识别率100%,喷药覆盖率100%;当拖拉机速率不超过1.16m/s时,对于同一靶标区域,速度几乎不影响靶标的检测宽度;同等条件下,速度越大,喷药宽度的相对误差越小。