山地履带拖拉机与农具姿态协同控制系统设计与试验

针对山地履带拖拉机(简称山地拖拉机)等高线作业时,车身调平和农具仿形作业不同的姿态调整需求,在建立车身及农具运动学模型的基础之上,构建了整个系统的控制策略,设计了车身与农具姿态协同控制系统,其中,对车身和农具的控制分别采用PID算法和双闭环模糊PID算法。基于Simulink对控制算法进行了仿真分析,结果表明:采用PID算法实现车身调平可以满足其基本调平要求;采用双闭环模糊PID算法实现农具姿态调整的控制效果优于PID算法。最后,进行了机组姿态协同调整的静态试验和动态试验,结果表明,采用所设计的姿态协同控制系统:在坡度±15°的坡地上静态调整时,车身横向倾角最大误差为1.10°,农具横向倾角最大误差为0.46°;在坡度14°~16°的坡地上动态作业时,车身横向倾角最大误差为1.90°,农具横向倾角最大误差为0.93°。该姿态协同控制系统精度和稳定性能够满足丘陵山区坡地等高线作业需求。

基于可变轴距拖拉机平台悬挂式农具的撒肥机研制

针对丘陵山地地块小、作物品种多,路窄弯多,从而导致有机肥利用率低的问题。利用山地铰接轮式可变轴距拖拉机作为平台悬挂机具的搭建平台,研制平台悬挂式撒肥机。利用EDEM软件对有机肥颗粒的运动进行分析,了解肥料受力以及速度变化的规律。最后,实现样机试制以及测试分析,并基于Design-Expert的正交试验设计和中心组合曲面响应设计。得出各因素对试验指标撒肥均匀分布变异系数影响的显著性由大到小依次为撒肥机行走速度、撒肥机圆盘转速、排料口处手柄调节高度;并以分布变异系数最小为原则,撒肥机行走速度在0.6 m/s,撒肥机圆盘转速在700 r/min,排料口处手柄调节高度为40 mm时,变异系数最小为8.24%。实现丘陵山地地区宽幅高效、均匀稳定的撒肥作业要求,降低生产成本并提高农作物耕种收综合机械化率达到60%。

丘陵山地农机具的自动调平系统设计

设计了一种基于PID速度调节的自动调平系统,该系统以51单片机为主控制器,通过与传感检测模块的串口通信来实时获取车身姿态,以步进电机作为执行机构构成的四点式机电调平系统。通过步进电机的位移进行轴方向调平,以履带式模型车具作为搭载底盘,并应用于丘陵地区作业的农机具上。