苗间除草部件入土深度PID自动控制系统设计与台架试验

摘要：

除草部件入土深度(松土深度)对苗间机械除草装置的作业性能有较大影响.为提高大豆苗间机械除草装置除草部件入土深度的稳定控制、降低伤苗率和埋苗率,该文提出了基于超声波测距的苗间机械除草部件入土深度控制方法.在梳齿式苗间机械除草装置研究基础上,设计了除草部件入土深度控制系统.建立了除草部件入土深度调节液压控制系统的数学模型,并对建立的传递函数在Matlab/Simulink中进行了仿真和PID校正.仿真结果表明:该系统采用PID控制算法对期望松土深度值进行跟踪调节,其稳态响应时间为0.48 s,静差为0.06~0.09 mm.在室内苗间除草台架上进行了超声测距动态试验与松土深度控制试验.超声测距试验表明:应用HC-SR04型超声波模块并结合设计的仿形台对地表进行动态测距不再受地表苗、草等影响,在0.278、0.556和0.833 m/s 3种行进速度下,针对各个样本点的位置与人工测量相比,二者平均对照误差分别为:4.95、5.36和5.90 mm,最大对照误差分别为:6.6、7.4和8.3 mm.除草部件入土深度控制台架试验表明:控制系统能够实现苗间机械除草作业松土深度的稳定控制,在土槽行进速度0.278 m/s时,松土深度可稳定控制在(30±8)mm范围内,满足苗间除草的深度控制要求.该研究为解决苗间除草部件松土深度稳定控制问题提供新思路和借鉴.

关键词：农业机械、控制、试验、苗间机械除草、超声波测距、PID控制算法、工作深度控制

所属期刊栏目：34

分类号：S224.1+5(农业机械及农具)

资助基金：黑龙江省应用技术研究与开发计划项目GC13B305;国家科技支撑计划项目2014BAD06B04

在线出版日期：2018-07-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：68-77