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精准喷雾电机控制系统的设计与研究

作者：韦韫 Publish: 2007-8-31 Hits:-

【中文题名】

精准喷雾电机控制系统的设计与研究

【英文题名】

The Design and Research of Motor Control System for Accurate Sprayer

【学科专业】

农业机械化工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-8-31

【中关键词】

精准喷雾,PWM,双闭环,模糊控制,,

【英关键词】

Accurate sprayer,PWM,Single chip,Double closed-loop,Fuzzy- control,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>

【论文摘要】

农作物的病虫草除害是农业生产中最普遍的一项农事活动。喷雾作业是农业的重要环节，有着重要的作用：喷洒除草剂消灭杂草，喷洒杀虫剂防治作物病虫害等。但是采用国内现有的植保机具和技术，农药的有效利用率最高还不到30％，农药的流失量却高达70％以上，农药分布不均匀度高达46.6％，不仅经济损失大，也严重污染了环境。这都是我国植保机械与施药技术落后造成的。因此，急需研究一种高效、经济、安全的喷雾机械。本文根据精准农业需要完成精确自动喷雾的要求，以单片机控制技术、电机调速技术为核心，设计了多喷头自动喷雾系统，并利用模糊控制技术对其中的直流调速部分模型进行了仿真研究。调速部分为双闭环直流调速系统，由转速环(内环)和电流环(外环)串联组成。转速环的输出作为电流环的输入。调速中应用了PWM控制技术，即利用功率开关通断的时间比来控制电机的电压，从而控制喷头转子的转速。而对其中的电流环采用传统的PID算法控制，对于转速环，由于转速受多种非线性因素的影响，因而采用模糊控制算法。本文根据专家知识和实践经验设计了模糊控制器，这其中包括输入输出量的论域、模糊子集以及各子集隶属度函数的确定，模糊控制规则...

【论文题纲】

摘要	3-4
Abstract	4-12
1 绪论	12-17
1.1 研究的背景和意义	12-13
1.2 国内外农药喷雾机械的现状	13-16
1.2.1 国内农药喷雾机械的现状	13-14
1.2.2 国外农药喷雾机械的现状	14-16
1.3 研究目的和内容	16-17
1.3.1 研究目的	16
1.3.2 研究内容	16-17
2 喷雾系统的总体设计	17-20
2.1 喷雾系统的硬件结构	17-19
2.1.1 压力平衡系统	17-18
2.1.2 功率电路	18
2.1.3 控制系统	18-19
2.2 喷雾系统的技术路线	19-20
3 直流调速系统	20-32
3.1 直流调速系统的分类	20
3.2 直流调速控制系统的技术指标	20-24
3.2.1 控制系统的稳态性能指标	20-22
3.2.2 控制系统的动态性能指标	22-24
3.3 直流电机的调速方法	24-27
3.4 转速、电流双闭环直流调速系统	27-32
3.4.1 双闭环直流调速系统的组成	27-28
3.4.2 双闭环调速系统的静态特性	28-29
3.4.3 双闭环调速系统的动态特性	29-31
3.4.4 转速和电流两个调节器的作用	31-32
4 单片机系统的设计与实现	32-48
4.1 系统的主要功能	32
4.2 单片机系统的组成	32-33
4.3 单片机系统的芯片选择及简介	33-42
4.3.1 CPU芯片的选择及介绍	33
4.3.2 存储器的选择和扩展	33-35
4.3.3 液晶显示器	35-36
4.3.4 A/D转换模块	36-37
4.3.5 8253定时器的扩展	37-39
4.3.6 I/O口的扩展	39-40
4.3.7 PWM电路和单片机的接口电路	40-42
4.4 系统的软件流程	42-48
4.4.1 主程序	42
4.4.2 调速子程序	42-45
4.4.3 传感器获取的数据的处理	45-48
5 模糊控制原理	48-59
5.1 模糊逻辑控制理论	48-49
5.1.1 模糊逻辑理论的基本概念	48-49
5.2 模糊控制器结构分析	49-56
5.2.1 隶属函数的确定	50-52
5.2.2 精确量的模糊化	52-53
5.2.3 模糊控制规则和模糊推理	53-55
5.2.4 模糊量的清晰化	55-56
5.3 模糊控制器设计理论	56-59
5.3.1 模糊控制的结构设计	56-57
5.3.2 模糊化及判决	57-58
5.3.3 建立模糊控制规则	58-59
6 模糊控制器的设计及仿真	59-67
6.1 模糊控制与传统控制方法的比较	59
6.2 模糊控制器的设计	59-62
6.2.1 模糊控制方案的建立	60
6.2.2 模糊子集的选取	60-61
6.2.3 偏差值和偏差值变化率的模糊化	61
6.2.4 输出控制量的模糊化	61-62
6.2.5 模糊控制规则的建立	62
6.3 系统仿真	62-67
6.3.1 系统仿真的基本概念	62-63
6.3.2 传统的建模仿真过程中一些问题	63-64
6.3.3 SIMULINK仿真环境	64-65
6.3.3.1 仿真模型一般性结构	64
6.3.3.2 仿真参数的设置	64-65
6.3.4 本系统的仿真	65-66
6.3.5 仿真结论	66-67
7 结论与展望	67-68
7.1 结论	67
7.2 展望	67-68
参考文献	68-71
致谢	71-72
作者简介	72

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.384612



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