电驱动联合收割机智能控制系统的研究

发布时间：2020-08-15 13:20

【摘要】：谷物联合收割机在农业生产中发挥着越来越重要的作用。但是,目前我国的谷物联合收割机存在操纵复杂、传动系统复杂,可靠性差,驾驶员劳动强度大等问题。针对上述问题,对电驱动联合收割机智能控制系统进行研究,为提高联合收割机的智能化、自动化水平及性能有重要作用。本文以研究联合收割机的电驱动方案和主要控制系统为目标,对收割机的结构特点、控制方案、控制算法、控制器的设计等内容进行研究,设计了脱粒滚筒和离心风扇模糊控制器,并对脱粒滚筒模糊控制系统仿真模型进行了调试仿真,结果表明所设计的控制算法及模糊控制器能根据联合收割机的不同工况及时调整控制参数,使联合收割机发挥最大工作效率。主要研究内容、方法和结果如下:(1)根据联合收割机的结构特点,确定了割台模块、脱粒滚筒模块、分离装置模块、清选装置模块、行走系统模块5大模块,7个独立电机驱动的电驱动方案。根据联合收割机各个工作部件的影响因素,设计了联合收割机整体控制系统以及脱粒滚筒、拨禾轮、离心风扇、割台高度各个主要工作部件的控制方案。(2)针对联合收割机的作业过程很难建立精确数学模型的问题,采用模糊控制技术,研究了脱粒滚筒和离心风扇转速控制的模糊控制算法,分别设计了脱粒滚筒模糊控制器和离心风扇模糊控制器,并利用MATLAB建立了对应的模糊推理系统(Fuzzy Inference System,简称FIS),从曲面观测器可以看出所设计的模糊控制器是可行的,所建立的模糊控制规则表能满足系统要求。(3)依据轴流脱粒滚筒功耗模型和拨禾轮转速模型,在Simulink库中建立了轴流脱粒滚筒模型和拨禾轮转速模型,创建了脱粒滚筒子系统、拨禾轮子系统模块,并验证了所建立模型的正确性。利用Simulink的Fuzzy Logic Toolbox模块建立了脱粒滚筒转速控制模糊控制器,把所建立的模糊控制器、脱粒滚筒子系统、拨禾轮转速子系统以及其他参数调整模块进行组装,初步完成了联合收割机控制系统仿真模型的设计。(4)计算机仿真试验表明:当农作物密度变化时,脱粒滚筒转速的回调时间为5.0s,最大偏差/35.0srad,稳态偏差/03.0-srad,相对偏差为0.77%;农作物湿度变化时,脱粒滚筒转速回调时间为6.0s,最大偏差为/6.0srad,稳态偏差/1.0-srad,相对偏差为1.3%,说明所设计的模糊控制系统基本达到了预期设计目标。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S225;TP273.5

【引证文献】