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    《沈陽工業大學》 2019年
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    植保機鐘擺式噴桿懸架系統魯棒控制

    王東佑  
    【摘要】:農業生產作為社會發展與進步的基石,一直發揮著舉足輕重的作用。其中農作物保護是農業生產的重要環節之一。為應對現代植保規模化、精準化等嚴苛的技術要求,大型植保機械逐漸得到廣泛應用。然而,由于我國大型植保機械相關領域的研究嚴重滯后,極大地制約了我國現代化植物保護的發展進程。因此為推動新時代農業植物保護技術的快速穩定發展,對于大型植保機械的研究勢在必行。在大型噴桿式植保機的使用過程中,由于田間工況復雜多變,植保機施藥過程中噴桿會產生振動并偏離最佳的施藥設定值,使施藥質量大幅降低,導致藥液產生過噴、漏噴的情況,對環境和食品安全產生巨大影響。當噴桿振動過大時,甚至會與地面發生碰撞,從而對機體造成損害。為有效降低上述影響,對于大型噴桿式植保機噴桿懸架的性能提出了更高的要求。本文主要針對植保機鐘擺式噴桿懸架系統的輸出角度控制進行研究。首先,本文選取一種常見的植保機鐘擺式噴桿懸架系統,采用第二類拉格朗日動力學方程對該系統進行數學模型的建立。其次,根據現實工作需求,同時充分考慮了建模過程中的線性化處理及經過長時間使用后機體產生的損耗,設計了基于最優控制的魯棒輸出鎮定控制器,并通過Lyapunov穩定性理論證明了系統二次穩定。經過MATLAB仿真驗證,在選取不同噴桿初始角度的情況下,該控制器均可使得植保機噴桿達到鎮定的效果,即便存在一定的不確定參數,系統穩定性依舊能夠得到保證,并具有良好的魯棒性。最后,由于本文建立的懸架系統中電液伺服液壓缸部分模型既可以視為比例環節,又可以視為一階慣性環節。充分考慮所研究內容的全面性及準確性,將電液伺服液壓視為一階慣性系統,對上述建立的模型進行適當調整。同時考慮工作需求發生改變,需要植保機噴桿對田間坡度進行跟蹤,因此設計了魯棒輸出跟蹤控制器。為驗證所設計控制器的控制效果,選取不同路面坡度,不同噴桿角度的情況下,考察植保機噴桿對路面坡度的跟蹤能力。經過MATLAB仿真驗證,在該魯棒控制器的作用下,植保機噴桿對地面坡度的跟蹤效果良好,即使存在一定的不確定參數,依舊可以保證系統穩定性,具有良好的魯棒性。
    【學位授予單位】:沈陽工業大學
    【學位級別】:碩士
    【學位授予年份】:2019
    【分類號】:S49;TP273

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