浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)卜。,一自動(dòng)控制拖拉機(jī)耕深試驗(yàn)分析程文祥浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,杭州摘要針對(duì)一自動(dòng)控制拖拉機(jī)耕深系統(tǒng)的模擬和田間試驗(yàn)中出現(xiàn)的一些問題,從控制原理、數(shù)據(jù)處理方法等方面進(jìn)行分析探討,并提出另一種適用方案,為進(jìn)一步試驗(yàn)研究及相關(guān)研究提供參考關(guān)鍵詞中圖分類控制原理數(shù)字濾波零值浮動(dòng)了,勺少,一,一一當(dāng)前輪式拖拉機(jī)上的液壓懸掛系統(tǒng),都具有力調(diào)節(jié)和位調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置但該裝置在犁耕過程中表現(xiàn)為當(dāng)土壤結(jié)構(gòu)或田間條件復(fù)雜的情況下,耕作質(zhì)量難于滿足農(nóng)藝需求,且操作過程中對(duì)工人的操作調(diào)試技術(shù)和勞動(dòng)頻度要求較高科技進(jìn)步的今天,探索如何提高耕作質(zhì)量的控制精度,改善勞動(dòng)條件,逐步實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的自動(dòng)化,已具備必要的充分條件隨著大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)高速發(fā)展,價(jià)格比不斷降低,可靠性不斷提高,向傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備的滲透不斷擴(kuò)展,在農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用也逐步為人們所重視浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院吳國禎等根據(jù)機(jī)電一體化的思路,設(shè)計(jì)了實(shí)用的拖拉機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng),用微計(jì)算機(jī)對(duì)拖拉機(jī)的耕作作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)控制的試驗(yàn)方案,取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式的調(diào)節(jié)裝置實(shí)地試驗(yàn)表明,可以達(dá)到耕深均勻,工作平穩(wěn),使拖拉機(jī)及農(nóng)機(jī)具始終處于良好的工作狀態(tài),防止超負(fù)荷作業(yè)及陷車,提高耕作質(zhì)量和減少能耗的效果本文對(duì)其中模擬和田間試驗(yàn)的控制方式及數(shù)據(jù)處理等問題作了進(jìn)一步的探討耕深自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析收稿日期一一浙江省教委研究基金資助田間試驗(yàn)中對(duì)設(shè)定耕深、位移傳感器測定耕深、犁耕阻力垂直分力進(jìn)行了監(jiān)測,同時(shí)浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)卷也測定了田間實(shí)際平均耕深數(shù)據(jù)見表表不同控制形式的耕深自動(dòng)控制試驗(yàn)值工作控制試驗(yàn)測定檔位形式區(qū)長測定時(shí)間耕作速度耕深側(cè)定值預(yù)置耕深位移傳感器田間實(shí)測平均麥茬田雨后無積水粘坡土力調(diào)節(jié)犁耕阻力傳感器耕深垂直分力力反饋無力反饋無力反饋無力反饋伺服控制,一左口口伍乃產(chǎn)乙曰八,八八以壓弓工,無力反饋無力反饋無力反饋?zhàn)匀瘴C(jī)控制從表可知作如下分析從力傳感器輸出與耕深調(diào)節(jié)量伺服控制方式在無力反饋的情況下,的關(guān)系表位移傳感器輸出和設(shè)定其設(shè)定的耕深、位移傳感器測定的耕深同田耕深電位器輸出特性表看,可明顯間實(shí)測耕深的平均值極為接近,表明伺服控地看出位移傳感器和耕深的關(guān)系是比例關(guān)制方式在此種工況下,自動(dòng)控制耕深有較高系,而力傳感器輸出和耕深、垂直阻力二者有精度關(guān)因此,在采用比例調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)在微機(jī)控制時(shí),在無力反饋情況下,中,力反饋的加入并未改善系統(tǒng)的性能為了三項(xiàng)耕深值較接近實(shí)現(xiàn)原設(shè)計(jì)要求,應(yīng)突出位移負(fù)反饋以穩(wěn)定。微機(jī)控制時(shí),在有力反饋的情況下,耕深,而力負(fù)反饋僅能防止超載工作和陷車實(shí)際耕深測定值均比耕深設(shè)定值小,其偏差設(shè)計(jì)方案見原理圖均比無力反饋時(shí)大其原因可從設(shè)計(jì)原理上表力傳感器輸出與耕深調(diào)節(jié)量的關(guān)系耕深調(diào)節(jié)范圍飛犁耕垂直阻力力傳感器輔出電壓單位為表位移傳感器輸出和給定耕深電位器輸出與耕深的關(guān)系公耕深期程文祥一自動(dòng)控制拖拉機(jī)耕深試驗(yàn)分析圖控制原理方框圖圖中輸入、給定值。輸出,垂直犁耕阻力輸出,位移位移反饋量尸力反饋量其中位移反饋環(huán)節(jié)是比例環(huán)節(jié),力反饋環(huán)節(jié)是非線性環(huán)節(jié),當(dāng)。場允許最大垂直犁耕阻力,。一。,當(dāng)伽時(shí),尸一這樣在正常耕作情況下,控制表達(dá)式占一,式中,叔是系統(tǒng)的偏差,電液伺服閥的控制信號(hào)當(dāng)超負(fù)荷或陷車情況下,。伽,此時(shí)的控制表達(dá)式占。一,一、是比例系數(shù)在計(jì)算機(jī)控制的情況下,對(duì)模擬量,。經(jīng)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換,再經(jīng)數(shù)字濾波,實(shí)為數(shù)字量,分別用,表示當(dāng)耕深設(shè)定。直接用數(shù)字量表示,并由鍵盤輸入,所以方程和可改寫為乙一幾一一幾一一,偏差數(shù)字量,這對(duì)操作者來說,更直觀明了濾波器的改進(jìn)設(shè)計(jì)采集上述試驗(yàn)中耕深測定的記錄曲線見圖和犁耕垂直阻力見圖的值和一微機(jī)測定值是相符的,說明位移反饋和力反饋是一種脈動(dòng)的模擬量,可以認(rèn)為試驗(yàn)工作過程中有脈沖干攏,對(duì)這樣的采樣值采用“算術(shù)平均值”法濾波,其抑制干擾的能力較差而采用“中值法”則有良好的舍去脈時(shí)間比“之泣扛、弓葬升時(shí)間。側(cè)毋訓(xùn)夏策鋤迎幼坦圖定薪深記錄曲線圖犁耕垂直阻力記錄曲線浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)卷沖干擾的能力但“中值法”又因受各采樣點(diǎn)連續(xù)采樣次數(shù)多寡的限制如果將這兩種方法結(jié)合起來,成為抑制脈沖的“算術(shù)平均法”,將可互補(bǔ)長短,較真實(shí)地反映實(shí)際情況這種方法是對(duì)測量點(diǎn)先進(jìn)行若干次連續(xù)采樣,然后鑒別其最大值和最小值,并使其為零,再取算術(shù)平均值,如連續(xù)采樣次,得個(gè)值、。,經(jīng)鑒別,如,。分別為最大值和最小值,使其為零,然后求,。,即為該點(diǎn)采樣值這樣采樣得位反饋及力反饋信號(hào),脈沖干擾可濾去,從而減小了給定值和實(shí)際耕深的偏差,可改善一的性能初始值的處理從表的位移傳感器和設(shè)定耕深電位器輸出特性和表的犁耕垂直阻力與上拉桿受力的關(guān)系來看,初始值都不為零,采用初始值“浮動(dòng)”方法,可以克服因外部環(huán)境因子變化和元器件性能變化引起的初始值變化實(shí)現(xiàn)初始值“浮動(dòng)”的方法,可以用軟件解決當(dāng)耕深設(shè)定一,計(jì)算機(jī)讀取馬。,凡。,并存入相應(yīng)內(nèi)存單元在耕深設(shè)定為時(shí),即工作情況下,測得位移傳感器和力傳感器的值為,凡,和耕深設(shè)定相關(guān)值,可通過下面計(jì)算求得一。一?？芍?只要工作在特定線性范圍內(nèi),工作開始可以不必強(qiáng)調(diào)調(diào)零,設(shè)定也較方便,耕深設(shè)定可為實(shí)際值既直觀,且可操作性強(qiáng),如果進(jìn)一步對(duì)。,。觀察,記存和比較分析,為探索自動(dòng)尋找基準(zhǔn)面創(chuàng)造了條件表犁耕總阻力與上拉桿受力的關(guān)系犁耕垂直阻力上拉桿受壓力一一一上拉桿受力中負(fù)號(hào)表示受拉力無負(fù)號(hào)表示受壓力結(jié)論與討論從上述分析,原設(shè)計(jì)方案在實(shí)地試驗(yàn)中是可行的采用微機(jī)控制穩(wěn)定耕深的反饋信號(hào)應(yīng)以位移反饋為主,力反饋僅作為限制超負(fù)荷和防止陷車之用這樣,既可保證耕深控制精度,又能保持機(jī)組正常工作初始值“浮動(dòng)”可改善操作者工作條件,避免