人工林无线电传输特性与立木整枝机控制系统研究

论文题目: 人工林无线电传输特性与立木整枝机控制系统研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 张俊梅

导师: 李文彬,撒潮

关键词: 自动立木整枝机,无线遥控,优化,电场强度,可编程复杂逻辑器件

文献来源: 北京林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 立木整枝是优质工业用材林定向抚育的重要环节。传统的整枝方法效率低、易引起工人的疲劳和事故、作业高度也受到限制,因此自动化的立木整枝机是实现高效、高质量和安全可靠整枝的有效途径。本文是在分析遥控理论和无线电磁波传播机理的基础上,综合运用场强测试技术、电子电路设计及优化技术、无线遥控及通信编解码技术和人机工程学原理,目的在于研发具有自主知识产权的自动立木整枝机。本研究的主要内容和结论如下:1、确定了自动立木整枝机控制系统的研究对象以及遥控方案。2、在分析电磁波传播机理的基础上首次建立了人工林UHF频段无线电波的传播场强预测模型,经过北京西山人工侧柏林中场强测试数据分析校验该模型的平均精度约为0.9,可为合理地设计人工林环境无线电遥测遥控、无线数传等通信电路提供理论依据。另外,本文在场强测试实验基础上确定了自动立木整枝机无线遥控系统发射电路的相关参数、接收系统可靠接收所需的最小电场强度及最大有效遥控距离。3、创造性地研制了基于CPLD的无线数字编码抗干扰自动立木整枝机无线遥控系统,通过优化CPLD内部逻辑电路能有效消除逻辑竞争冒险、降低噪声干扰,确保了系统逻辑设计的正确性,并且采用CPLD芯片使控制系统体积减小了40%左右。①该系统中发射部分采用ASK调制和间断发射方式来降低功耗,据估算,在不考虑电池自放电的情况下800mAh的充电电池供电的发射系统可工作大约一年的时间;②通过通信编解码的地址校验、发射系统中CPLD与发射电路之间通电顺序、接收系统中控制系统与汽油机之间的工作逻辑等优化途径,提高了发射数据的稳定性、可靠性和整机的功能安全性;③自行研制的独特的电动机接口电路、反馈控制电路和驱动隔离电路提高了电动机的控制精度,有效防止了电动机对遥控系统的电磁干扰。4、最后基于人机工程学的原理,合理设计了自动立木整枝机无线遥控发射/接收系统控制界面,对BSR-Z23-001A型自动立木整枝机进行了系统集成和测试。结果表明:有效控制距离为90米,完全可以满足整枝作业的距离要求,且与所建立的电场强度模型预测的结果较吻合。整机控制性能良好、界面操作简便。总之,本文的研究是在综合考虑人工林UHF频段的传播机理、自动立木整枝机的立地条件及控制要求的基础上,通过场强预测、电路仿真、调试及优化等成功研制了BSR-Z23-001A自动立木整枝机无线遥控系统,该系统具有可靠、节能、抗干扰、工作效率高等优点。本研究的成果及方法为推进其他林业机械的自动化与智能化进程提供了一种有效的新思路。

论文目录:

1 引言

1.1 立木整枝机研究现状

1.2 遥控理论及其在林业机械中的应用现状

1.3 研究自动立木整枝机的目的和意义

1.4 本论文的主要内容

2 自动立木整枝机遥控系统构成

2.1 自动立木整枝机控制要求

2.2 自动立木整枝机遥控系统构成

2.3 本章小结

3 人工林UHF 频段无线电波传播机理

3.1 无线电波传播方式

3.2 UHF 频段基本的电波传播模型

3.3 人工林UHF 频段电波传播场强模型预测

3.4 人工林UHF 频段电波传播场强特性测试

3.5 本章小结

4 自动立木整枝机无线遥控系统电路及其优化

4.1 自动立木整枝机无线遥控发射系统

4.2 自动立木整枝机无线遥控接收系统

4.3 本章小结

5 自动立木整枝机无线遥控系统集成与测试

5.1 自动立木整枝机无线遥控系统集成

5.2 自动立木整枝机无线遥控系统测试

5.3 本章小结

6 结论与创新

参考文献

个人简介

导师简介

在读研究生期间发表的论文

致谢

发布时间: 2007-01-10

参考文献

• [1].近景摄影测量技术在立木材积测定中的应用研究[D]. 杨华.北京林业大学2005
• [2].螺旋升降式立木整枝机的研究[D]. 霍光青.北京林业大学2008
• [3].活立木生物电能利用方法研究[D]. 郝志斌.北京林业大学2016
• [4].环境温度对美国红松活立木及原木声波传播及力学特性的影响[D]. 高珊.东北林业大学2012
• [5].基于手机图像分析的叶片及立木测量算法研究[D]. 韩殿元.北京林业大学2013
• [6].全国立木生物量方程建模方法研究[D]. 曾伟生.中国林业科学研究院2011
• [7].立木材积无损精测与建模方法研究[D]. 曹忠.北京林业大学2015
• [8].小兴安岭红松活立木树干腐朽定量检测及与立地条件关系[D]. 孙天用.东北林业大学2015
• [9].便携式测树仪的研制及应用研究[D]. 陈金星.北京林业大学2016
• [10].无规律运动条件下立木模糊图像恢复方法研究[D]. 李垒.北京林业大学2014

相关论文

• [1].灌木平茬机牵引性能及对沙地影响试验研究[D]. 陈忠加.北京林业大学2009
• [2].灌木收割切削性能与刀具参数的研究[D]. 李宁.北京林业大学2010
• [3].轴流式风力灭火机的轴流叶轮气动性能研究[D]. 禇双磊.北京林业大学2010
• [4].树木生长量无线遥测方法及装置研究[D]. 裴志永.北京林业大学2010
• [5].林木联合采育机执行机构与液压系统研究[D]. 沈嵘枫.北京林业大学2010
• [6].林木联合采育机底盘设计理论研究与应用[D]. 魏占国.北京林业大学2011
• [7].基于人机工程学的油锯伐木作业姿势研究[D]. 段铁城.东北林业大学2011
• [8].超声技术用于选择式植树机智能植苗作业的研究[D]. 武广涛.北京林业大学2006
• [9].螺旋升降式立木整枝机的研究[D]. 霍光青.北京林业大学2008
• [10].便携式林业机械及其作业环境对人体平衡的影响[D]. 董金宝.北京林业大学2008

标签：自动立木整枝机论文;  无线遥控论文;  优化论文;  电场强度论文;  可编程复杂逻辑器件论文;