蔬菜移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，我國的蔬菜移栽方式主要是人工移栽與半自動化移栽，其勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低等缺點一直制約著我國蔬菜行業(yè)的發(fā)展。提高蔬菜移栽機(jī)自動化程度，對于增加蔬菜產(chǎn)量、解放勞動力以及提高生產(chǎn)效率有著十分重要的意義。而蔬菜移栽機(jī)自動化的關(guān)鍵技術(shù)在于取苗過程自動化，取苗過程自動化包括取苗點定位、夾持秧苗、投放秧苗三個過程，本文在現(xiàn)有蔬菜移栽機(jī)取苗裝置的基礎(chǔ)上，重點針對取苗點定位過程開展了一系列研究，設(shè)計了一套基于單神經(jīng)元PID算法的取苗點定位過程的控

2、制系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容有：
　?。?）根據(jù)已有取苗裝置的實際情況，對裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳感器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括使裝置轉(zhuǎn)動的步進(jìn)電機(jī)以及推動裝置達(dá)到取苗點的雙軸氣缸；裝置使用的傳感器包括測量步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動角度的角度傳感器以及測量雙軸氣缸伸長量的位移傳感器。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器的功能，分別建立以步進(jìn)電機(jī)與角度傳感器為被控對象的傳遞函數(shù)，以雙軸氣缸和位移傳感器為被控對象的傳遞函數(shù)。根據(jù)穴盤傳輸裝置及取苗裝置的運(yùn)動情況，對其運(yùn)

3、動過程分別進(jìn)行分析，得到關(guān)于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動角度與雙軸氣缸伸長量的運(yùn)動參數(shù)。
　?。?）以取苗裝置中的步進(jìn)電機(jī)與雙軸氣缸為控制對象，設(shè)計了單神經(jīng)元PID控制算法。在 Simulink中對不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳感器所組成的被控對象，分別進(jìn)行建模仿真分析，并與傳統(tǒng)PID控制算法進(jìn)行對比。仿真結(jié)果表明：單神經(jīng)元PID控制算法比傳統(tǒng)PID控制算法精度高，超調(diào)量小，系統(tǒng)性能更優(yōu)異。
　　（3）以STM32F103C8T6為控制核心，結(jié)合單神經(jīng)

4、元PID控制算法，搭建控制系統(tǒng)所需的硬件和軟件平臺進(jìn)行試驗，記錄分析試驗數(shù)據(jù)。最終結(jié)果表明：采用單神經(jīng)元PID算法對取苗裝置取苗點定位的過程中，步進(jìn)電機(jī)角度最大誤差絕對值不超過3%，雙軸氣缸取苗位移最大絕對值誤差不超過5%。取苗裝置在實際運(yùn)動過程中，經(jīng)過加速度傳感器測得，在x軸方向上加速度最大振幅減小約為0.1g，y軸方向上加速度最大振幅減小約為0.22g，z軸方向上加速度最大振幅減小約為0.18g。其振動減小較為明顯，系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到