变量施颗粒肥液压马达驱动控制系统研究

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化肥过量施用不仅会造成肥料浪费,降低化肥利用率,还会造成严重的环境污染。由于目前大型施肥机多数仍使用传统地轮传动进行施肥作业,施肥效率低,而且电机驱动扭矩较小,无法适配大型施肥机。针对以上问题,并结合黑龙江地区作物施肥特点,本文研究了变量施肥液压驱动控制系统,以液压驱动作为动力系统,可以应用于实时变量施肥系统、处方图变量施肥系统以及定量施肥系统中,满足黑龙江地区施肥作业的农艺要求,并且可以实现多种施肥作业可控变量施肥要求,用于施用底肥及追肥作业中。本文针对液压马达驱动控制系统,建立了系统的数学模型,进行了仿真分析,并进行了台架试验和田间试验。主要研究内容包括:(1)建立液压马达驱动系统,对驱动系统中关键参数进行了计算,对驱动系统中需要的液压元件进行选择,选定BMR160型液压马达和PV70-30型电磁比例阀作为驱动系统中的关键液压元件。利用AMESim仿真软件对液压驱动系统进行了系统建模、参数设置、仿真试验以及仿真结果分析。(2)设计集成液压阀块对液压驱动系统进行集成化,对液压集成阀块进行了三维建模。利用有限元软件对阀块内部流道结构进行仿真优化,优化后减少了阀块压力损失,对阀块进行了应力分析和强度校核,经过仿真分析得出,集成阀块最大变形量为0.52mm,许用应力为186.8MPa,满足应力和变形要求。(3)建立阀控液压马达系统数学模型,并推导了电磁比例阀与液压马达的传递函数,分析了系统动态特性。控制系统采用增量式PID控制算法,使用仿真软件搭建了控制系统模型并进行了仿真分析。制定了控制器程序流程,并确定了各设备之间CAN总线通讯协议。(4)制作了液压马达驱动控制系统试验平台,进行室内液压马达空载转速控制台架试验,在室内台架试验时液压马达转速控制精度达到99.05%。前往黑龙江省北安市赵光农场进行施肥作业田间试验。田间试验结果表明,液压马达驱动控制系统中整体转速控制精度达到98.57%,液压马达驱动系统具有较好的同步性,可以满足实际施肥作业要求,系统运行可靠稳定。
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