TMD_1自动控制拖拉机耕深试验分析.pdf

浙江农业大学学报卜。,一自动控制拖拉机耕深试验分析程文祥浙江农业大学工程技术学院,杭州摘要针对一自动控制拖拉机耕深系统的模拟和田间试验中出现的一些问题,从控制原理、数据处理方法等方面进行分析探讨,并提出另一种适用方案,为进一步试验研究及相关研究提供参考关键词中图分类控制原理数字滤波零值浮动了,勺少,一,一一当前轮式拖拉机上的液压悬挂系统,都具有力调节和位调节的调节装置但该装置在犁耕过程中表现为当土壤结构或田间条件复杂的情况下,耕作质量难于满足农艺需求,且操作过程中对工人的操作调试技术和劳动频度要求较高科技进步的今天,探索如何提高耕作质量的控制精度,改善劳动条件,逐步实现质量控制的自动化,已具备必要的充分条件随着大规模集成电路和微型计算机为代表的微电子技术高速发展,价格比不断降低,可靠性不断提高,向传统的机械设备的渗透不断扩展,在农业机械上应用也逐步为人们所重视浙江农业大学工程技术学院吴国祯等根据机电一体化的思路,设计了实用的拖拉机液压伺服控制系统,用微计算机对拖拉机的耕作作业进行自动控制的试验方案,取代了传统的机械式的调节装置实地试验表明,可以达到耕深均匀,工作平稳,使拖拉机及农机具始终处于良好的工作状态,防止超负荷作业及陷车,提高耕作质量和减少能耗的效果本文对其中模拟和田间试验的控制方式及数据处理等问题作了进一步的探讨耕深自动控制系统的分析收稿日期一一浙江省教委研究基金资助田间试验中对设定耕深、位移传感器测定耕深、犁耕阻力垂直分力进行了监测,同时浙江农业大学学报卷也测定了田间实际平均耕深数据见表表不同控制形式的耕深自动控制试验值工作控制试验测定档位形式区长测定时间耕作速度耕深侧定值预置耕深位移传感器田间实测平均麦茬田雨后无积水粘坡土力调节犁耕阻力传感器耕深垂直分力力反馈无力反馈无力反馈无力反馈伺服控制,一左口口伍乃产乙曰八,八八以压弓工,无力反馈无力反馈无力反馈自日微机控制从表可知作如下分析从力传感器输出与耕深调节量伺服控制方式在无力反馈的情况下,的关系表位移传感器输出和设定其设定的耕深、位移传感器测定的耕深同田耕深电位器输出特性表看,可明显间实测耕深的平均值极为接近,表明伺服控地看出位移传感器和耕深的关系是比例关制方式在此种工况下,自动控制耕深有较高系,而力传感器输出和耕深、垂直阻力二者有精度关因此,在采用比例调节的闭环控制系统在微机控制时,在无力反馈情况下,中,力反馈的加入并未改善系统的性能为了三项耕深值较接近实现原设计要求,应突出位移负反馈以稳定。微机控制时,在有力反馈的情况下,耕深,而力负反馈仅能防止超载工作和陷车实际耕深测定值均比耕深设定值小,其偏差设计方案见原理图均比无力反馈时大其原因可从设计原理上表力传感器输出与耕深调节量的关系耕深调节范围飞犁耕垂直阻力力传感器辅出电压单位为表位移传感器输出和给定耕深电位器输出与耕深的关系公耕深期程文祥一自动控制拖拉机耕深试验分析图控制原理方框图图中输入、给定值。输出,垂直犁耕阻力输出,位移位移反馈量尸力反馈量其中位移反馈环节是比例环节,力反馈环节是非线性环节,当。场允许最大垂直犁耕阻力,。一。,当伽时,尸一这样在正常耕作情况下,控制表达式占一,式中,叔是系统的偏差,电液伺服阀的控制信号当超负荷或陷车情况下,。伽,此时的控制表达式占。一,一、是比例系数在计算机控制的情况下,对模拟量,。经采样和模数转换,再经数字滤波,实为数字量,分别用,表示当耕深设定。直接用数字量表示,并由键盘输入,所以方程和可改写为乙一几一一几一一,偏差数字量,这对操作者来说,更直观明了滤波器的改进设计采集上述试验中耕深测定的记录曲线见图和犁耕垂直阻力见图的值和一微机测定值是相符的,说明位移反馈和力反馈是一种脉动的模拟量,可以认为试验工作过程中有脉冲干拢,对这样的采样值采用“算术平均值”法滤波,其抑制干扰的能力较差而采用“中值法”则有良好的舍去脉时间比“之泣扛、弓葬升时间。侧毋训夏策锄迎幼坦图定薪深记录曲线图犁耕垂直阻力记录曲线浙江农业大学学报卷冲干扰的能力但“中值法”又因受各采样点连续采样次数多寡的限制如果将这两种方法结合起来,成为抑制脉冲的“算术平均法”,将可互补长短,较真实地反映实际情况这种方法是对测量点先进行若干次连续采样,然后鉴别其最大值和最小值,并使其为零,再取算术平均值,如连续采样次,得个值、。,经鉴别,如,。分别为最大值和最小值,使其为零,然后求,。,即为该点采样值这样采样得位反馈及力反馈信号,脉冲干扰可滤去,从而减小了给定值和实际耕深的偏差,可改善一的性能初始值的处理从表的位移传感器和设定耕深电位器输出特性和表的犁耕垂直阻力与上拉杆受力的关系来看,初始值都不为零,采用初始值“浮动”方法,可以克服因外部环境因子变化和元器件性能变化引起的初始值变化实现初始值“浮动”的方法,可以用软件解决当耕深设定一,计算机读取马。,凡。,并存入相应内存单元在耕深设定为时,即工作情况下,测得位移传感器和力传感器的值为,凡,和耕深设定相关值,可通过下面计算求得一。一。可知,只要工作在特定线性范围内,工作开始可以不必强调调零,设定也较方便,耕深设定可为实际值既直观,且可操作性强,如果进一步对。,。观察,记存和比较分析,为探索自动寻找基准面创造了条件表犁耕总阻力与上拉杆受力的关系犁耕垂直阻力上拉杆受压力一一一上拉杆受力中负号表示受拉力无负号表示受压力结论与讨论从上述分析,原设计方案在实地试验中是可行的采用微机控制稳定耕深的反馈信号应以位移反馈为主,力反馈仅作为限制超负荷和防止陷车之用这样,既可保证耕深控制精度,又能保持机组正常工作初始值“浮动”可改善操作者工作条件,避免元器件性能变化引起初始值变化而影响工作质量参考文献昊国祯,程文祥,鲍一丹拖拉机耕深自动监测与控制,农业机械学报,一吴国祯,程文祥,姚庆祥拖拉机耕深伺服控制的研究,浙江农业大学学报,一陈汝金,刘运国,雷国启编著单片机实用技术,北京电子工业出版社,