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牵引式作业机具自动调平控制系统的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
建立了倾角传感器在不同工况下的数学模型,并通过卡尔曼滤波模型结合陀螺仪与加速度计数据,精确测量其机具的倾斜角度。牵引式作业机具自动调平控制系统使用自主研制的倾角传感器,并进行了卡尔曼滤波的静态和动态试验。静态试验结果表明,倾角传感器静止时,卡尔曼滤波后数据最大误差0.05°,误差平均值0.01°,均方根误差≤0.014°。当开启旋耕刀后,传感器底部垫有海绵卡尔曼滤波后的数据最大误差0.3°,误差平均值0.12°,均方根误差≤0.023°,相比垫有塑料或泡沫稳定性有一定提升。动态试验结果表明,未遇障碍情况下,最大误差0.86°,误差平均值0.264°,均方根误差≤0.267°。单边履带遇到10 cm障碍时,最大误差0.62°,误差平均值0.375°,均方根误差≤0.163°。遇到20 cm障碍时,最大误差1.09°,误差平均值0.587°,均方根误差≤0.33°。 相似文献
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《沈阳农业大学学报》2016,(3)
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。 相似文献
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果园升降平台调平装置的设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
对湖南农业大学工学院设计的果园升降平台设计了1种"方向+角度"的调平装置,以改善升降平台的稳定性。调平装置通过液压马达驱动工作平台旋转,对工作平台横轴方向进行调节;通过液压缸伸缩调节工作平台纵轴与水平面的夹角实现对工作平台的调平。调试结果表明,该调平装置调平误差在±1°,能适应0~15°的调平要求。 相似文献
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针对当前高地隙植保机自动化程度不高、作业时行驶速度变化较大影响施药质量等问题,设计具备手动、自动切换功能的速度自动控制系统。以雷沃ARBOS高地隙植保机为研究平台,采用机电一体化控制方法对其变速执行机构、速度控制过程与特性进行分析,采用基于比例微分算法的速度控制方法,实时计算并控制速度执行机构的动作,实现行驶速度的自动调节。田间试验表明,高地隙植保机速度自动控制系统能够按照速度指令控制静液压行走驱动系统的输出,在平均行驶速度为0.21、0.83和0.94 m/s时,最大速度控制误差分别为0.05、0.10和0.10 m/s,满足高地隙植保机行驶速度控制的基本要求。 相似文献
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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%。 相似文献
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基于模糊PID的山地拖拉机调平控制系统的设计 总被引：1，自引：0，他引：1
在自行开发的山地拖拉机调平机构上加装了自动调平控制系统。系统以可编程逻辑控制器(PLC)为主控核心,以倾角传感器为车身平台倾角检测机构,以模糊PID为调平控制算法,通过监测倾角传感器检测的角度值来实时调整伺服电机的转动与伺服电缸的伸缩,以实现车体平台的自动调平。静态试验结果表明,拖拉机车体平台在倾斜15°的情况下,车体平台横向和纵向单独完成调平分别用时1.851 s和1.882 s,同时调平在3.319 s内完成。动态试验结果表明,拖拉机在行驶速度1.73 km/h、最大坡度15°时,完成车体平台横向和纵向调平分别用时6.253 s和6.853 s;调平时最大超调角分别为9.053 3°和8.687 2°,调平后车体平台角度偏差最终可控在0.5°。 相似文献
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实现丘陵地区坡耕地机械化耕作,对于全面提高该地区农业机械化水平和实现农业可持续发展具有重要意义。但是,耕作机械的倾斜作业不仅对土壤的硬底层造成破坏,而且还影响到耕作平整度和深度等耕作性能指标,导致耕作效果不理想和作业效率较低等问题。针对丘陵地区现有的耕作机械只能在坡度较小的耕地上作业的现状,本文采用倾角控制调平策略,以AT89C51单片机为控制器、液压油缸为执行元件、倾角传感器为反馈元件,设计一套适用于丘陵地区的小型犁耕机的自动调平系统,其主要由耕作机构、整机机身、调平控制机构和自动调平控制系统四个部分组成。该系统具有调平速度快、精度高和操作简单等特点,能保持小型犁耕机的平稳性,提高了小型犁耕机在丘陵地区作业时的稳定性及坡地适应性。 相似文献
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为了使拖拉机旋耕机具在田间作业时保持平稳并实现耕深一致性,为1GDZ–150型履带式旋耕机三点悬挂装置研制了调平机构。该机构由杠杆机械部分、液压系统和倾角信号采集装置组成。机具作业时,倾角传感器实时检测其倾角,采用复合数字滤波算法组合对倾角数据进行滤波处理,同步液压缸通过杠杆机构以中心不动调平法调节机具的倾角以实现调平。试验结果表明,该调平机构作业时,耕深均值为11.34 cm,旋耕机具的耕深稳定性变异系数为3.7%,能够较好地完成调平作业。 相似文献
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再生稻割穗机的设计与性能试验 总被引：1，自引：0，他引：1
以拆除插植装置后的高地隙乘坐式插秧机底盘为动力底盘,在其上增设割台、输送槽、集穗箱以及第二动力等装置,设计一种专用于再生稻穗头收获的高地隙割穗机。对该高地隙割穗机的割幅、生产率、行走功率等主要工作参数进行理论计算,对其螺旋推运器、割台、输送装置等主要工作部件的结构及运动参数进行分析,并试制割幅为1.6m、理论喂入量为1.8kg/s的样机。以"两优28"、"黄华占"水稻品种为试验对象,在试验田对该割穗机进行收获及稻茬碾压性能田间试验。结果表明:该机田间碾压率≤25.15%,割茬高度在250~650mm间无级调节,纯工作效率约为0.24hm2/h,满足再生稻穗头收获作业要求。 相似文献
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基于全球卫星导航系统(GNSS)的水田旋耕平地机田间试验,采集平地机在调平过程中的倾角信号,采用小波硬阈值法,获取低频信号,并实时估计倾角信号的噪声方差,作为卡尔曼滤波的修正信息,再将低频信号作为系统输入,运用卡尔曼滤波对信号进行二次修正。试验结果表明：小波硬阈值–卡尔曼融合算法的滤波效果优于单一的小波阈值法和卡尔曼滤波,倾角信号经融合算法处理后,信号的信噪比由21.704提高到39.116,均方根误差从0.035 1减小至0.012 6。倾角信号中的噪声成分明显减少,信号的精确度更高。 相似文献
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针对目前水平调节装置的调节精度和自动化程度未能满足方方面面的要求.设计了一种新型的水平调节装置.通过倾角传感器测量地面与水平面的倾斜情况,并由单片机和驱动器控制步进电动机的运行,进而控制螺钉的升降,最终实现载物台面的水平调节.相对于其他的水平调节装置,该调节装置在调节精度和自动化方面更臻完美. 相似文献
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针对目前施肥开沟机缺少作业信息检测装置及其远程监测的需要,基于惯性传感器技术、数据处理技术及网络通讯技术,开发施肥开沟机作业信息远程监测系统。所检测施肥开沟机作业信息包括开沟深度、油耗、作业时间、作业轨迹和作业距离,其中,油耗采用超声波油位传感器检测,作业时间通过设定界限值判断是否为作业段来检测,作业距离和作业轨迹则依赖于GPS定位。由于开沟深度和农作物产量相关,作业信息检测方法重点围绕开沟深度进行研究。采用2个惯性传感器分别检测开沟机和车身的俯仰角,相减得到的倾角差值结合开沟机相关尺寸计算可得开沟深度。基于卡尔曼滤波算法对倾角差值进行滤波以减小机具振动等产生的检测误差。在MATLAB中建立倾角差滤波模型进行仿真,仿真发现:Q/R比值不变,Q、R值变化时,滤波效果基本相同;Q/R比值不同时,随Q/R减小,滤波后倾角差的方差越小,但滞后效果越明显。倾角差滤波试验分为2部分:1)滤波验证试验以模型车为载体,利用不同Q、R参数进行试验,结果与仿真结论一致;2)土槽试验中固定Q、R参数,倾角差经滤波,其方差由4.07减小为0.47,表明滤波有效。田间试验对作业信息进行检测,结果表明:1)开沟深度检测误差在5%以内,结果精确;2)其他作业信息检测准确,检测方法可靠,远程监测系统具有实用价值。 相似文献
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针对现有稻麦联合收获机割台高度自动调节系统存在传感器受环境干扰大、安装复杂和成本高等问题，提出一种基于车身倾角和割台倾角的割台高度间接测量方法，建立了相关的数学模型，并在此基础上研制一种基于倾角传感器的割台高度自适应调节系统。通过数学模型验证试验对比计算割台高度与实测割台高度以验证数学模型的准确性，并采用割台高度控制精度试验、系统响应速度试验和模拟田间过障试验验证基于倾角传感器的割台高度自适应调节系统的控制效果。结果表明:1)计算割台高度与实测割台高度变化曲线相关性系数为0.97，验证了数学模型的准确性；2)割台高度控制最大误差为18 mm；3)割台平均上升速度为0.22 m/s，下降速度0.17 m/s；4)在模拟田间过障试验中，相同过障条件下，开启该系统可将割台高度稳定性变异系数由未开启该系统条件下的10.77%降低为2.79%，鲁棒性好。本系统满足联合收获机的作业需求，适用于有小障碍物且较为平整的作业环境，可实现低成本、实时的自适应调节且安装方便。 相似文献
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针对联合收割机作业过程中割台高度调节依赖机手经验的现状,为碧浪4LZ–1.2履带自走式联合收割机设计了一种割台高度自适应调节系统。该系统主要由作物高度检测装置、割台高度检测装置、液压执行装置和控制单元组成。系统采用单侧红外反射的方式检测作物高度,通过位移传感器测量举升液压缸伸缩量来检测割台高度,通过改变电磁阀的闭合时间及方向实现割台升降,以作物实际切割高度为控制对像,采用模糊PID算法进行控制。试验结果表明,割台高度调节的最大误差为2 cm,作物高度检测装置的检测误差范围为0~2 cm,割台在上升和下降时系统响应速度分别为0.22 m/s和0.16 m/s。 相似文献
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【目的】针对链式开沟机开沟深度难以精确调节的问题,设计一种基于激光传感器的开沟深度控制系统。【方法】采用激光三角反射式位移传感器实时检测开沟深度,并与设定目标值比较;通过控制系统决策驱动液压系统与执行机构,实现开沟深度的闭环控制;通过田间试验,比较了开沟深度控制系统开启前后控制精度和稳定性。【结果】静态试验结果表明,当开沟深度检测值与目标值相差±50 mm时,系统响应时间分别为0.19和0.31 s,最大控制误差3 mm。田间试验表明,开沟深度分别为200、300和400 mm,前进速度为3 km·h~(–1)时,启动开沟深度控制系统后,链式开沟机开沟深度的控制精度和稳定性均得到提高;与关闭系统相比,启动系统后控制精度提高了2.3%,稳定性系数提高了4.3%。【结论】该控制系统响应迅速、控制精度较高,控制误差满足了设置要求。研究结果为链式开沟机开沟深度控制提供了一种解决方法。 相似文献
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针对目前市场上割草机器人系统结构复杂、成本过高的现状,基于Arduino Mega2560单片机为基础配置11个传感器搭建割草机器人的控制系统,采用4轮小车模型,前面和后面均为2个驱动轮,驱动轮均采用1个大扭力电机单独驱动,割草平台设计成半圆环型,并安装3个低功耗高速小电机,割距为机器人底盘宽度.系统组件由电路控制部分和机械运作部分组成.电路控制部分为8个单元:单片机单元、无线遥控单元、传感器单元、防倾倒单元、红外阵列模块、电机驱动单元、显示单元和电源单元;机械运作部分包括割草平台和感光窗.其配套软件为C语言编写,采用模块化编程,主要包括PWM调速程序、霍尔传感器测距程序、液晶显示程序、倾角处理程序、超声测距程序、红外避障处理程序、停车处理程序、遥控程序等程序模块.经硬件调试后,该系统在标准的草坪上进行了多次测试,达到了预期的设计目的和使用效果. 相似文献
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基于Arduino Mega2560单片机的简易智能割草机器人的设计与实现(英文) 总被引：1，自引：0，他引：1
针对目前市场上割草机器人系统结构复杂、成本过高的现状 , 基于Arduino Mega2560 单片机为基础配置 11 个传感器搭建割草机器人的控制系统, 采用 4 轮小车模型,前面和后面均为 2 个驱动轮,驱动轮均采用1个大扭力电机单独驱动,割草平台设计成半圆环型, 并安装 3 个低功耗高速小电机,割距为机器人底盘宽度。系统组件由电路控制部分和机械运作部分组成。电路控制部分为 8个单元:单片机单元、无线遥控单元、传感器单元、防倾倒单元、红外阵列模块、电机驱动单元、显示单元和电源单元;机械运作部分包括割草平台和感光窗。其配套软件为 C 语言编写,采用模块化编程,主要包括 PWM 调速程序、霍尔传感器测距程序、液晶显示程序、倾角处理程序、超声测距程序、红外避障处理程序、停车处理程序、遥控程序等程序模块。经硬件调试后,该系统在标准的草坪上进行了多次测试,达到了预期的设计目的和使用效果。 相似文献
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针对激光平地机中激光平面仪尧激光接收阵列以及平地铲控制单元的设计进行了详细的论述。利用直
流电机带动五角棱镜自转获得激光平面,通过自刻光栅完成直流电机的闭环控制,从而实现了激光平面的出射角度
控制。自行设计了一款基于普通水泡的水平传感单元,有效保证了激光平面的水平精度。将一定数量的硅光电池排
列成激光接收阵列作为光敏单元安装在平地铲的力臂上,后级采用相应的放大尧整形与滤波电路处理输出信号,控
制器可以获得平地铲当前位置和运行速度。基于接受阵列设计了平地铲的控制算法,保证了激光平地机的工作精
度。实测结果表明,系统产生激光平面的水平误差小于25义且土地平整精度小于50 mm。 相似文献