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基于Simulink的高速插秧机液压仿形系统动态特性仿真分析

2020-12-12阅读(685)

基于Simulink的高速插秧机液压仿形系统动态特性仿真分析

论文摘要

随着水稻种植机械向高速化、高精度、智能化方向发展,对高速插秧机的各部件提出了更高的性能要求。液压仿形系统是水稻高速插秧机的重要组成部分,作为提升和控制插秧机插植部的动力和控制装置,其工作特性的好坏将直接影响高速插秧机的整机工作性能。高速插秧机液压仿形系统是影响插秧机工作性能的重要因素,而液压主控元件的动态性能对液压系统的品质具有至关重要的作用,因此开展高速插秧机液压系统工作特性的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。它可以为现代化高速插秧机液压仿形系统优化设计提供技术支撑,可以改进现有的高速插秧机液压控制系统,以提高高速插秧机的整机工作性能。论文通过对高速插秧机液压仿形系统进行详细分析,建立了系统的数学模型,并在该数学模型基础上,利用Matlab语言环境下的Simulink工具箱建立系统仿真模型,通过给定仿形系统的相关初始参数,对系统进行仿真,得到了插秧机液压仿形系统工作过程中输入与输出的变化曲线,结果与实际情况较为吻合。进而在仿真模型上对液压仿形系统的动态特性进行了分析,得到了一些合理的参数。论文基于动态特性的分析,提出一种高速插秧机仿形系统建模与优化的方法,包括建立数学模型,分析稳定性和动、静态品质,求取仿形系统的最佳匹配参数。针对现有液压系统存在的液压冲击和噪声等问题,根据液压仿形系统的动态性能仿真结果对现有系统进行参数优化,得到提高现有系统动态性能的改进设计,使系统响应达到预期效果,满足实际的工作需要。研究工作为高速插秧机液压仿形系统合理设计与性能预测提供了方法和依据。论文主要研究内容和结论如下:1)对插秧机的研究现状和发展趋势进行了概括性的介绍,阐述了开展高速插秧机液压系统工作特性的研究所具有的重要理论意义和实际应用价值。2)简要介绍了计算机仿真特别是液压系统仿真的发展历程,说明了液压仿真的原理、方法和基本步骤,总结各种建模方法和仿真软件的优缺点,最终选取Matlab/Simulink作为本文的建模和仿真工具,并对Simulink软件包进行了较详细的介绍。3)对高速插秧机液压仿形系统进行分析,通过对各元器件的实际测量和理论推导,取得了现有液压仿形系统的参数数据,然后根据力平衡方程和液体连续方程建立了仿形系统的数学方程;最后在Simulink工具箱中建立了仿形系统的仿真模型,通过对仿形系统动态特性仿真结果的分析,得到各结构参数对其运动特性的影响,确定已有系统参数的调整范围,从而缩短系统安装过程中的调试时间,提高效率。4)通过分析液压仿形系统动态性能仿真结果并结合实际调研结果,针对现有的液压仿形系统存在的液压冲击和噪声问题,对液压仿形系统进行了改进设计,增加蓄能器用以吸收液压冲击、降低噪声、改善系统动态品质。通过建立新设计方案的数学模型并进行仿真实验,验证了新设计方案的可行性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究的目的及意义
  • 1.2 国内外水稻插秧机的发展概况和趋势
  • 1.2.1 国外插秧机的发展概况
  • 1.2.2 国内插秧机发展概况
  • 1.3 液压技术在插秧机中的应用
  • 1.4 仿形系统的研究现状
  • 1.5 课题研究的主要内容
  • 1.6 本章小结
  • 第二章 液压系统仿真的基本原理与发展状况
  • 2.1 液压系统仿真技术
  • 2.2 液压仿真技术发展趋势
  • 2.3 液压系统仿真的基本步骤
  • 2.4 基于Matlab/Simulink 的液压系统仿真
  • 2.4.1 Matlab/Simulink 系统仿真简介及主要优点
  • 2.4.2 Matlab/Simulink 中液压系统的仿真实现原理
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 高速插秧机液压仿形控制系统
  • 3.1 高速插秧机机械液压控制系统组成
  • 3.2 阀控动力机构
  • 3.2.1 动力机构的参数选取
  • 3.2.2 液压控制元件
  • 3.2.3 液压执行元件
  • 3.3 动力机构主要计算参数
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 基于Simulink 的仿形系统建模与仿真
  • 4.1 控制系统数学模型
  • 4.2 动力机构的工作原理
  • 4.3 液压仿形系统的数学模型
  • 4.3.1 数学方程建立基础
  • 4.3.2 液压仿形系统的数学模型
  • 4.3.3 状态空间法建模
  • 4.4 仿真模型的建立
  • 4.5 系统仿真结果分析
  • 4.5.1 仿真器参数设置
  • 4.5.2 初始参数条件下的动态特性分析
  • 4.5.3 系统参数对其动态特性的影响
  • 4.5.4 系统最佳参数的选取
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 基于Matlab/Simulink 的仿形系统优化设计
  • 5.1 液压仿形系统工作原理
  • 5.2 液压仿形系统蓄能器研究
  • 5.2.1 蓄能器的选取
  • 5.2.2 蓄能器参数选择与计算
  • 5.3 蓄能器模型的建立
  • 5.4 系统仿真研究及结果分析
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间获得的研究成果

    • 相关论文文献

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