论文部分内容阅读
甘蔗是我国南方的一种重要经济作物,也是制糖工业的主要来源。我国拥有全球第三大的甘蔗种植面积,蔗糖产量占主要产糖国产量的6.28%。我国甘蔗生产机械化技术,尤其是机械化收获技术相对落后,机械化收获率不到1%,造成甘蔗生产效率低、成本高。南方丘陵地带种植区,地势多起伏变化,在机械收获时,容易造成甘蔗根茬高度不一、根茬破头等问题。机械收获作业时需人工对切割刀盘高度进行调整,降低了机械收获的效率,同时收割机驾驶员在驾驶室内难以观察切割刀盘所在位置,调整时也相当困难。以上状况导致目前南方丘陵地带蔗区的甘蔗联合收割机仅用于不留宿根的甘蔗收获。针对甘蔗收割机在田间作业时,地形起伏变化影响切割刀盘刀片入土切割的深度,造成甘蔗根茬高度不一、根茬破头等问题,设计了一种基于AT89S52单片机的刀盘高度浮动控制系统。该系统包括液压执行部分与电子控制部分。液压执行部分主要元件为液压油缸与电液换向阀,两个液压油缸负责切割刀台的抬升与下降动作,电液换向阀负责液压油缸执行动作的方向与时长,电液换向阀由电子控制部分控制。电子控制部分以AT89S52单片机为核心,控制4大组成部分进行数据测量并进行处理运算,最后输出控制信号,实现切割刀盘浮动控制。4大组成部分分别为:(1)超声波测距部分。超声波测距部分采用超声波测距雷达测量对应切割刀盘刀片最前端处垄间地形变化情况与切割刀盘刀尖高度,在单片机内部对测量值进行中位值滤波处理。(2)编码器测速部分。编码器测速部分采用轴端编码器对履带行走底盘驱动链轮的转动角度进行测量并换算为行走速度,用于判断控制刀尖高度调整时是否需要延时。(3)电液换向阀控制部分。对使用滤波处理后的切割刀盘刀片最前端处垄间地形变化情况与切割刀盘刀尖高度进行判断,若需要调整刀尖高度,单片机输出控制信号,通过继电器控制电液换向阀进行刀尖高度的调整,实现刀尖轨迹曲线随地形变化。(4)交互界面部分。交互界面包括LCD1602液晶显示屏、拨动开关与触动开关按键。交互界面用于切割刀盘浮动控制系统选择工作状态,设置参数,并通过LCD1602液晶显示屏反馈用户。为验证该系统的工作性能,在4GDL-132型甘蔗收割机样机上进行了试验,测试结果表明:在允许波动范围为±2cm的情况下,在不同的路面高度变化情况与不同的设置刀尖离地距离的2因素3水平共9组的试验中,刀尖离地距离实际值与设置值之间的偏差绝对值的平均值最大为1.020cm,标准误(S.E.)为0.058cm。地面高度变化情况与刀尖高度设置值,对实际刀尖离地距离与设置刀尖离地距离两者间的偏差均没有显著影响。样机试验证明,切割刀盘浮动控制系统能实现刀盘浮动控制,行走作业时刀尖轨迹曲线与地面的轨迹曲线相一致。