【摘要】：棉花打頂是棉花生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。然而，棉花打頂又是棉花生產(chǎn)過程中唯一沒有實現(xiàn)機械自動化生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，針對新疆兵團地區(qū)棉花機械打頂過程中的漏打或多打，工作效率低，打頂精度差等問題，本文根據(jù)棉花打頂機技術要求，結合無線遙控技術、傳感器技術以及自動控制技術，在3MDZF-6型垂直升降式棉花打頂機的基礎上，以STC89C52單片機為核心，超聲波傳感器為檢測元件，無線遙控模塊為電源開關，設計了一套棉花打頂機自動仿形升降控制系統(tǒng)。 （1）控制系統(tǒng)總體方案的確定。根據(jù)設計要求并結合棉株生產(chǎn)實際狀況確定了一種既能滿足設計要求又能在實際生產(chǎn)中應用的研究方案。 （2）棉株高度自動檢測系統(tǒng)的設計。采用超聲波傳感器對棉株的高度進行精確測量，將信息傳給單片機系統(tǒng)，單片機根據(jù)處理算法計算出當前棉株高度，然后將當前棉株高度與給定值相比較，計算出打頂高度即液壓缸要升降距離，，單片機發(fā)出指令給電磁閥驅動液壓缸升降完成打頂過程；根據(jù)車速和液壓缸升降速度，確定了超聲波傳感器的安裝位置。 （3）液壓升降控制系統(tǒng)的設計。采用接近開關對液壓缸進行限位控制，實現(xiàn)液壓缸的行程在規(guī)定的范圍內(nèi)；通過對液壓控制系統(tǒng)分析，結合自動控制原理技術，對液壓控制系統(tǒng)進行了數(shù)學模型建立，并采用了PID算法對系統(tǒng)進行了校正，運用MATLAB軟件對系統(tǒng)進行了模擬仿真，得到了系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)，當靜差ε=0.02時，系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)態(tài)性均可達到。并利用無線遙控技術，對打頂機的電源開關進行控制，設計出了抗干擾性好的無線遙控系統(tǒng)，實現(xiàn)了在駕駛室內(nèi)方便的控制打頂機的開始、停止、上升最高位三個狀態(tài)。 （4）控制系統(tǒng)性能試驗與田間打頂試驗。對控制系統(tǒng)進行了集成，進行了無線遙控模塊的噪聲性能試驗，結果表明，無線遙控模塊性能良好能夠滿足系統(tǒng)要求；最后制作了樣機，將設計的控制系統(tǒng)安裝在樣機上，并進行了田間試驗，田間試驗表明，本控制系統(tǒng)能夠完成打頂作業(yè)，相比人工打頂作業(yè)效率能提高12倍，打頂率能達到76.2%~89.7%。
【圖文】：

1.組合機架 2.液壓系統(tǒng) 3.電氣系統(tǒng) 4.仿形平臺 5.切割器 6.傳動系統(tǒng)圖 2-1 3MDZF-6 垂直升降棉花打頂機Figure 2-1 3MDZF-6 vertical lift cotton topping machine所示，傳動系統(tǒng)位于機架內(nèi)部，其結構包括：皮帶、套管伸縮裝置缸、變速器、大帶輪、中間帶輪等，通過拖拉機傳遞動力可實現(xiàn)切降；仿形平臺位于組合機架的下方，仿形平臺的數(shù)量與打頂作業(yè)機，仿形平臺通過軸承座和銷子分別與套管伸縮裝置內(nèi)的切割器刀降油缸相接，在可拆卸導向器和升降油缸作用下實現(xiàn)垂直升降，仿底座、可移動仿形器、可拆卸導向器、扶禾器、軸承座和銷軸等組制系統(tǒng)固定在組合機架的前端和上方，包括電源開關、蓄電池、接系統(tǒng)包括升降油缸、分配器、油管、電磁換向閥、溢流閥。工作過程的分析及其功能要求打頂機的電源開關，打頂機開始工作，打頂機運動過程中，拖拉機過萬向節(jié)傳遞到變速器，變速器將動力傳遞給大帶輪，大帶輪通過間帶輪，中間帶輪再將動力分配到兩側帶輪，為保證套管伸縮裝置

棉花打頂機自動仿形升降控制系統(tǒng)的研究13圖2-5 單片機實驗板和單片機最小系統(tǒng)電路Figure 2-5 MCU board and the smallest single-chip system circuit2.3 本章小結本章分析了3MDZF-6型垂直升降棉花打頂機的機械結構原理和其工作過程，并根據(jù)分析結果提出了整個控制系統(tǒng)的功能要求，根據(jù)控制要求分析了不同測距傳感器的優(yōu)缺點，最終選用超聲波傳感器為棉株高度仿形檢測元件；根據(jù)打頂機液壓升降要求選用接近開關為打頂機液壓升降的限位控制開關；由于打頂機電源開關操作不便，提出了無線遙控電源開關的設計；并根據(jù)功能要求提出了控制系統(tǒng)的整體方案，最后對主控制器進行了分析選擇，選用單片機為本控制系統(tǒng)的主控制器，為以下章節(jié)控制系統(tǒng)的硬件、軟件設計打下了基礎。
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S224.9

【參考文獻】

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本文編號：2606747