双缸隔膜电动喷雾器的设计（全套含CAD图纸）
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851摘要目前，我国小型植保器械仍以手动喷雾器为主，其生产效率低下，安全问题突出。随着经济水平的发展，再加上目前农村问题的复杂化，传统的落后喷雾器械已经越来越不适合目前的现状。本论文以“如何促进手动喷雾器的更新换代”这一目的，探讨双缸隔膜泵的设计问题，主要内容包括以下几个方面（1）分析隔膜泵的工作原理，拟定不同的方案；（2）对不同的方案进行分析，确定隔膜泵的结构模型；（3）根据初步确定的模型，进行优化，确定集体外形参数；（4）绘制非标准零件图、装配图。（5）对隔膜泵进行效率计算。在完成双缸隔膜泵的设计基础上，完成整体喷雾器的构架设计，并绘制整体装配图。关键词双缸；隔膜泵；电动；效率下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709852ABSTRACTATPRESENT,OURCOUNTRYSMALLPLANTPROTECTIONINSTRUMENTSTILLBYMANUALSPRAYERPRIMARILY,ITSPRODUCTIONEFFICIENCYLOW,THESECURITYPROBLEMISPROMINENTALONGWITHTHEECONOMICALLEVELDEVELOPMENT,EXTREMELYNEEDSONEKINDOFHIGHPRODUCTIVITY,THELOWPOWERLOSSSUITABLEHOMEWORKSMALLPLANTPROTECTIONINSTRUMENTTHEPRESENTPAPERBU“THEPARALLELBARSMUTUALLACKOFUNDERSTANDINGELECTRICALLYOPERATEDSPRAYERSTRUCTURE,THEPRINCIPLEOFWORK,THEEFFICIENCYTAKESTHEMAINRESEARCHCONTENTBYANDITSTHEOPERATINGCHARACTERISTIC”REVOLVES“HOWTOPROMOTETHEMANUALSPRAYERRENEWAL”THISGOAL,THEDISCUSSIONTWOCYLINDERDIAPHRAGMPUMPDESIGNQUESTION,MAINCONTENTINCLUDINGFOLLOWINGSEVERALASPECTS1ANALYZESTHEDIAPHRAGMPUMPTHEPRINCIPLEOFDRAWSUPTHEDIFFERENTPLAN2CARIESONTHEANALYSISTOTHEDIFFERENTPLAN,DEFINITEDIAPHRAGMPUMPSTRUCTURALMODEL3ACCORDINGTOTHEPRELIMINARYDETERMINATIONMODEL,CARRIESONTHEOPTIMIZATION,DEFINITECOLLECTIONCONTOURPARAMETER4DRAWSUPTHENONSTANDARDLETTERDETAILDRAWING,THEASSEMBLYDRAWING5CARRIESONTHEEFFICIENCYCOMPUTATIONTOTHEDIAPHRAGMPUMP,THEBEARINGCARRIESONTHELIFECOMPUTATIONINCOMPLETESTHETWOCYLINDERDIAPHRAGMPUMPINTHEDESIGNFOUNDATION,COMPLETETHEOVERALLSPRAYERTHESKELETONDESIGN,ANDPLANOVERALLASSEMBLYDRAWINGKEYWORDSTWOCYLINDERDIAPHRAGMPUMPELECTRICALLYOPERATEDEFFICIENCY下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853目录第一章绪论111我国小型喷雾器械的现状分析1111我国目前小型喷雾器械的市场情况1112目前小型喷雾器械存在的问题112本课题的研究范围及目的1121研究范围1122目前的研究现状2123研究要解决的问题和意义313前景展望3第二章双缸隔膜泵方案的确定421隔膜泵的基本原理4211隔膜式液泵的构造4212隔膜式液泵的工作原理522方案的选择6221动力系统的选择6222传动系统的选择7223执行系统的选择823其他件的选择824材料的选择9第三章双缸隔膜泵的理论计算931泵的流量计算932双缸隔膜泵的功率及效率计算13321隔膜泵的容积效率13322隔膜泵的功率以及总功率13结束语16致谢17参考文献18附录19下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709854下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709855第一章绪论11我国小型喷雾器械的现状分析111我国目前小型喷雾器械的市场情况我国是一个农业大国，九亿农民，1827亿亩耕地。主要实行家庭为主的生产方式，在大部分地区，每个从事农业生产的农户占有的土地只有23亩，多的地区也就不过十几亩。植保器械对每一个农户来说都是不可缺少的生产工具。就数量而言，我国的小型喷雾器械的生产数量以及占有数量均处世界第一，但是，绝大部分的喷雾器属于上世纪五六十年代的产品，结构简单，质量问题突出，基本上未进行技术改进。已经无法满足现在的社会需求，目前，农村从事农业生产的劳动力普遍出现老龄化、妇女化的趋势。112目前小型喷雾器械存在的问题现在农户使用的绝大多数喷雾器都存在着“跑、漏、冒、滴”的现象，给操作者带来直接的人身伤害，而且喷雾质量不能得到保证，从而使病虫害得不到有效的防治，药液的泄漏，还直接污染土壤和水域。具体的表现在以下几个方面的问题（1）喷洒部件落后、型号品种单一，不能满足不同作物、不同病虫害防治的需要。用一种机型防治各种作物的病虫草害、打遍百药，常常造成农药用量过大、浪费、农产品中农药残留超标、环境污染、作物药害、操作者中毒等问题。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709856（2）不能满足农药科学使用的要求。我国平均用药量是以色列、日本的1/81/4，是美国、德国的1/2，但农产品的药物残留确实其他国家的数倍，甚至数十倍。还有就是喷头的选择不够合理。究其原因是采用落后的植保机具和施药技术不合理。（3）制造工艺粗糙，可靠性低，产品质量差。我国市场上每年销售的600余万台手动喷雾器，大部分是手工坊式装配为主生产的，既无生产图纸，也无检测手段，设备简陋，偷工减料，大量采用再生产塑料生产。12本课题的研究范围及目的121研究范围液泵是整个喷雾机械的“心脏”。它的功用在于使药液产生高压，以克服药液在管道流动过程中的流动阻力，供给液流雾化和喷射的能量，以及混匀和搅拌药液的能量。我国喷雾机械上常用的液泵有活塞式和柱塞式、离心式、滚子式和隔膜式四个大类型。现代喷雾器上又运用了射流式液泵。以下做简要介绍（1）活塞式和柱塞式泵这类泵能产生较高的压力，应用最为广泛。但结构较复杂、加工要求高。手动喷雾器和机动喷雾器上的液泵，一般都采用这种类型。（2）离心式液泵这类泵自吸能力、流量较大，但由于液泵转速高，在与动力配套时，往往需要用皮带轮或齿轮箱增速，不属于本次设计内容。（3）滚子式液泵这种类型的液泵结构简单，所产生的压力较低。适用于大流量无漂移喷雾作业。（4）隔膜式液泵按其工作原理应从属于往复式液泵。但由于它是利用弹性隔膜的变形往复运动产生液压，故另归一类。隔膜泵有杠杆式和活塞式。活塞式隔膜泵又可分单缸、双缸和多缸等几种。（5）射流式液泵主要用于混药和搅拌以及液箱灌水，植保机械一般使用液体射流泵。而射流式液泵主要作为辅助用泵。本次毕业设计主要着手于隔膜泵的设计问题，关于喷雾器的主要问题就集中在泵的类型及其选择。关于隔膜泵的具体原理将在后面做具体介绍。122目前的研究现状隔膜泵的核心技术主要是由隔膜设计基本理论及制造、进、出料阀的设计基本理论及制造技术、进、出料补偿基本理论、活塞密封的制造技术、自动化控制技术等组成。其中隔膜设计基本理论及制造、活塞密封的制造技术、自动化控制技术与平常所见的往复式泵不同。隔膜设计基本理论及制造技术由隔膜的几何、隔膜的受力状态控制、隔膜下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709857的材质三部分组成。显然，隔膜的技术涉及学科很多。在设计方面，有隔膜材料的力学性能计算、实验测试，隔膜的受力状态的监测、检测。无论是设计、制造、元件的选型，均会影响到隔膜的使用寿命，从技术角度而言，难度及复杂性都是很高的。隔膜泵在工业领域应用及推广至今已有几十年的历史，但得到广泛的应用只是近几十年。目前，国内外对隔膜泵的技术参数及材料的选择理论研究的文献很少。123研究要解决的问题和意义由于经济水平的不断提高，再加之目前农村问题的复杂化，传统的落后的喷雾器械已经越来越不适应目前的现状。社会需要全面提高手动喷雾器的质量，更需要对手动喷雾器进行全面的更新换代。背负式机喷雾器作为统防统治的主要药械，社会保有量明显提高，质量也有了长足的进步。本次毕业设计的主要内容就是设计一台背负式喷雾器，要求它能够满足体积合适，效率较高，污染较少，适合与农村多方面使用。隔膜泵的一个巨大优势在于，隔膜泵将药液与传动部件和动力部件通过隔膜片良好的隔绝，即大大提高了这些部件的抗腐蚀性，提高了这些易损部件的寿命。背负式电动喷雾器的意义在于推动我国农村植保机械的机械化进程速度，推动手动喷雾器的更新换代，顺应农业清洁能源的需求。13前景展望随着经济的不断发展，社会的不断进步，农业机械化潮流将变的不可逆转，传统的手动式喷雾器问题越来越突出。目前，我国生产背负式手动喷雾器的企业有400多家，年产药械800多万台（其中出口25000台）。这些手动喷雾器的有20多个品种、80多个型号，每年平均出现6次以上故障。但另一方面，我国生产背负式机动喷雾器的企业只有20多家，年产不过40万台，其中出口15台。可以想象，这个市场有多么的吸引人。随着农村科学知识的普及，收入的增加，越来越多的机械化农具将走进普通家庭。目前以柴油为动力的机动喷雾器存在启动性能不好、油耗高、噪声大的缺点。而我们这次进行的是电动式的能源供给，应该说，市场潜力巨大。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709858第二章双缸隔膜泵方案的确定21隔膜泵的基本原理211隔膜式液泵的构造隔膜式液泵属于容积式泵，隔膜式液栗有单缸、双缸、多缸之分。它由泵体、泵盖、隔膜、进、出水阀、偏心轴、空气室、调压阀等部件组成。图21，为双缸隔膜泵的轴视简图。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709859图21隔膜式液泵1泵盖2隔膜3进、出水阀组件4调压阀组件5泵体6空气室组件7连杆（1）泵体是泵的主体，其上有缸体、隔膜座、进、出水阀槽、左右的进出水孔、调压阀座等结构。（2）泵盖（双缸中共有2个），安装在泵体的两侧，它与泵体及隔膜构成泵室，端部有进、出水道。（3）隔膜是用橡胶制成，成碗型，起能量转换作用。通过螺钉与隔膜压板固定与连杆顶部，被强制进行往复运动。（4）进、出水阀二者的结构完全相同，均有阀座、阀体支架、和阀球组成，只是安装部位与安装方法不同而已。（5）空气室由气室座、气室、垫片等组成，用于稳定泵的工作压力。（6）调压阀是由阀座、调压弹簧、支撑架、隔膜等组成。用于调节液泵的工作压力。212隔膜式液泵的工作原理隔膜式液泵的工作原理如图22所示，它是利用改变隔膜与泵盖所构成的泵腔的容积，以达到吸液和排液的目的。泵腔容积的改变，是通过隔膜的往复下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098510运动形成的变形来实现的。12345图22工作原理简图如图所示，电机的旋转运动通过曲柄滑块机构转变为直线的往复运动。其中1为活塞缸形式，2、3为导杆和连接部分，即传动部分。4为隔膜片，由于隔膜片的弹性特征，被强制进行压缩和拉伸的运动。5为进、出水阀，负责进、出水的控制。其具体的一次行程如下0一一180滑块推动活塞向前运动，传动部分推动隔膜片做压缩运动，此时泵腔容积减少，进水阀被迫关闭，出水阀被弹开，位于泵腔中的液体通过出水阀被压出，从而形成一个喷射过程；180一一360曲柄处于回程阶段，拉动活塞向后运动，传动部分拉动隔膜片，迫使其拉伸，此时泵腔容积增大，由于真空度，出水阀被迫关闭，进水阀打开，进水口的液体进入泵腔，这就是吸水过程，等待下一个喷射过程的到来。如此往复，即形成了不间断的喷射过程。22方案的选择221动力系统的选择机动液泵的选择有以下几个要求（1）提供给喷头一定的流量和压力。（2）具有耐腐蚀和耐磨损的特性。（3）具有较高的容积效率并且具有自吸能力。（4）结构简单、维修方便、可靠性较好。传统的机动喷雾器均选用汽油机，但汽油机存在的问题相当明显。主要下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098511体现在以下几点1启动性能不佳，汽油机的启动需要电火花，在环境复杂恶劣的情况下常常打不上火，耽误时间，影响正常的植保计划。2油耗情况值得注意，有一些质量不太好的汽油机不仅会加大油耗量，而且存在漏油的情况，目前市场油价也较高，不利于农业的可持续发展，其尾气的排放不仅污染环境、农作物，更容易伤害喷雾操作者的身体健康。3噪声较大，由于釆用了汽油机，汽油机内的曲柄和活塞的高速运转产生了巨大的噪声污染，严重的影响到操作者的听力和心理健康。这方面的问题越来越得到各方面的重视。目前，以电力作为动力来源的物品越来越多，诸如电瓶车、电动汽车等。本次设计本着“以人为本”的原则，决定选用电瓶作为动力供给设备。综合来讲，以电力作为能源能够有效的解决汽油机存在的问题，同时存在着巨大的优势，表现在体积的缩小、能源的清洁、噪声的降低、随时启动使用，可以卸下电瓶做另外使用等。考虑到目前我国大多数农户的占有耕地为23亩。多的有十几亩，考虑到操作者的因素以及一般的工作时间，对于一般耕地估计两个小时能够喷洒完毕，为了更好的工作将电瓶一次工作的时间值确定为45小时，以满足突发事件的发生。目前电瓶的电压值为12V，因此，电瓶的容量约为8AH。与电瓶配套的电机选择相当重要，因为隔膜泵靠被压缩的微小行程进行药液的吸入、喷射，因此，电机的转速要达到一定的水平。目前，小型的电机转速已可达到3000转/分的水平。能够满足压力和流量的要求，故釆用市场上已经成熟的电机产品。222传动系统的选择从机构学的角度来讲，传动部件的作用就是将电机的旋转运动转变为隔膜片的往复运动。以下是两种常见的将旋转转变为直线往复运动的机构1曲柄滑块机构，如图23所示，1为原动件，通过铰接B，将角速度转变为杆件2的摆动，铰接C使滑块3在固定杆4的轨道上往复滑行。即完成转变过程。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098512图23曲柄滑块机构（1）凸轮机构，按原理来说，凸轮机构能够完成所有的变化方式，其机构简图如24所示，其中1为运动执行部件，3为凸轮，由于存在偏心距，3的旋转推动构架1的上下运动，构架1在导轨2中做直线往复移动，以满足要求。传统的隔膜式液泵往往釆用曲柄滑块机构将旋转运动转化为直线往复运动。如图23所示，对于大型的啧雾器来说，其是最佳选择，但我们设计的是背负式电动喷雾器，其体积的大小有一定的限制，故不易采用过多的传动部件。凸轮机构能够满足这个要求。可以将电机轴直接偏心安装，至于左右方向无用的运动如何抵消，隔膜片是由合成橡胶制成的具有高弹性的膜状物品，由于偏心距的距离较小，为了考虑到连杆的可制造性及加工便利性，故可以将凸轮机构中构件1做成一个和构件3进行间隙配合的内圆环。具体结构形式见附图。B下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098513图24凸轮机构223执行系统的选择隔膜液泵所涉及到的执行机构即是连杆和与它相连的隔膜片，由于釆用了类似凸轮结构的传动件，故连杆的结构尺寸基本确定，连杆主要考虑的是如何与隔膜片的连接，要保证密封性能。一是要定位，连杆两端均要安装隔膜片，通过连杆顶端表面的两个小定位点进行定位二是压紧，通过压板将隔膜片紧压在连杆上。由于隔膜片采用了碗状结构，其本身的髙弹性，故能够很好的完成密封作用。23其他件的选择其它附件主要集中在空气室和各种阀的选择。（1）空气室由于电机的转速高达3000转/分，隔膜片的每一次行程都较短，故启动后，只有开始一小段时间会出现喷射压力变化较大的情况，当正常工作后，这种波动几乎可以忽略，故空气室的釆用的主要作用已经体现在对压力的控制方面，因此，空气室的尺寸值就可以做的比较小。2）进、出水阀由于进、出水阀均是单向阀，为了方便安装，以及方便制造，故进水阀与出水阀的形式釆用同一种阀体。利用液体的压力控制球阀的开关。（3）调压阀调压阀负责出水口压力的控制，当出水口的压力超过额定值时，调压阀能够打开卸载。调压阀的压力控制通过弹簧给定的压力值来保证，弹簧的长度调节由螺钉通过弹簧支承板调节。24材料的选择材料的选择体现在隔膜片、泵体、泵盖、阀的材料等几个方面。其中隔膜片的材料选择是最关键的，也是核心的技术。目前知道的只是其采用了合成橡胶，至于橡胶的成分还不太确定。泵体材料的选择主要考虑到其外形的复杂程度和市场上较为普篇釆用的材料这两个方面着手。因此，综合考虑，决定泵体和泵盖均采用尼龙材料。进、出水阀的材料选择，阀球选用常见和易加工的玻璃制成，阀座和限制架依然采用尼龙。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098514第三章双缸隔膜泵的理论计算31泵的流量计算现研究隔膜式液泵的排液过程。在研究隔膜泵的排液过程之前，首先作两个假设（1）假没活塞在往复运动中隔膜是紧贴在活塞端面上，那么活塞的运动速度就是隔膜的运动速度。（2）假设隔膜在工作过程中厚度不变，活塞端面运动的对称面与泵缸端面重合，且隔膜紧贴于活塞端面上。在连杆长度远大于曲柄半径的情况下，活塞速度Y接近于正弦曲线，即TRDTXVSIN（31）则活塞隔膜泵的瞬时流量为下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098515TFRDTXSIN（32）式中F活塞运动过程中的隔膜断面积（M2）；R曲柄半径（M）；曲柄角速度（RAD/S）；T时间参数（S）；由式（31）可以看出瞬时流量Q随时间按正弦规律在变化。式中的F值，在曲柄运转位于不同象限时呈周期性突变。活塞隔膜泵的平均理论流量为/106MLIFSNT33式中活塞隔膜泵的平均理论流量（L/M）；TQI泵的缸数；F隔膜泵工作面积；S隔膜片的行程；N电机的转速；下面介绍一个流量不均匀系数的概念221260/IRIIRSNIFRQTMAXTMAX34表31列出了不同缸数的隔膜泵的流量不均匀系数。虽然多刚泵的流量较均匀，但由于结构复杂，所以缸数不宜过多。表31几种泵的流量不均匀系数1234活塞泵1活塞隔膜泵2R223R缸数泵类型下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098516法国PM系列泵840417020814意大利BP系列泵5838902联邦德国R系列泵3092034因为本次毕业设计是针对双缸的，故由公式可得22TMAXQ35图31是流量合成图图31双缸隔膜泵的流量图现在来计算其具体数值，在理想状态下，隔膜在吸液和排液时的变形应该是充分的。隔膜的理想变形状态可以分为两处极限位置。如图32所示，隔膜片一个行程所排出液体的体积是一个断面不规则的几何形状。图32隔膜片的极限位置为了方便计算，我们决定采用差值的方法来估算隔膜片的平均工作面积。隔膜片的具体外形尺寸见附图经过测量得到LDRF2MIN下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098517（36）LDRFMAX2MAX372MAXINFFF（38）其中，R075CM，D1CM,D2R,L1CM，R12CM，L13CM最后得F442CM将式38的结果代入式33得到该隔膜泵的理论平均流量为60SNIFQT其中I2，S15MM,N3000RAD/M，F442CM最后得LQT/04即隔膜泵空载时的平均流量为40L/M。因为双缸隔膜泵的流量不均匀系数2/2所以MLQLTT/04/36MAX32双缸隔膜泵的功率及效率计算321隔膜泵的容积效率首先，明确容积效率的定义，所谓容积效率就是指实际的排液量与理论计算的排液量之间的比值，它的大小的意义表现为在一次行程中药液的损失量。是一个重要的性能指标。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098518即3TVP9其中的值需要进行实验来确定，经过实验测得实际的流量值为38L/M。PQ故容积效率为904/63TPVQ322隔膜泵的功率以及总功率掌握了隔膜泵的实际流量之后，便可以求得隔膜泵的功率。隔膜泵的有效功率可由下式确定375PHQN效10式中液泵的有效功率（）效HP液泵的实际排液量（）PQSM/3液泵的压力头以水柱高计（）H液体的容量（）KG3/下面，说下压头的计算式中的为HBM总（311）式中出口压力头；进口压力头MHB当小于大气压取正值即真空度，当大于大气压取负值。B我们设计的隔膜泵的进水头压力为0，即没有增压，也没有负压。出水口的压力为03MPA,即3个大气压。其中一个大气压的水柱高度约为10米。所以30总H其中水的比重是，混入药液后，其数值变化不大，故采用水的比3/KG10M下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098519重以近似计算。将上述得到的数值代入公式310得到5217503183753HNP效下面介绍轴功率，轴功率的计算公式为2716NM轴（312）式中M电机轴在额定转速下扭矩；N电机的转速。已知电机的转速为3000转/分，将上述数据代入公式312得下面求隔膜泵的总效率（310轴效N13式中的总效率是三个效率的乘积，即MV水（314）式中水利效率；水容积效率；V机械效率。M下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098520结束语本文的主要任务是进行双缸隔膜泵的设计问题，经过两个月的设计计算，基本完成了任务，得到以下的几点结论（1）双杠隔膜泵釆用电瓶、电机作为动力系统，不仅简化了动力系统，缩减了喷雾器的整体体积，而且使用的是清洁能源，减少了对农作物的二次污染，同时也保护了环境；（2）由于电机的转速相对较高，隔膜片的一次往复行程距离大大缩短，因此空气室的作用己经大大弱化，这也就为空气室体积的缩减奠定了基础，所以本次设计的空气室只是一个过度作用；（3）电机轴与连杆之间的连接，以往的隔膜泵大多釆用曲柄滑块机构，而本次设计釆用的是类似于凸轮机构的一种形式，将电机轴与连杆通过一个小偏心块和一个轴承进行间隙配合。这一方式的运用又大大缩减了传动系统的体积。（4）本次隔膜泵设计中用到的调压阀属于可控类型，利用预紧力将进、出水腔隔开。预紧力的调节只需通过对调压螺母的位置进行设定。（5）对本次设计的双杠隔膜泵进行了流量、功率以及效率的计算，具体的结果和各种参数的涵义详见第三章。本次设计存在的问题下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098521（1）由于设备不足，加上时间紧迫，有些具体的实验没有做，诸如电机转速、扭矩的测定，压头的测定等；（2）本论文中在有些参数的设定过程中使用了各种假设，并将条件理想化,故不论是理想平均流量的计算，还是效率的计算，其结果和实际情况会有所偏离，所以需要在实验过程中不断修正，使之更加合理化；（3）由于能力又限，本次设计的隔膜泵还存在着各种各样的错误，希望老师指正。总结这两个月的毕业设计生活，对我个人而言，收获相当的大，可以说是大学四年里收获最大的一个阶段。首先，通过这次设计掌握了一些绘图软件，学到了实实在在的本领；其次，也是最重要的，培养了独立思考、分析问题的能力，这个能力的培养将是收益终生的。所有这些都将为以后的工作打下一个坚实的基础。致谢光阴似箭、日月如梭，四年时间转瞬即逝。在整个本科生学习期间，浓浓的亲情、师情和友情始终伴随在我的身边，本人在学习上、工作中和生活上的收获都非常大。在本论文即将完成之际，本人在此向在四年的学习、工作和生活过程。中关心、支持、帮助过我的人表示由衷的谢意。本次毕业设计我要衷心的感谢我的导师庞伟副教授。庞老师严谨的治学态度和对我们的关心将使我们受益匪浅，在理论方面给与了我们很大的帮助。本论文是在庞老师的悉心指导下完成的，我们自始自终都得到他们尽心尽力的指导。另外，还要感谢学院领导对我们生活和学习方面的关心指导。最后，我还要感谢同班同学们，他们也给予了我工作和学习方面巨大的帮助，是他们让我的学习和生活充满了欢乐、温馨。再次衷心感谢每一个帮助过我、支持过我的人，谢谢大家下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098522参考文献【1】王光亮，李羊林植物保护机械的使用与维护科学出版社，199852112【2】王荣植保机械学北京机械工业出版社，199029230【3】申永胜机械原理教程北京清华大学出版社，2002738219【4】濮良贵，纪名刚机械设计高等教育出版社，2000271344【5】王之栎，王大康机械设计综合课程设计北京机械工业出版社，200389156【6】吕劳富，梁贵敏，赵清我国背负式药械现状及对策植物保护安全323325【7】索荣国内植保存在三大安全问题，农机市场，20052223【8】昆明市农业机械研究所我国植保机械化亟待提高云南农业，2006，1121【9】凌学勤往复式活塞隔膜泵的技术参数及核心技术机电产品开发与创新2006，1954549【10】MATTHEWSGADETERMINATIONOFDROPLETSIZEPANS1957,212213225【11】CKEIICHI,KMAKOTO,YTAKASHIANDHHIROSHI,FEMANALYSISOFMECHANICALSEALSFORWATERPUMPSOFAUTOMOTIVEENGINESINTERNATIONALCONGRESSANDEXPOSITION1992,22428下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098523附录附录A外文翻译原文部分附录B外文翻译译文部分附录C附加图13WBM18D喷雾器装配图附加图23WBM18D19隔膜泵部件图附加图33WBM18D1909泵体附加图43WBM18D1911隔膜片附加图53WBM18D1912连杆附加图63WBM18D1901盖板附加图73WBM18D04药液箱附加图83WBM18D01药液箱座1一个树状多支结构模型式程序的线性运动主动喷雾喷洒机的设计农业工程处，KARDINAALMERCIERLAAN92,3001比利时鲁汶摘要文件的第一部分，一个多体系统的运动线性方程已经确立。在这一部分，这种方法是被用作计算由10个部分组成的喷涂机的运动计算方程的。吏罗拉式是轮胎是典型的轮胎。给确定低通滤波品质的轮胎长度轮胎接触地面也被考虑。通过一个直接承袭于多体模型的更小的示范模型，在一个带回路恢复功能的高斯线性二次法的帮助下悬浮式喷雾设计出来。液压驱动拖拉机通过在对面旋转喷雾吊杆来抵消拖拉机的意外旋转，这样喷嘴与田间作物间的距离仍然在可接受的范围内。在模拟实验中，通过在规范化轨道上驾驶喷雾机，有偿和无偿喷雾吊杆运动产生，并相应压缩了的部分喷雾产生。符号AC气缸净面积平方米CD因次流量系数G真实植物模型GO象征植物模型GA非确定结构化添加剂GM非确定结构化添加剂HOO卡尔曼滤波器及被评估的植物输出的开环传递矩阵（环路增益,回报率）HOS卡尔曼滤波的开环传递矩阵1引言农业生产遭受严重的由昆虫，杂草和病虫害带来的损失。由于世界人口的成倍增长，作物保护已成为世界上最重要的学科领域，用以提高生产力和作物产2量。传统的植保分类方法分为五类化学、生物、农艺、机械、生物物理技术1。化学防治方法目前最常使用。因为其特有的高效率，操作的简单性以及宽广的范围除草剂、杀虫剂可使用同一机器。这些化学物质溶解于液体载体由拖拉机带动的喷雾吊杆进行大面积喷洒。目前倾向于使用浓缩剂喷洒小喷量技术，化学药剂的成本上升，化学污染的日益严重需要更精密的，尽可能在大面积土地均匀喷洒液体的喷洒机械的出现。喷雾方式的不当主要是由于不同的水力设备之间的压力、喷嘴糟糕的状况、驾驶拖拉机时速度不均、风况，最后也是很重要的，喷杆在垂直方向的无用的震动偏移。由于土地状况所引起的拖拉机车身的不平衡导致了喷杆的不良动作，直接导致农作物和喷嘴之间的垂直距离不断改变，导致了不规则分布喷雾的现象。当工作速度较髙，使农业机械的使用更剧烈、，震荡现象更加明显，如果土地状况恶劣，拖拉机的影响更大。所有这些负面效应将加大阐述喷雾模型参数的难度。2显然，补偿无用的喷杆移动是比以往更加有趣和具有挑战性的研究领域。此外,，提供稳定的喷杆使化学药剂更接近于植物，使风力的负面影响大大减少。拖拉机的振动能够由一个被动或主动的悬浮喷杆来相应的削减。静态悬浮装置由不需要电源的液压缸、联通器和阻尼组成。被动3，4或主动减振器47由一个或多个驱动器、感应器、信号传感器、滤波器、监察人、钟摆补偿组成，为了减轻拖拉机上的喷杆不良滚动，这项课题已经被认知。主动方式是用古典频域技术设计的典型的单输入单输出反馈控制系统。在主动系统中，液压驱动电液阀总是使用的，因为通常液体动力由拖拉机带动。红外线或超声波检测装置，安装在喷杆上监测喷嘴和地面的垂直距离。托马斯已经详细描述了这些传感器的特点和动态特征8。在70年代末和80年代，控制学专家融合了最佳的古典理论和现代技术，研制出新的控制理论。在这个新理论中，健全的补偿，必须满足某些假设的稳定性和性能标准，将开发有关“HYDROTRACK”喷洒机械，在DELANO公司工程车间组装（图1。线性二次高斯法与回路转换复原法LQG/LTR方法将用来作为控3制系统的设计工具。反馈系统通过一个液压器使喷杆在相反的方向抵消拖拉机轧旋的不良运动，这种距离在喷嘴和大田作物间仍然是可接受的范围。2喷洒机械的运动方程HYDROTRACK喷雾机，由10个机构组成焊接构架上的驾驶室、一个140L的油箱，88万千瓦的电机，一个喷杆，正在组建的后面的两个车轮与前轴展开两个前轮。固定在上框的涤纶液体储罐，拥有最大容量为3000L。臂总长度可相差21和36米。在应用中，臂的长度等于27米。四个轮子的直径一样为134米，HYDROSTATICALLY四个驱动波克兰液压马达等。拖拉机位于轮子上方较高处，以防止在化学喷雾期间田间作物因机械碰触而损伤。拖拉机驾驶室，袖箱和汽车休息橡胶垫保证拖拉机框架的六个自由度。在前轴悬架有一个三角结构。球形接头里的一个侧滑自由度被阻断，连接一个顶点的轴与下垫面的拖拉机帧。其他顶点携带前轮。两个氮加载短跑盆充当弹簧阻尼系统，均放置在前轴和拖拉机底盘附近前轮以增加乘坐舒适性。压力阻尼器会自动适应不断变化的喷洒机重量，以保持拖拉机机箱关于领域内的一个恒定的水平。喷射臂是装在拖拉机的钢架的后方摆机制必须抑制不良的拖拉机的滚动图2。主动悬架系统是放置在硬性规定上的拖拉机的喷杆和钢框之间的液压缸来获取的。该机构装置共计31个自由度DOF相对于土壤的拖拉机底盘有4图2喷雾机臂悬架和驱动器的背面6DOF；关于底盘驾驶室、油箱和发动机总计18DOF，喷杆有一个转动自由度，前轴有一个转动和上下的自由度（DOF，每一个车轮有一个上下的DOF。上述四个液压驱动车轮受制于一个引进的虚构扭传动刚度与每个轮子的传动阻尼。轮胎与地面的接触长度决定了轮胎上的低通滤波器品质，这取决于轮胎所要承受的重量，这些已经被考虑在内。两个位移传感器红外线或超声波固定在喷杆的嘴部用来测量喷嘴和土壤或田间作物之间的垂直距离。各个喷洒机器的零件已经在工厂地板上在机器组装期间被测量了。实测数据已经输入LEXIGRAPHIC，一款三维的CADCAMCAE操作软件系统。机器的10个机构部件的机械参数尺寸、重心、质量惯性矩和产品的惰性已经被汇集到UNIGRAPHICS里面。其他的型号参数弹簧刚度、阻尼常数由实验室测量或提供货物的厂商直接给出。由于拖拉机的全部质量大大下降，在室外的土地上喷洒操作，一个充满液体的把罐、一个半满的液体储_及一个空储罐底盘的模型参数已经计算出。与地面接触的轮胎长度已经适应这三种情形。计算公式分别解释了文章中的关于三个不同容量罐体的一部分线性运动方程。状态空间的转换，它们所代表系统的70个状态62个状态来自于矢量二阶模式和当使用CROWELL轮胎模型时的8个代表轮胎动态时纵向和横向状态的。这种状态，是用来在物理结构设计过程中，并在模拟阶段评价真实模型，取代机电液补偿的。5喷雾机的一个半满罐系统矩阵详载于附录。读者也许为便于标记这个矩阵，会将拖拉机驾驶室、汽车的油箱的18个DOF移取不予考虑，因为它们是无关的自由度问题。在这种情况下，代表喷杆的转动的自由度是广义拉格朗日坐标Q7。设计参数和必要的测量数据，在文档中详细描述了9。3动态的液压装置忽视伺服驱动器和动态反馈系统的破坏。其系统方程应该把喷洒机的状态方程的。由两个辅助状态与状态的变量和PB可得到106汽缸的油容积AC已经增加了一倍，这是考虑到油在液压管道中的可压缩性和泄露情况。4LQG/LTR方法的总结用LQGL/LTR方法设计的这种补偿器，要求一个具有代表性的空间状态的标称模型。一台基于LQG的补偿器包括一个卡尔曼过滤器和一个调节器。测量信号通过估计未知状态的卡尔曼过滤器传送出去。被估计的和直接地测量的状态通过传动器由调节器产生驱动信号S。在无限旧时间不变的情况下，双重性原则和分离原则允许我们计算调节增益矩阵K和卡尔曼增益矩阵K，独立地彼此又相似的规程11，只要等式4是可以成立和计算求解的。这意味着无法控制和/或不可预见的模式逻辑4应渐近趋于稳定。因为只有测量，此应用可以被视为一种输出反馈系统过滤器相反的状态反馈系统的所有状态测量和反馈，而不用直接观察。由于这个原因，应该在调节之前设计卡尔曼滤波器的逻辑。全状态反馈LQ控制器的相位幅度至少为60纯相位变动的60可能同时被容忍在各种没有疏松的稳定输入渠道里增益幅度无限大增益在每个输入通道可以增加无限大在不考虑疏松的稳定前提下15坏处增益边缘反增益在每个频道的投入至少可以减少1/2或8分贝16。然而，这些令人印象深刻的稳定性不太容易保证，尤其在实施最佳观测时。幸的是，存在着已设计的调整程序能充分恢复稳定性差的全状态反馈系统17。75标称模型在复杂的机制中所描述的大型模型和众多的状态下设计补偿器期间，设计者常常釆用如下两种模型一种详细的评估模型或真实的模型代替真实的物理过程的阶段进行模拟，另外一种是一个较小的设计模型或象征模型通常是从评价模型，即使用综合补偿器。这个做法是根本的基于模型的补偿器开发的当控制系统设计技术被运用，为了保持卡尔曼过滤器的维度可接受。LQG/LTR方法属于那个小组，因为植物的标称模型将被合并在估计缺掉状态的植物在控制活动期间的卡尔曼过滤器。一个标称模式应该从评估的模式中导出来，以一贯的方式，即设计模型必须尽可能小，以维护尽可能多的信息。真正的模型，从一个半满罐的HYDROTRACK，看起来似乎是最可行的选择减少的模型中导出。在这项研究中，减少模型可以遵循的结构输出分布矩阵C附录，这表明，只有拖拉机的旋转运动和喷杆，代表广义拉格朗日坐标仏和扔，都属于实测输出。因此听起来逻辑保留而必及其衍生物，连同仏和巧，作为状态的设计模型。被减少的标称模型的准确性与六个状态附录）由确认它的输入输出页与原物的输入输出页评估模型进行比较。图3显示PG在整个频率范围内，均表现出完美的雷同，唯一的例外是由截短拖拉机模式所导致的约20RAD1的小偏差。6结论一个详细的线性化的模型操作在由典型的CROWELL模型代表的喷洒机器，由MULTIBAND方法在第本文的的第一部分的概述中导出。虽然标称模型的6个状态直接地从大拖拉机模型中推论出来，而不是使用被提炼的平衡的减少技术，但它依然显示拥有一个充足的精确度。以这些模型，由于LQG/LTR方法的内在质量，喷杆的活跃悬浮成功地被设想了。严格的性能指标都容易得到满足，而不釆用成型滤波器，补偿器保留慢响应对大型拖拉机大量变动和恢复的稳定边际创造对非模型动摇的有些免疫能输入系统的动态现象作动器输入。同时，也表明强壮性测试针对非结构化模型的不8确定性是必要的，它们的成功应用是坚决通过提供可靠的评价模型得到的。9喷洒应用机械喷雾器的基本单位和心脏是液体泵。因此，首先需要研究和确定液体泵的一些运行参数。正如所有雾化技术一样，都需要外加的能源进行对液体的解体作用，以完成雾化。航空股和旋转式雾化在能源供应乘飞机或离心力实现了雾化。水栗是常用这些技术已获得均匀效果的。但对于液压喷嘴压力的气溶胶液体雾滴由泵或压缩天然气）作为能量来源。栗的类型泵机可以分为正面位移和非正面的类型。第一种形式来取代具体的液体体积空气）的革命。这意味着一些压力从阀释放，或者压力控制装置使用未被利用的回水缸进行喷雾操作。容积式泵还将借助低真空，因此，也不会要求充填泵或将它与下面的液体为首，然后开始抽水。非正面的泵主要是离心），不需绕道阀，不需要自己抽空气，但一般有更长的寿命比正面水泵，需要装修接近旋转部件10和受到快速磨损尤其磨料悬浮或湿粒子。AMODELLINGPROCEDUREFORLINEARIZEDMOTIONSOFTREESTRUCTUREDMULTIBODIES2DESIGNOFANACTIVESPRAYBOOMSUSPENSIONONASPRAYINGMACHINEHRAMONANDJDEBAEDEKERKUJUVENILIA,DEPARTMENTOFAGRICULTURALENGINEERING,KARDINAALMERCIERLAAN923001LEUVEN,BELGIUMRECEIVED26AUGUST1994ABSTRACTINPART1OFTHEPAPER,THELINEARIZEDEQUATIONSOFMOTIONOFAMULTIBANDSYSTEMHAVEBEENESTABLISHEDINTHISPART,THEMETHODISUSEDTOCOMPUTETHEEQUATIONSOFMOTIONOFASPRAYINGMACHINECONSISTINGOF10BODIESAYRESAREREPRESENTEDBYTHETYREMODELOFAROLLATHECONTACTLENGTHTYREGROUNDWHICHDETERMINESTHELOWPASSFILTERINGQUALITYFORTHEAYRES,ISALSOTAKENINTOACCOUNTTHROUGHASMALLERNOMINALMODELTHATHASBEENDERIVEDDIRECTLYFROMTHEMULTIBANDMODEL,ANACTIVESPRAYBOOMSUSPENSIONISDESIGNEDWITHTHEAIDOFTHELINEARQUADRATICGAUSSIANMETHODWITHLOOPTRANSFERRECOVERYAHYDRAULICACTUATORCOUNTERACTSUNDESIREDROLLINGOFTHETRACTORBYROTATINGTHESPRAYBOOMINTHEOPPOSITEDIRECTION,SUCHTHATTHEDISTANCEBETWEENTHESPRAYNOZZLESANDTHEFIELDCROPSREMAINSWITHINANACCEPTABLERANGEINTHESIMULATIONS,COMPENSATEDANDUNCOMPENSATEDSPRAYBOOM11MOTIONSAREGENERATEDBYDRIVINGTHEMACHINEOVERSOMEINCOMPRESSIBLESTANDARDIZEDTRACKSANDCORRESPONDINGSPRAYDEPOSITDISTRIBUTIONSAREGENERATEDNOTATIONACNETAREAOFTHECYLINDERM2CDDIMENSIONLESSDISCHARGECOEFFICIENTGTRUEPLANTMODELGONOMINALPLANTMODELGAADDITIVEUNSTRUCTUREDUNCERTAINTIESGMADDITIVEUNSTRUCTUREDUNCERTAINTIESHOOOPENLOOPTRANSFERMATRIXOFTHEKALGANFILTERANDPLANTEVALUATEDALTHEOUTPUTLOOPGAIN,RETURNRATIOHOSOPENLOOPTRANSFERMATRIXOFTHEKALGANFILTERNNIDENTITYMATRIX1INTRODUCTIONAGRICULTURALPRODUCTIONSUFFERSSEVERELOSSESFROMINSECTS,PLANDISEASESANDWEEDSOWINGTOANEXPONENTIALLYGROWINGWORLDPOPULATION,CROPPROPROTECTIONHASBECOMEONEOFTHEMOSTIMPORTANTFIELDOPERATIONSTOINCREASEPRODUCTIVITYANDCROPYIELDCURRENTMETHODSOFPLANTPROTECTIONARECLASSIFIEDINFIVECATEGORIESCHEMICAL,BIOLOGICAL,AGRONOMICAL,MECHANICALANDBIOPHYSICALTECHNIQUES1CHEMICALCONTROLMETHODSARESTILTONMOSTFREQUENTLYUTILIZEDTHEIREFFICIENCYISLARGE,THEYAREEASYTOEMPLOYANDTHEYHAVEABROADSPECTRUMOFAPPLICATIONSHERBICIDES,PESTICIDES,INSECTICIDES,WHICHCANBEDELIVEREDBYTHESAMEMACHINERYTHESECHEMICALSAREDISSOLVEDINACARRIERLIQUIDWHICHISDISTRIBUTEDOVERTHEFIELDCROPSTHROUGHTRACTORSEQUIPPEDWITHASPRAYBOOMNEWTENDENCIESTOWARDSTHEUSEOFCONCENTRATEDSPRAYINGAGENTSSMALLVOLUMESPRAYINGTECHNIQUES,THERISINGCOSTOFCHEMICALSANDINCREASINGCONCERNOVERPOLLUTIONPRESSUREONTHEENVIRONMENTMORESQUESOPHISTICATEDSPRAYINGMACHINESWHICHHAVETOBEABLETOSPRAYTHELIQUIDASUNIFORMLYASPOSSIBLEACROSSTHEFIELDIRREGULARITIESINTHESPRAYPATTERNAREMAINLYACREACTEDBYPRESSUREVARIATIONSINTHEHYDRAULICEQUIPMENT,BADLYSETTUNEDSPRAYNOZZLES,AVARYINGDRIVINGSPEEDOFTHETRACTOR,WINDANDLAST,BUTNOTLEAST,BYUNWANTEDROLLINGANDTOALESSERDEGREEBYVERTICALTRANSLATIONSOFTHESPRAYBOOMBOTHBOOMMOTIONSARECAUSEDBYUNDESIREDMOVEMENTSOFTHETRACTORBODYTHATARCMAINLYEFFECTEDBYSOILROUGHNESSESASACONSEQUENCE,THEVERTICALDISTANCESBETWEENCROPSANDNOZZLESARECHANGEDCONTINUOUSLYWHICHRESULTSINANIRREGULARSPRAYDEPOSITCOISTRILABLUTIONHIGHERWORKVELOCITIES,MADEPOSSIBLEBYTHEUSEOFMOREPOWERFULAGRICULTURALMACHINES,EVENMAGNIFYVIBRATIONS,EFFECTEDBYSOILIRREGULARITIES,ONTRACTORANDIMPLEMENTALLTHESENEGATIVEEFFECTSONCHESPRAYPATTERNAREMORETHOROUGHLYEXPLAINEDINREF2OBVIOUSLY,COMPENSATIONOFUNWANTEDSPRAYBOOMMOTIONSBECOMEMORETHANEVERANINTERESTINGANDCHALLENGINGRESEARCHAREABESIDES,STABILIZEDSPRAYBOOMSOFFERTHEPOSSIBILITYOFDISPERSINGTHECHEMICALSCLOSERTOTHEPLANTSSOTHATNEGATIVEWIND,EFFECTSARESTRONGLYREDUCEDATTENUATIONOFTHEBOOMRESPONSETOTRACTORVIBRATIONSCANBEACCOMPLISHEDBYPASSIVEORACTIVEBOOMSUSPENSIONSPASSIVESUSPENSIONSAREACOMBINATIONOFSPRINGS,LINKSANDDAMPERSANDDONOTREQUIREAPOWERSUPPLYACTIVESUSPENSIONSCONSISTOFAPOWERSOURCE,ONEORMOREACTUATORS,SENSORS,SIGNALTRANSDUCERS,FILTERSANDCONTROLLERSPENDULUMCOMPENSATORSWITHPASSIVE3,4,ORACTIVEDAMPERS47,INORDERTOATTENUATEUNDESIRABLEROLLINGMOVEMENTSOFASPRAYBOOMONATRACTOR,HAVEALREADYBEENSTUDIEDTHEACTIVEVERSIONSARETYPICALEXAMPLESOFSINGLEINPUTSINGLEOUTPUTFEEDBACKCONROTLSYSTEMSWHICHAREDESIGNEDWITHCLASSICALARCFREQUENCYDOMAINTECHNIQUESINANACTIVESYSTEM,HYDRAULIC12ACTUATORSWITHELECTROHYDRAULICVALVESAREALWAYSUSED,BECAUSEFLUIDPOWERISNORMALLYAVAILABLEONTRACTORSULTRASONICORINFRAREDMEASUREMENTDEVICES,MOUNTEDONTHEBOOMTIPSMONITORTHEVERTICALDISTANCESBETWEENTHETIPSANDTHEGROUNDTHECHARACTERISTICSANDDYNAMICSOFTHESESENSORSAREFULLYDESCRIBEDBYTHOMAS8ATTHEENDOFTHE1970SANDDURINGTHE1980S,CONTROLSPECIALISTSDEVELOPEDANEWCONTROLTHEORYTHATBLENDSTHEBESTFEATURESOFCLASSICALANDMODERNTECHNIQUESINTHISRESPECT,AROBUSTCOMPENSATORTHATMUSLIMSATISFYSOMEPOSTULATEDROBUSTNESSANDPERCONFORMANCECRITERIA,WILLBEDEVELOPEDONTHESPRAYARCHINE“HYDROTRACK”，ASSEMBLEDATTHEENGINEERINGWORKSHOPOFTHECOMPANYDELANOFIG1THELINEARQUADRATICGAUSSIANMETHODWITHLOOPTRANSFERRECOVERYLQG/LTRMETHODWILLBEUSEDASACONTROLSYSTEMDESIGNTOOLTHEFEEDBACKSYSTEMSHOULDCOUNTERACTUNDESIGNEDTRACTORROLLINGBYROTAINGTHESPRAYBOOMINTHEOPPOSITEDIRECTIONTHROUGHAHYDRAULICACTUATOR,SUCHTHATTHEDISTANCEBETWEENTHESPRAYNOZZLESANDTHEFIELDCROPSREMAINSWITHINANACCEPTABLERANGE2EQUATIONSOFMOTIONOFTHESRRAVINWITHREGARDTOTHECHASSISINSUMISDOFFORTHECAB,THEFUELTANKANDTHEMOTOR,AROLLINGDOFOFTHESPRAYBOOM,AROLLINGANDPITCHINGCALOF,OFTHEFRONTAXLEANDFOREVERYWHEEL1PITCHINGDOFTHEROTATIONALDOFOFTHELINEARIZEDMOTIONSFORTREESTRUCTUREDEMBODIERSPART2FOURHYDROSTATICALLYDRIVENWHEELSARERESTRICTEDBYTHEINTRODUCTIONOFAFICTITIOUSTORSIONALDRIVELINESTIFFNESSANDDRIVELINEDAMPINGFOREACHWHEELTHECONTACTLENGTHTYREGROUNDWHICHDETERMINESTHEOUTPASSFILTERINGQUALITYOFCHEAYRESANDWHICHDEPENDSONTHEWEIGHTTHEAYRESHASTOBEAR,ISTAKENINTOACCOUNTTWODISPLACEMENTSENSORSINFRAREDORULTRASONICARCFIXEDONTOTHEBOOMTIPSANDREGISTERTHEVERTICALDISTANCETOTHESOIL,ORTHEFIELDCROPSEACHPARTOFTHESPRAYINGMACHINEHASBEENMEASUREDONCHEFACTORYFLOORDURINGTHEASSEMBLAGEPROCESSOFTHEMACHINETHEMEASUREDDATAHAVEBEENIMPORTEDINUNIGRAPHICS,ATHREEDIMENSIONALCAECADCAMSYSTEMTHEMECHANICALPARPETERSHAMOFTHE10BODIESINTHEMACHINEMASSESCENTREOFGRAVITY,MASSMOMENTSOFINERTIAANDPRODUCTSOFINERTIAHAVEBEENGENERATEDWITHINUNIGRAPHICSTHEOTHERMODELPARAMETERSSPRINGSTIFFNESS,DAMPINGCONSTANTSWEREMEASUREDATTHELABORATORYORWEREDISPOSEDBYKINDPERMISSIONOFTHEMANUFACTURERSSINCETHETOTALTRACTORMASSDECREASESCONSIDERABLYDURINGCHESPRAYINGOPERATIONINTHEFIELD,THEMODELPARAMETERSOFTHECHASSISHAVEBEENCALCULATEDFORAFULLLIQUIDTANK,AHALFFULLLIQUIDTANKANDANEMPTYLIQUIDTANKTHECONTACTLENGTHTYREGROUNDISADAPTEDTOTHESETHREEAITUNATIONSTHELINEARIZEDEQUATIONSOFMOTIONARECOMPUTEDWITHTHEFORMULAEXPLAINEDINPARTONEOFTHEPAPERFORTHETHREEDIFFERENTTANKCONTENTSTRANSFORMEDINTOTHESTATESPACE,THEYAREPARENTEDBYASYSTEMOF70STATES62STATESDERIVEDFROMTHEVECTORSECONDORDERMODELAND8STATESTHATREPRESENTTHELONGITUDINALANDLATERALTYREDYNAMICSWHENUSINGTHETYREMODELOFAROLLATHISSTATEEQUATIONISUSEDASANEVALUATIONORTRUEMODELTHATREPLACESTHEPHYSICAL14STRUCTUREDURINGTHEDESIGNOFTHEECTROPICHYDRAULICCOMPENSATOR,ANDINTHESIMULATIONPHASETHESYSTEMMATRICESOFTHESPRAYINGMACHINEWITHAHALFFULLTANKAREGIVENINTHEAPPENDIXTHEREADERSHOULDREMARKTHATFORTHEEASEOFPREPDENTINGTHEMATRICES,THE18DOFOFTHETRACTORCAB,THEMOTORANDTHEFUELTANKAREREMOVEDBECAUSETHEYAREIRRELEVANTTOTHEPROBLEMINTHISSITUATION,THEROLLINGDEGREEOFFREEDOMOFTHESPRAYBOOMISREPRESENTEDBYTHEGENERALIZEDGRANOLA运ANCOORDINATEQ1THEDESIGNPARAMETERSANDTHENECESSARYMEASUREDDATAARETHOROUGHLYDESCRIBEDINREF,9,3DYNAMICSOFTHEHYDRAULICDEVICESNEGLECTEDOVERVALUEANDACTUATORDYNAMICSCANDESTABILIZETHEFEEDBACKSYSTEMTHEIRSYSTEMEQUATIONSSHOULDTHEREFOREBEINCORPORATEDINTHESTATEEQUATIONSOFTHESPRAYINGMACHINETWOSUPPLEMENTARYSTATESWITHSTATEVARIABLESPAANDPBAREOBTAINED10INWHICH15THEOILVOLUMEINTHECYLINDERHASBEENDOUBLEDINORDERTOTAKEINTOACCOUNTTHECOMPRESSIBLEOILINTHEHYDRAULICCONDUITSANDHOSES4SUMMARYOFTHELQG/LTEMETHODTHECOMPENSATORISDESIGNEDWITHTHELQG/LTRMETHODTHATASKSFORASTATESPACEREPRESENTATIONOFTHENOMINALMODELANLQGBASEDCOMPENSATORCONSISTSOFAKALGANFILTERANDAREGULATORMEASUREMENTSIGNALSARESENTTHROUGHAKALGANFILTERWHICHESTIMATESTHEUNKNOWNSTATESTHEESTIMATEDANDDIRECTMEASUREDSTATESARCUSEDBYTHEREGULATORTHATGENERATESTHEACTUATORSIGNALSINTHEINFINITEHORIZONIHTIMEINVARIANTAITUNATION,THEDUALITYPRINCIPLEANDTHESEPARATIONPINSIPLEPERMITUSTOCALCULATETHEREGULATORGAINMATRIXK,ANDTHEKALGANFILTERGAINMATRIXEFINDEPENDENCEDECENTLYOFEACHOTHERWITHSIMILARPROCEDURES11,ASLONGASEAN4ISSTABILIZATIONANDDETECTABLETHISMEANSTHATTHEUNCONTROLLABLEAND/ORUNOBSERVABLEMODESOFEAN4SHOULDBEASYMPTOTICALLYSTABLESINCEONLYTHEOUTPUTISMEASURED,THISAPPLICATIONCANBECONSIDEREDASANOUTPUTFEEDBACKSYSTEMWITHFILTERCONTRARYTOASTATEFEEDBACKSYSTEMWHEREALLTHESTATESAREMEASUREDANDFEDBACKDIRECTLYWITHOUTOBSERVERFORTHATREASON,ITSOUNDSLOGICALTODESIGNTHEKALGANFILTERBEFORETHEREGULATOR16FIG4INPUTOUTPUTPGOFTHEEVALUATIONMODELWITHFULLTANKSOLIDLINEANDEMPTYTANKDASHEDLINETOMODIFYKCORTHEPGOFH00BYMANIPULATIONOFTHESTATEWEIGHTINGANDCONTROLWEIGHTINGMATRICESQANDR,EQUIVALENCELOOPSHAPETECHNIQUESCANBEUSED13AFULLSTATEFEEDBACKLQCONTROLLERHASAPHASEMARGINOFATLEAST60PUREPHASECHANGESOF60CANBETOLERATEDINEACHINPUTCHANNELSIMULTANEOUSLYWITHOUTLOOSINGSTABILITYANDAGAINMARGINOFINFINITELYTHEGAININEACHINPUTCHANNELCANBEINCREASEDINFINITELYWITHOUTLOOSINGSTABILITY15THEDOWNSIDEGAINMARGINAGAINSTGAINREDUCTIONSINEACHINPUTCHANNELISATLEAST1/2OR8DBHOWEVER,THESEIMPRESSIVESTABILITYMARGINSARCNOTGUARANTEEDANYMOREINANOPTIMUMOBSERVERBASEDIMPLEMENTATIONFORTUNATELY，THEREEXISTSADESIGNADJUSTMENTPROCEDURETORECOVERTHESTABILITYMARGINSOFTHEFULLSTATEFEEDBACKSYSTEM175NOMINALMODEJLDURINGTHEDESIGNOFCOMPENSATORSONCOMPLEXMECHANISMSWHICHARCDESCRIBEDBYLARGEMODELSWITHNUMEROUSSTATES,THEDESIGNEROFTENEMPLOYSTWOTYPESOFMODELSADETAILEDEVALUATIONMODELORTRUEREMAINSWITHINTHEBOUNDARYOF士L5V,WHICHISONLY13OFITSTOTALRANGEFIG10，THEPRESSUREINCHAMBERAOFTHEACTUATORFLUCTUATESBETWEEN26BARAND236BARFIG1ITHISREPRESENTSMORETHAN70OFTHEACCEPTABLEPRESSURERANGEWHICHARGUESFORTHECHOSENSAFETYMARNOF士20，000从HOWTHECULTIMATETARGETOFREDUCINGIRREGULARITIESINTHESPRAYDEPOSITDISTRIBUTIONISREACHED,ISSHOWNINTABLE3ANDFIG12THEOVERAPPLICATIONISDECREASEDFROM350TO105IDEAL100ANDTHEUNDERAPPLINGCATION,WHICHISWORSTINTHEMIDDLEBETWEENTHESPRAYNOZZLES,ISINCREASEDFROM0TO9610CONCLUSIONSADETAILEDLINEARIZEDMODELOFANOPERATIONALSPRAYINGMACHINEINWHICHTHEAYRESAREREPRESENTEDBYTHETYREMODELOFAROLLA,HASBEENDERIVEDWITHTHEMULTIBANDMETHODOUTLINEDINPAN1OFTHEPAPERALTHOUGHTHENORMALIZEMODELOF6STATESWASDIRECTLYDEDUCEDFROMTHELARGETRACTORMODEL,INSTEADOFUSINGMOREREFINEDBALANCEDREDUCTIONTECHNIQUES,ITISSHOWNTOPOSSESSASUFFICIENTPRECISIONWITHTHESEMODELSANACTIVESUSPENSIONOFASPRAYBOOMHASBEENCONCEIVEDSUCCESSFULLYOWINGTOTHEINTRINSICQUALITIESOFTHELQG/LTRMETHODCITRINGENTPERFORMANCESPECIFICATIONSAREEASILYFULFILLEDWITHOUTTHEINTRODUCTIONOFSHAPINGFILLERS,THECOMDISPENSATORREMAINSINSENSITIVETOLARGETRACTORMASSVARIATIONSANDTHERECOVERED17STABILITYMARGINSCREATEACERTAINIMMUNITYTOMODELEDDESTABILIZINGDYNAMICPHENOMENAWHICHCOULDENTERTHESYSTEMATTHEACTUATORINPUTITISALSODEMONSTRATEDTHATMODELWHICHREPLACESTHEREALPHYSICALPROCESSTURINTHESIMULATIONPHASEANDASMALLERDESIGNMODELCNOMINALMODELTHATISNORMALLYDERIVEDFROMTHEVALUATIONMODELANDTHATISUSEDTOSYNTHESIZETHCOMPENSATORTHISPROCEDUREISESSENCIA】WHENCORROTLSYSTEMDESIGNTECHNIQUESARCUTILIZEDFAYCHICMODELBASEDCOMPENSATORSARCDEVELOPED,INORDERTKEEPTHEDIMENSIONSOFTHEKALGANFILTERACCEPTABLETHELQG/LTRMETHODBELONGSTOTHATGROUP,SINETHENOMINALMODELORTHEPLANTWILLBEINCORPORATEINTHEKALGANFILLERWHICHESTIMATESTHEMISSINGSAUOFTHEPLANTDURINGTHECONTROLACTIONANOMINALMODELSHOULDBEDERIVEDFROMTHEEVALINATIONMODELINACONSISTENTWAYWHICHMEANSTHATTHDESIGNMODELMUSTBOASSMALLASPOSSIBLEWITHPRISCIANNATIONOFASMUCHINFORMATIONASPOSSIBLETHEKRUMODELDERIVEDFROMTHEHYDROTRACKWITHAHAIRFTANK,SEEMSTOBETHEMOSTPLAUSIBLECHOICEFORMODREDUCTIONINTHISSTUDY,THEMODELREDUCTIONCANTGUIDEDBYTHESTRUCTUREOFTHEOUTPUTDISTRIBUTEDMATRIXCAPPENDIXWHICHINDICATESTHATONLYTHROLL
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