基于喂入量的联合收割机行走速度自动控制系统研究

论文摘要

联合收割机已经广泛应用于现代农业生产,在现代农业中发挥着非常重要的作用。然而,我国联合收割机存在作业效率低、自动化程度不高、驾驶员劳动强度大等问题。因此,性能好、自动化程度高的联合收割机已成为当今研发的一个方向。收割机的行走速度是制约其作业质量的重要因素。传统的速度控制方法是由驾驶员根据经验来实现的,不能够使收割机工作在一个效率较高的状态。因此,对收割机行走速度的自动控制进行研究有着十分重要的意义。本论文根据联合收割机行走速度的控制要求,应用检测技术、液压传动技术和单片机控制技术,结合自动控制理论设计了一套基于喂入量的联合收割机行走速度自动控制系统。该系统可以根据喂入量的变化实时控制收割机的行走速度,通过调节速度使收割机的喂入量稳定在设定的范围内,保证了收割机的工作效率。本文研究设计的控制系统,采用单片机为控制核心,以收割机的行走速度为控制对象,液压系统提供动力源。整个系统按功能分为检测系统、液压驱动系统、单片机控制系统三部分。(1)检测系统完成信号的采集和处理,使用压力和速度传感器采集喂入量和速度信号,将采集来的信号进行放大和滤波等信号处理,再通过模数转换将模拟信号转变为数字信号,输入单片机进行计算和分析。(2)根据系统的控制要求,设计了一套液压系统。明确了此液压系统的工作任务,选择了合适的液压执行元件,并确定了液压系统基本回路,拟定了液压系统工作原理图。根据系统的原理图对液压系统的工作原理进行了阐述。(3)单片机控制系统为整个系统的核心部分,由它来协调各个系统的工作。该部分以单片机为核心控制单元。本文对单片机控制系统进行了端口扩展和电路设计,分别设计了信号采集电路、显示电路和控制输出电路等。系统软件设计采用模块化设计思想。根据系统设计要求将系统划分为四个主要功能模块。即主控模块、喂入量信号采集模块、显示模块和输出控制模块,并给出每个功能模块的程序设计方法。根据单片机系统常见干扰源,分别从软件和硬件两个方面采取了有效的抗干扰措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 课题的理论和技术依据
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 技术路线
• 第二章 系统总体方案设计
• 2.1 系统的总体结构设计
• 2.2 系统设计的理论依据及工作原理
• 2.3 硬件设计方案
• 2.4 软件设计方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 检测系统设计
• 3.1 喂入量的检测
• 3.1.1 压电传感器
• 3.1.1.1 压电效应
• 3.1.1.2 压电传感器的等效电路
• 3.1.2 放大器的选择
• 3.1.3 滤波电路
• 3.2 行走速度的检测
• 3.2.1 行走速度测量方法的选择
• 3.2.2 开关型霍尔传感器的测速原理
• 3.2.3 传感器信号处理电路设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 控制系统硬件设计
• 4.1 液压控制系统
• 4.1.1 液压传动的特点
• 4.1.2 液压系统的组成
• 4.1.3 液压系统的工作任务
• 4.1.4 调速回路的确定
• 4.1.5 液压系统原理图
• 4.2 单片机系统硬件设计
• 4.2.1 单片机的选择
• 4.2.2 AT89C51 单片机的性能与引脚功能介绍
• 4.2.3 时钟电路设计
• 4.2.4 复位电路设计
• 4.2.5 系统I/O 口的扩展
• 4.2.5.1 8255A 芯片的引脚配置及功能
• 4.2.5.2 8255A 芯片与AT89C51 的接口电路设计
• 4.2.6 存储器的配置
• 4.3 系统的电路设计
• 4.3.1 电路设计的总体方案
• 4.3.2 喂入量信号的采集电路设计
• 4.3.2.1 A/D 转换与单片机接口电路
• 4.3.2.2 ADC0809 引脚介绍
• 4.3.2.3 ADC0809 与单片机AT89C51 的接口电路设计
• 4.3.2.4 传感器信号的采样/保持电路
• 4.3.3 转速信号采集电路设计
• 4.3.4 显示系统电路设计
• 4.3.5 电磁换向阀控制电路设计
• 4.4 硬件抗干扰设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 控制系统软件设计
• 5.1 数学模型与标定
• 5.2 数字滤波
• 5.3 控制系统软件设计
• 5.3.1 主程序设计
• 5.3.2 喂入量信号采集子程序
• 5.3.3 数字滤波算法子程序
• 5.3.4 显示子程序
• 5.3.5 控制输出子程序
• 5.4 软件抗干扰设计
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介