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開溝深度定壓電液仿形控制系統設計與試驗
關鍵詞：農業機械 設計 試驗 開溝深度 仿形
摘要：為克服機械被動仿形中彈簧形變量變化導致開溝深度不一致的問題,該文采用主動仿形方法設計開溝深度定壓電液仿形控制系統,該系統基于PLC控制單元,以壓力傳感器檢測的開溝器入土壓力與設定值的偏差作為控制信號,控制電液比例減壓閥輸出壓力,保證開溝器入土壓力恒定,主要由機械系統、液壓系統、控制系統組成。基于理想土壤條件下一定開溝深度對應的仿形壓力輸出要求,確定了系統液壓回路結構、液壓元件型號與參數以及控制元件類型與參數、硬件連接方式等,并開發了相應的軟件程序。分別建立電液比例減壓閥、液壓缸、平行四桿機構等系統組成環節的傳遞函數,得到系統閉環傳遞函數,利用MATLAB對系統進行穩定性判別與單位階躍響應分析。仿真結果表明,控制系統運行穩定,超調量為5.02%,響應時間為0.25 s,穩態誤差為0.79%。搭建液壓試驗臺,采用液壓缸模擬地表起伏狀況進行仿形系統試驗,結果表明,在20~200 N的開溝力、10~80 mm的開溝深度時,系統的平均響應時間為0.27~0.36 s,最大響應時間為0.4 s;平均穩態誤差為1.4~1.8 N,最大穩態誤差為2.7 N,標準偏差為0.78%~6.94%。試驗值與仿真結果相比,平均響應時間高出4%~44%,最小標準偏差與穩態誤差相差0.01%,驗證了系統模型的可靠性與準確性。本文設計的控制系統降低了基于壓力傳感器的電液仿形控制系統的響應時間與穩態誤差,可為電液仿形控制系統參數設定與理論分析提供借鑒。
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