基于主动气囊的高地隙底盘调平系统设计与试验

针对高地隙底盘在不平整地作业时,因车身随地形起伏而倾斜,导致车身稳定性变差、驾驶安全性差等问题,设计开发了基于四支腿主动气囊调节的离地间隙调整机构,实现了底盘稳定性调节,底盘俯仰调节-8.5°~8.5°,横滚调节-10°~10°,底盘最大离地间隙可调节为280mm。在此基础上,设计了一套底盘调平控制系统,并从调平系统的工作原理、硬软件设计与调平控制策略等方面展开了研究。最后,针对高地隙植保机样机加装调平系统后进行控制响应测试和田间试验。控制响应测试表明:主动气囊的自身平均超调量为3.36%,可保证其控制性能。田间试验表明:加装自动调平系统的高地隙底盘在田间不仅有效降低了底盘倾斜度,改善了底盘运动稳定性,且大大提升了高地隙底盘对不平坦地面的适应性。

自主行驶调平系统建模及自适应反步滑模控制

为了解决车载式绿篱修剪机在自主行驶作业时车身无法根据地形起伏自适应平衡,提高作业安全性和绿篱修剪的尺寸精度,设计了一种自主行驶车身电液调平系统,该系统采用倾角传感器实时监测车身倾斜角度,根据车身调平机构动力学理论建立了调平系统的数学模型。针对电液调平系统参数的不确定性、非线性特性和外界环境的干扰等问题,通过结合滑模控制和自适应反步法设计了自适应反步滑模控制器,根据反步法的思想,将系统分解为多个子系统,并为每个子系统选择适当的Lyapunov函数。通过逐层递推的方法,最终可以得到控制系统的控制律和不确定参数的自适应律,并且证明了系统跟踪误差的收敛性。针对滑模控制带来的抖振问题,使用饱和函数代替传统符号函数,使得系统抖振得以削弱。仿真研究结果表明,在车身倾斜20°的情况下,实际输出角度能准确、快速地跟踪参考角度,响应时间短,对参数变化具有较强自适应性和鲁棒性,能实现车身快速、准确调平。与比例积分微分控制器相比,调平时间缩短了1/5,系统调平误差小于1°,调平过程更加稳定。

水稻秧棚苗床精平机自动调平系统设计与试验

针对水稻棚室育秧环节中苗床平整地缺失高效作业机械的现状,结合寒区水稻标准化棚室育秧技术要求,该研究设计了一种自走式水稻秧棚苗床精平机机电液一体化的自动调平控制系统。调平系统以液压油泵及直流步进电机为动力端,融合机具作业的姿态角数据,利用自动控制策略实时驱动机电式横滚角调平机构及液力式俯仰角补偿装置进行调平作业,保证苗床平整度。采用Simulink模块对横滚角调平进行仿真,结果表明:横滚角调平时间为1.62 s,超调量为1.5%,具有良好的响应速度及精度。将自动调平控制系统嵌入1ZJP-2型苗床精平机进行田间试验,搭载自动调平系统的作业机具横滚角平均值为-1.88°,均方根误差为1.95°,平均绝对误差为1.88°;对照组作业机具横滚角平均值为-2.37°,均方根误差为2.43°,平均绝对误差为2.31°;俯仰角补偿碎土刮板油缸动作的平均均方根误差为0.145 cm,试验结果表明自动调平系统效果良好,满足稳定控制要求。利用光学水准仪检验平地作业效果,应用自动调平控制作业后苗床高程最大平均标准差比作业前降低了1.05 cm;而无调平系统的苗床高程最大平均标准差降幅仅为0.325 cm,平地作业效率比普通作业方式提高了229%~500%,每平方米内地高程标准偏差Sd值较比常规作业方式降低了268%~384%。该系统提升了水稻棚室育秧苗床平地机械作业自动化程度。

丘陵山地移栽机自动调平系统设计与试验

针对丘陵山地移栽机车身在移栽时容易发生倾斜导致移栽效果差的问题,设计一种由状态测量单元、单片机嵌入式系统、电动传动系统组成的移栽机车身自动调平控制系统。首先,综合考虑位置误差调平和角度误差调平优劣势,提出一种多传感器耦合调平策略。其次,采用模糊PID控制器对执行机构中的电动推杆进行控制,并利用卡尔曼滤波器滤除移栽机底盘所受到的发动机振动干扰。然后,通过MATLAB/Simulink对所设计的模糊PID控制器及卡尔曼滤波器进行仿真分析。仿真结果表明,在相同初始参数条件下,模糊PID控制相较于传统PID具有更好的控制性能,系统调节时间缩短62.86%,上升时间缩短47.64%,峰值时间缩短45.54%,最大超调量减少12.23%。卡尔曼滤波器能有效抑制干扰和抖动信号。最后,对车身自动调平控制系统进行静态试验和动态试验。试验结果表明,当车身倾斜角在-8°~8°范围内时,该自动调平系统的调节时间小于3.5 s,最大调平误差小于0.5°。当移栽机以3.6 km/h的速度行驶时,在起伏较大的路面下车身倾斜角控制在±3°以内,起伏较小的路面下车身倾斜角基本维持在0°,调平速度较快,效果较好,对提高移栽机的移栽效果具有重要意义。

丘陵山区履带式作业机全向调平系统设计

由于丘陵山区地形复杂、路面凹凸不平、坡度大,履带式作业机运行过程中的平衡和稳定是安全、高效作业的重要保障,并由调平系统性能所决定。文章根据丘陵山区农业机械作业需求,确定了履带式作业机调平系统的总体要求,提出了基于“三层车架”的液压全向调平系统的结构方案和工作原理,为履带式作业机整机动力学模型构建和调平控制器设计奠定了基础。

BP神经网络在测控设备自动调平系统中的应用

Ka频段车载测控设备在航天领域的快速发展,促进了电子水平传感器自动调平系统在车载测控设备的广泛应用。目前设备都是在跟踪目标前利用调平系统传感器反馈的信号进行调平,并计算出补偿误差,而在天线运转过程中重心变化又引入了一定的系统误差,降低了设备的外测精度。利用BP神经网络在天线实时跟踪目标时电子水平传感器反馈的信号预测误差,进行动态补偿。通过实际验证,证明可以减少设备测量误差和达到提高测量精度的目的。

基于MATLAB高空作业车电液比例调平系统仿真研究

介绍了电液比例调平系统的组成及工作原理,建立了电液比例控制系统数学模型,并以GTBZ-30型30m高空作业车实际参数建立电液比例闭环控制,在Matlab/Simulink环境下对系统进行动态仿真,给出仿真结果,分析了影响系统动态性能的因素。

六点支撑液压式平台自动调平系统

针对重型、高精度、六点支撑液压平台的特点，设计了实现平台自动调平的电液伺服系统。

基于MEMS技术FDM 3D打印机自适应调平系统

针对熔融沉积成型(FDM)3D打印机在使用过程中出现的打印模型粘接不牢、翘曲变形和抽丝等问题,基于微电机系统(MEMS)技术设计了一种4点式自适应调平系统。该系统利用MEMS双轴倾角传感器测量打印平台的倾角以确定位于最高点的调节点,运用调平算法计算其它3个调节点的举升高度调节量,使用机电式调平机构采用逐高式调平方法实现打印平台的水平调节。研究表明,该系统具有原理简单,调平时间短,可靠性高等特点,能够满足3D打印机调平的性能指标要求,还可推广应用于其它各类调平系统。

多缸调平系统模糊相邻耦合同步控制研究

针对调平系统的多液压缸同步控制研究,提出了一种基于模糊相邻耦合的控制方法。首先对调平系统受力及多缸控制系统进行分析,建立控制对象的非线性数学模型。对相邻耦合控制器进行设计,使用补偿器将相邻两根液压缸位置同步误差融合到液压缸控制器中,对于难以通过常规方法精确获得的补偿系数,使用模糊PID控制算法获取。通过MATLAB仿真和实验对模糊相邻耦合的同步控制方法进行测试,并使用主从同步控制方法进行对比分析。结果表明,使用模糊相邻耦合同步控制时,四根液压缸误差波动较小,并且在液压缸加减速阶段能快速将误差降低,具有较好的同步控制性能。

基于AMESim的高空作业车调平系统仿真

为研究现有工作斗调平系统的动态特性并提高控制精度,提出一种新型的工作斗机电液比例调平系统。根据其工作原理及结构参数,建立了调平系统的数学模型和基于AMESim电液比例闭环控制系统的仿真模型。研究和分析了仿真参数及比例-积分-微分控制器对系统动态特性的影响。仿真结果表明,该系统的稳定性较好,并在改变原有系统的比例增益或减少调平液压缸的泄露系数后,系统的响应及调平精度均得到了一定程度的改善;改用比例-积分-微分控制器后,调平系统的响应及精度得到明显改善。

半球谐振陀螺平台调平系统设计及仿真

针对半球谐振陀螺平台调平时容易受到各种随机干扰的影响以及为了提高调平的抗干扰能力,基于动态规划方法设计了平台调平系统的随机最优控制算法,使平台调平系统具有极强的抗干扰能力。针对实现中存在的计算量过大问题,采用变量替换法将平台调平系统状态方程转换为完全信息情形,减小了计算量,简化了设计。为了提高调平精度,通过在平台调平控制信号中增加加速度计零位偏置修正量的方式提高了调平精度。初步仿真结果验证了上述方法的有效性。

车载雷达电液自动调平系统

介绍了车载雷达调平的意义、方法和设计要求,着重阐述了某车载雷达电液调平系统的调平方案和液压系统设计。

装甲车车身自动调平系统原理及算法设计

为了提高6点装甲车辆调平的快速性和稳定性,根据装甲车结构,考虑响应时间、速度和可靠性等综合因素,将车身系统由6点调平系统等效为4点调平系统。利用相应的角度和压力传感器检测车架的水平状态,以确定油气簧的动作量。采用双速调整的方法计算比例阀门的开启大小及时间,运用西门子控制器实现对调平系统的控制。试验结果表明,该系统具有较高的快速性和稳定性。

碳纤维连续抽油杆作业车自动调平系统设计

为保证碳纤维连续抽油杆作业车作业时工作平台处于水平状态,防止侧翻,开展了作业车自动调平系统的设计。在给出自动调平系统构成的基础上,着重论述了系统的自动调平控制方案、自动调平控制原理以及自动调平控制软件的设计,给出作业车自动调平控制系统流程图。

自适应模糊PID控制在惯性平台数字调平系统中的应用

为了满足惯性平台数字调平系统对自适应控制的要求,文中提出了一种模糊控制与局部积分控制相结合的复合控制方式。当系统偏差较大时主要采用模糊控制器对系统的偏差进行快速调节以加快系统的响应过程;当系统的偏差小于某一值时,加入积分控制以保证系统的精度。为了提高模糊控制器的性能,采用了规则可调整的模糊控制器。实验结果表明:该方法能够有效地克服调平系统在外界环境在一定程度改变时所造成的影响,以及非线性和参数的不稳定性,具有较高的控制精度和鲁棒性能。

基于FPGA的惯性平台嵌入式调平系统设计

嵌入式调平系统是惯性平台"三自(自主功能检测、自主误差标定、自主初始对准)"技术发展首先要解决的问题。在深入研究了某型号惯性平台调平原理的基础上,设计了1套全新的嵌入式调平系统。该系统主要是通过AD650采集失调电压信号,然后送入FPGA进行分析处理,最后通过施矩施矩电路的工作来实现惯性平台的调平。实验表明此系统不仅能够满足调平系统的各项指标要求,而且具有体积小,成本低,自动化程度高等优点,适用于多种类型的惯性平台。

PLC控制的4点调平系统

选用PLC作主控制器,采用升调平技术设计出4点自动调平系统.具有原理简单,控制性能稳定可靠等优点.该系统调平时间短,满足性能指标要求,可广泛地应用于各种调平系统中.

空气弹簧调平系统研究

空气弹簧隔振系统应用于超精密加工设备,其姿态倾斜将为超精密加工引入误差。针对超精密机床采用气浮导轨、气浮主轴刚度相对液压主轴较低、抵抗空气弹簧的倾斜能力较差的特点,建立机床倾斜的数学模型,分析倾斜对加工精度的影响,得到系统需要的调平精度。根据计算的充/放气量,设计调平控制系统控制四点支撑空气弹簧系统中的三点,保持机床的水平复位精度达到±0.02mm以内。该调平控制系统可以根据气浮导轨运动速度,实现空气弹簧隔振系统的主动控制。

基于PID控制算法的自动调平系统的仿真研究

为了提高伸缩臂叉装车自动调平系统在工作中的调平精度和响应速度,提出了一种在伸缩臂叉装车的自动调平系统加入增量式比例-积分-微分(PID)控制算法的电液比例控制方法,并建立了电液自动调平系统的控制模型和Simulink仿真模型.利用Simulink的仿真结果分析和对比了加入PID控制算法与没有加入PID控制算法的阶跃响应和开环伯德图的特点,验证了在叉装车自动调平系统加入PID算法的可行性和产生的预期效果.