發(fā)布時間：2020-11-17 05:45

　　 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中,植保機(jī)的智能化發(fā)展成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵因素。但因植保機(jī)作業(yè)路況復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境惡劣、作業(yè)時間較長等問題,又受發(fā)動機(jī)工況、機(jī)械行駛狀態(tài)、天氣情況等諸多因素影響,當(dāng)前傳統(tǒng)的植保機(jī)普遍存在噴施系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)不達(dá)標(biāo)、噴施效率低下、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完善等缺點(diǎn),均對植保機(jī)噴施控制系統(tǒng)的設(shè)計造成極大影響。導(dǎo)致農(nóng)藥的浪費(fèi)且破壞生態(tài)環(huán)境,故急需解決植保機(jī)噴施系統(tǒng)的智能控制問題。為了使植保機(jī)噴施系統(tǒng)的作業(yè)參數(shù)能夠高精度調(diào)節(jié)且控制系統(tǒng)具備完備的控制策略,進(jìn)而提高植保機(jī)的使用和工作效率,論文基于植保機(jī)噴施系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和工作原理,建立了植保機(jī)噴施系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。對植保機(jī)噴施系統(tǒng)設(shè)計了基于穩(wěn)態(tài)控制與前饋控制和狀態(tài)反饋與PID結(jié)合的植保機(jī)噴施壓力控制器,使噴施壓力能夠克服工況擾動快速跟蹤設(shè)定壓力。利用Simulink仿真軟件模擬植保機(jī)噴施系統(tǒng)在多種復(fù)雜工況下的運(yùn)行,與傳統(tǒng)PID控制器效果進(jìn)行對比,以此驗證基于穩(wěn)態(tài)控制與前饋控制和狀態(tài)反饋與PID結(jié)合的控制器的控制效果。植保機(jī)噴施控制系統(tǒng)在Simulink仿真得到有效驗證的基礎(chǔ)之上,為了契合工程化實現(xiàn)的要求,結(jié)合嵌入式技術(shù)與CAN總線技術(shù)對植保機(jī)噴施壓力控制器進(jìn)行設(shè)計開發(fā),制定了符合該植保機(jī)噴施控制系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)CAN總線通信協(xié)議。硬件方面選取STM32F103RBT6為嵌入式核心控制器,并進(jìn)行外圍擴(kuò)展電路、CAN總線通信電路以及顯示電路的設(shè)計。軟件方面完成了控制策略的嵌入式程序,基于CAN的噴施控制系統(tǒng)通信協(xié)議程序以及LCD顯示程序的設(shè)計�？刂破餍阅茯炞C采取硬件在環(huán)方式,利用CAN總線模塊實現(xiàn)上位機(jī)與嵌入式控制器間通信。上位機(jī)模擬植保機(jī)噴施系統(tǒng),下位機(jī)為所開發(fā)的嵌入式控制器。試驗結(jié)果表明,所設(shè)計的基于穩(wěn)態(tài)控制與前饋控制和狀態(tài)反饋與PID結(jié)合的控制器能夠?qū)χ脖�機(jī)噴施系統(tǒng)實現(xiàn)有效控制,滿足工程需求使噴施壓力能夠快速而穩(wěn)定地跟蹤設(shè)定壓力,達(dá)到控制目的。并且實現(xiàn)所設(shè)計控制器與植保機(jī)噴施系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸,且準(zhǔn)確顯示植保機(jī)噴施系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
【學(xué)位單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S49;TP273
【部分圖文】：

第 2 章 嵌入式系統(tǒng)及農(nóng)機(jī)通信協(xié)議：繼承 Unix 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工具協(xié)議和應(yīng)用程序是一種開發(fā)性高，且具有可移植性的操作系嵌入式版本 Windows CE，主要是為了嵌入作系統(tǒng)，能夠在有限的資源中，實現(xiàn)多任務(wù) Vxworks 操作系統(tǒng)，支持多種類型處理器，服務(wù)組成的實時操作系統(tǒng)；熱門操作系統(tǒng) μCLinux，具備 Linux 的優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)展，系統(tǒng)開放性高，移植性強(qiáng)；入式開發(fā)，源代碼開放，相對于其他操作系裁剪，其內(nèi)核屬于競爭型實時內(nèi)核，在就緒

圖 2.2 CAN 總線結(jié)構(gòu)層次圖Fig. 2.2 Structural diagram of CAN bus層次結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)鏈路層由邏輯鏈路控制層（LLC）和介[59]。層（LLC）層的主要內(nèi)容是確定實際操作中需要的報文，介，其主要功能為：為數(shù)據(jù)傳輸和交付以及遠(yuǎn)距離操作數(shù)控制層（MAC）為 CAN 總線協(xié)議的關(guān)鍵部分，MAC 對幀優(yōu)先權(quán)的判斷、數(shù)據(jù)收發(fā)以及錯誤的判定。并且對從邏輯，同時將接收的報文輸送給邏輯鏈路層；層次結(jié)構(gòu)的物理層主要分為：物理信號（PLS）、物理介質(zhì)附口（MDI）；（PLS）的主要功能為：對位的定時操作、同步操作和以及

圖 2.3 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖Fig. 2.3 Diagram of data frame幀起始起始指的是遠(yuǎn)程幀或數(shù)據(jù)幀的幀頭部分，內(nèi)部含有 1 個邏輯 0（顯性）位測到總線位于空閑狀態(tài)，則節(jié)點(diǎn)可以獲取執(zhí)行權(quán)，傳送信息。每個 CAN傳送的 CAN 節(jié)點(diǎn)的幀起始的前沿（隱形變?yōu)轱@性的跳變沿）保持同步仲裁域裁域由標(biāo)識符與遠(yuǎn)程輸送請求位共同構(gòu)成，如圖 2.4 所示。在標(biāo)準(zhǔn)幀的幀仲裁域包括 RTR 位和 11 位的標(biāo)識位。其標(biāo)識符具體表示為 ID.28-ID.1的幀格式里，擴(kuò)展幀仲裁域包括 SRR 位、IDE 位、11 位和 18 位共 29 位。標(biāo)識符具體表示為 ID.28-ID.0。
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本文編號：2887153