联合收割机堵塞故障监测系统研究

论文摘要

联合收割机作为水稻和小麦收获的主要机械设备,近年来得到快速发展,但是国内联合收割机电子化和自动化水平普遍较低,在作业过程中故障率高,效率低,维修不便等问题已经严重制约联合收割机的发展。鉴于脱粒滚筒堵塞故障频发的现状,研究和开发联合收割机堵塞故障监测系统,对主要堵塞部件滚筒进行堵塞前兆预警、报警监测,可以促进联合收割机故障监测技术的发展,对实现农业生产现代化具有重要的意义。本论文以国家科技支撑计划项目为背景,以中机南方机械股份有限公司生产的4LZ-2.0型碧浪全喂入联合收割机为研究对象。在分析脱粒滚筒功耗模型和造成脱粒滚筒堵塞故障因素的基础上,根据国内外联合收割机故障监测系统的发展现状和技术水平,制定了联合收割机堵塞故障预警与报警系统总体设计方案,设计了堵塞故障数据采集系统,并在实验室和田间试验的基础上,通过对数据分析,确定了堵塞故障诊断方案,开发了堵塞故障诊断装置的初样和正样,经过在田间对小麦和水稻实际收割试验,实现了堵塞预警和报警功能。该装置除具有声光报警功能外,还具有液晶屏幕显示以及与上位机通讯功能。论文主要研究工作包括:1.联合收割机脱粒滚筒堵塞故障分析。2.堵塞故障预警与报警监测系统总体方案设计。3.数据采集系统设计,堵塞预警和报警征兆特征参量提取、故障诊断方案确定。4.设计了以微控制器C8051F020单片机为核心的堵塞预警和报警装置。主要包括:主控电路、信号处理电路、电源电路、外围接口电路、声光报警电路、液晶显示电路及与上位机的CAN总线接口电路等。5.设计了系统软件。主要包括:系统主程序、数据采集与特征量提取子程序、故障预警与报警子程序、液晶显示予程序、CAN通信子程序等。6.田间试验方案制定与实施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外联合收割机监测系统研究概况
• 1.2.2 国内联合收割机监测系统研究现状
• 1.2.3 国内外联合收割机发展趋势
• 1.2.4 国内联合收割机监测系统研究趋势
• 1.3 研究的主要内容
• 第二章 联合收割机监测系统总体设计方案
• 2.1 主要堵塞部件脱离滚筒的技术要求和性能指标
• 2.2 影响脱粒滚筒性能的因素分析
• 2.3 堵塞故障现象分析
• 2.4 监测系统总体设计方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 堵塞故障诊断方法
• 3.1 概述
• 3.2 堵塞部件脱粒滚筒功耗的数学模型
• 3.3 堵塞故障诊断技术路线
• 3.4 传感器布设
• 3.5 信号检测
• 3.6 初始值序列的建立
• 3.7 特征参量的选择与提取
• 3.8 标准模式库的建立
• 3.9 决策规则建立
• 3.10 不同工作状态下的实验数据采集
• 3.11 本章小结
• 第四章 监测系统的硬件设计
• 4.1 系统硬件设计原则
• 4.2 C8051F020单片机硬件系统选择
• 4.2.1 C8051F020单片机存储器结构和地址空间
• 4.2.2 C8051F020单片机外部复位电路
• 4.2.3 C8051F020单片机系统时钟
• 4.3 信号输入通道设计
• 4.3.1 传感器选取
• 4.3.2 开关型霍尔传感器原理
• 4.3.3 信号调理电路设计
• 4.4 人机界面设计
• 4.4.1 液晶显示器件概述
• 4.4.2 液晶显示器控制器T6963C介绍及接口
• 4.4.3 按键接口
• 4.5 输出控制通道设计
• 4.5.1 报警系统设计
• 4.5.2 通信接口设计
• 4.6 电源及防干扰措施
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统语言设计
• 5.2 系统设计的主要任务
• 5.3 软件模块设计
• 5.3.1 主程序
• 5.3.2 数据采集子程序
• 5.3.3 监测算法子程序
• 5.3.4 LCD显示子程序
• 5.3.5 通信模块子程序
• 5.4 本章小结
• 第六章 样机研制与试验
• 6.1 室内模拟试验
• 6.1.1 传感器位置的确定
• 6.1.2 模拟试验
• 6.2 田间试验
• 6.2.1 田间试制试验
• 6.2.2 田间验收试验
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录A 系统电路图
• 附录B 样机内部电路图照片
• 附录C 系统部分程序
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及参与的科研项目