專利名稱：雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種基于基于PLC+液壓馬達(dá)的雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
進(jìn)入二十一世 紀(jì)，我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械提出了更高的要求。伴隨著大量農(nóng)產(chǎn)品逐漸由數(shù)量為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐再|(zhì)量為主，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的要求也日益更新，農(nóng)業(yè)機(jī)械的品種和數(shù)量也大幅度提升，農(nóng)業(yè)機(jī)械也逐步由單純數(shù)量的增加轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量與技術(shù)水平的提高。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志是農(nóng)業(yè)機(jī)械化裝備程度和機(jī)械化水平的高低。農(nóng)業(yè)機(jī)械是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要工具，是發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的重要因素之一，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的載體。保持農(nóng)業(yè)穩(wěn)定，對(duì)社會(huì)安定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有極其重要的意義。因此，農(nóng)業(yè)要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，就必須首先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全面機(jī)械化。但從施肥機(jī)械這方面國(guó)內(nèi)外農(nóng)化專家普遍認(rèn)為，在其他生產(chǎn)因素不變的情況下，農(nóng)作物施用化肥可增加產(chǎn)量40 60%。由于中國(guó)農(nóng)民施用化肥多停留在經(jīng)驗(yàn)施肥的水平上，化肥利用率僅30 40%，因此浪費(fèi)和損失驚人。肥料施用量的增加和利用效率的下降，不僅造成了經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，而且引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染。過(guò)多施用的肥料不僅造成了對(duì)地表水和地下水的持續(xù)污染，還增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中有毒物質(zhì)的殘留，出現(xiàn)了地表水富營(yíng)養(yǎng)化，地下水和蔬菜中硝態(tài)氮含量超標(biāo)等問(wèn)題，化肥尤其是氮肥已成為主要的環(huán)境污染源之一。這同時(shí)也給農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)很大危害。隨著環(huán)境問(wèn)題日益受到重視，如何在保證作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的同時(shí)提高氮肥的利用率(USE)，防止或盡量減少作物生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染是我國(guó)政府、農(nóng)學(xué)家及生產(chǎn)者所必須解決的問(wèn)題。我國(guó)當(dāng)今農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)水平從總體上看落后發(fā)達(dá)國(guó)家不20年，在變量施肥技術(shù)研究方面，基本是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，進(jìn)行消化、吸收的跟蹤研究。需要在變量施肥技術(shù)及相關(guān)技術(shù)方面，如采樣技術(shù)、采樣導(dǎo)航技術(shù)、土壤速測(cè)技術(shù)、施肥決策技術(shù)和產(chǎn)量記錄技術(shù)等領(lǐng)域推動(dòng)高新技術(shù)的應(yīng)用研究與實(shí)踐，開(kāi)發(fā)適于我國(guó)國(guó)情先的變量施肥技術(shù)，使之成為一個(gè)有機(jī)的技術(shù)體系。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的示范試驗(yàn)研究有可能成為農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備領(lǐng)域應(yīng)用信息高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的切入點(diǎn)[6]。研究和開(kāi)發(fā)自動(dòng)變量施肥技術(shù)，具有重要的社會(huì)意義，而自動(dòng)變量施肥控制系統(tǒng)作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，為自動(dòng)變量施肥的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。變量施肥技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到成功應(yīng)用。其相關(guān)技術(shù)已日臻完善和商品化。其中，變量施肥機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是變量施肥機(jī)的重要組成部分。主要可以分為:電控機(jī)械無(wú)級(jí)變速器型、電控液壓馬達(dá)型、電控步進(jìn)電機(jī)型等幾種調(diào)速控制方式。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于在電控機(jī)械無(wú)級(jí)變速器型、電控步進(jìn)電機(jī)型調(diào)速控制系統(tǒng)方面的研究較為深入，如:美國(guó)約翰迪爾公司生產(chǎn)的JD-1820/1910型氣力式變量施肥播種機(jī)和黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院研制的大豆精密播種機(jī)變量施肥自控控制系統(tǒng)都采用了電控機(jī)械無(wú)級(jí)變速器調(diào)速系統(tǒng)。吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院研究的變量施肥控制系統(tǒng)則采用了電控步進(jìn)電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)。但是在幾種調(diào)速控制方式中，液壓調(diào)速在:功率質(zhì)量比、調(diào)速范圍、穩(wěn)定型、自動(dòng)控制和過(guò)載保護(hù)方面具有明顯優(yōu)點(diǎn)，特別是隨著與現(xiàn)代電子和信息技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，液壓調(diào)速技術(shù)得到了更快的發(fā)展，同時(shí)，也在農(nóng)業(yè)機(jī)械中得到了大量的應(yīng)用。2003年，國(guó)家農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心設(shè)計(jì)的變量旋耕施肥機(jī)，其變量施肥調(diào)速系統(tǒng)由液壓節(jié)流閥和液壓馬達(dá)組成，通過(guò)控制液壓節(jié)流閥的開(kāi)度來(lái)控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)變量施肥。2007年，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)研制設(shè)計(jì)了由變量液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)變量作業(yè)的自動(dòng)變量施肥機(jī)，變量液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與其容積成反比，系統(tǒng)通過(guò)控制變量液壓馬達(dá)的容積來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制，實(shí)現(xiàn)變量施肥。2002年美國(guó)CASE公司生產(chǎn)的2340型空氣輸送種肥車由電控液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)變量施肥播種。調(diào)速系統(tǒng)由變量控制驅(qū)動(dòng)器、直流伺服電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等組成，作業(yè)時(shí)變量控制驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制直流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使液壓馬達(dá)在不同的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變量控制。美國(guó)Ag Leader公司生產(chǎn)的精確播種和施肥機(jī)以PFA作為控制器，通過(guò)控制變量液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)變量播種和施肥控制控制。德國(guó)ΑΜΑΖ0ΝΕ公司開(kāi)發(fā)的用于麥類作物春季追肥的實(shí)時(shí)自動(dòng)變量施肥機(jī)，通過(guò)拖拉機(jī)前部安裝的作物長(zhǎng)勢(shì)傳感器監(jiān)測(cè)作物葉綠素含量，計(jì)算出氮肥的需要量，然后通過(guò)控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)變量施肥。國(guó)外變量施肥技術(shù)起步較早，液壓調(diào)速技術(shù)應(yīng)用比較成熟并已經(jīng)有產(chǎn)品投入市場(chǎng)；國(guó)內(nèi)在變量施肥機(jī)液壓調(diào) 速技術(shù)方面的研究尚處于起步階段，型號(hào)比較單一。隨著各種液壓元件的國(guó)產(chǎn)化和性能的提高，結(jié)合液壓調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，液壓調(diào)速變量施肥執(zhí)行機(jī)構(gòu)在變量施肥機(jī)的應(yīng)用和推廣中體現(xiàn)出了更為顯著的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，液壓調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用將顯著提高我國(guó)農(nóng)機(jī)的質(zhì)量和技術(shù)含量，縮小與先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)差距，對(duì)鞏固與占領(lǐng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)起著根本性的作用。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)今的施肥機(jī)存在控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不高無(wú)法適應(yīng)田間作業(yè)環(huán)境；大型化發(fā)展?jié)摿π?；運(yùn)作能耗較大需要配備較多能源設(shè)備(如電瓶)；設(shè)備成本較高不便推廣等問(wèn)題。為克服以上問(wèn)題，針對(duì)新疆地域特色，本文提出了 PLC控制液壓馬達(dá)變量施肥控制方案:以PLC為控制器，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)排肥軸作業(yè)，技術(shù)方案為:雙變量施肥液壓調(diào)速系統(tǒng)總共包括三大部分:(I)以車載計(jì)算機(jī)和閉環(huán)控制器為核心的雙變量施肥控制系統(tǒng)；(2)基于PLC閥控液壓馬達(dá)雙變量液壓傳動(dòng)控制調(diào)速系統(tǒng)；(3)單軸雙頭螺桿傳動(dòng)雙變量多參數(shù)施肥機(jī)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中以車載計(jì)算機(jī)和閉環(huán)控制器為核心的雙變量施肥控制系統(tǒng)包括有DGPS接收機(jī)、車載計(jì)算機(jī)、變量施肥閉環(huán)控制器、AD轉(zhuǎn)換器、FN轉(zhuǎn)換器；基于PLC閥控液壓馬達(dá)雙變量液壓傳動(dòng)控制調(diào)速系統(tǒng)由液壓油源(由50拖拉機(jī)液壓泵提供)、濾油器、兩位兩通電磁閥、溢流閥、節(jié)流閥、電液比例調(diào)速閥、比例伺服閥、液壓壓力表、速度傳感器、比例尺、擺線液壓主軸馬達(dá)、開(kāi)口馬達(dá)等，單軸雙頭螺桿傳動(dòng)雙變量多參數(shù)施肥機(jī)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括單軸雙螺桿主軸、排肥盒、外槽輪、阻塞套和排肥舌、軸承座、軸承。其中液壓調(diào)調(diào)速系統(tǒng)采用的是基于PLC的閉環(huán)系統(tǒng)，以PC機(jī)作為上位機(jī)機(jī)接收GPS定位數(shù)據(jù)，通過(guò)變量施肥控制專用軟件對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行網(wǎng)格識(shí)別，顯示當(dāng)前對(duì)應(yīng)的專家施肥樣方圖、機(jī)進(jìn)速度、施肥機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、槽輪工作位置以及實(shí)際施肥量等詳細(xì)的信息。然后將變量施肥參數(shù)值通過(guò)PC機(jī)RS-232串行接口送到下位機(jī)PLC閉環(huán)控制器中，將施肥參數(shù)值由數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出；再通過(guò)放大驅(qū)動(dòng)器將變量信號(hào)放大，來(lái)控制電液比例調(diào)速閥的閥口開(kāi)度，控制液壓油的流量及其壓力，從而控制擺線液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速；實(shí)現(xiàn)槽輪工作速度和工作長(zhǎng)度雙變量控制施肥。雙變量施肥液壓調(diào)速系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。根據(jù)變量施肥機(jī)的施肥精度要求及施肥機(jī)工作原理，設(shè)計(jì)出如圖1所示的液壓電液比例速度調(diào)速系統(tǒng)原理圖。其液壓油路的主要?jiǎng)幼黜樞蛉缦?啟動(dòng)拖拉機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)提供液壓油源，在進(jìn)入電液比例電磁前先分別調(diào)整兩位兩通電磁閥IDT和2DT為系統(tǒng)提高兩個(gè)穩(wěn)定的液壓油源。PLC根據(jù)接收到的命令信號(hào)不僅調(diào)整伺服比例閥電磁鐵3DT兩端的電壓使閥芯開(kāi)口保持在一定的狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)口液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，將其速度保持在10mm/s (40mm/s)實(shí)現(xiàn)慢速調(diào)整槽輪工作 長(zhǎng)度和快速調(diào)整高低檔轉(zhuǎn)換。同時(shí)調(diào)整電液比例調(diào)速組合閥4DT兩端的電壓對(duì)主軸馬達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整。整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中關(guān)鍵油路安裝了液壓表時(shí)刻監(jiān)測(cè)工作油路的油壓穩(wěn)定性以便減少油路不穩(wěn)定給施肥精度帶來(lái)的施肥誤差。其中霍爾傳感器和位移傳感器將采集到得主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速和槽輪工作位移實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸給PLC再由PLC和上位機(jī)進(jìn)行處理分析。本發(fā)明的有益效果:(I)本發(fā)明成本較低；(2)本發(fā)明提高了自動(dòng)控制單元的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)棉花自動(dòng)變量施肥的精確控制；(3)大型化發(fā)展?jié)摿Υ?，運(yùn)作能耗無(wú)需配備較多能源設(shè)備。


圖1是雙變量施肥機(jī)原理圖；圖2是雙變量施肥電液調(diào)速系統(tǒng)原理框圖；圖3是液壓系統(tǒng)油路圖；圖4是電液比例壓力流量控制閥原理；圖5是PID控制的系統(tǒng)轉(zhuǎn)速曲線。
具體實(shí)施過(guò)程下面結(jié)合附圖和本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明:參照?qǐng)D1，一種基于PLC+液壓馬達(dá)的雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥系統(tǒng)原理為:排肥盒、外槽輪、阻塞套和排肥舌共同構(gòu)成了外槽輪排肥器，用卡子固定在排肥轉(zhuǎn)軸上。通過(guò)改變排肥轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和其軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)雙變量參數(shù)控制施肥。該施肥播種機(jī)的工作過(guò)程為:控制器先從GPS模塊獲取施肥機(jī)所在經(jīng)緯度信息。同時(shí)，霍爾傳感器和電子尺分別將采集到的主軸轉(zhuǎn)速信息和槽輪相對(duì)位置信息傳輸給控制器(包括上位機(jī)和下位機(jī))控制器接收到信息后利用PID控制算法計(jì)算出兩個(gè)信息所對(duì)應(yīng)的實(shí)際的施肥量，繼而PID將實(shí)際施肥量與作業(yè)處方推薦的該網(wǎng)格的施肥量進(jìn)行比較，得到所需的施肥參數(shù)值。為了提高PID計(jì)算精度在PID算法中設(shè)定了兩個(gè)臨界值10和100，當(dāng)施肥差值在IOg以下，僅開(kāi)口馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺紋絲桿裝置左右移動(dòng)調(diào)節(jié)槽輪的有效工作長(zhǎng)度。當(dāng)施肥誤差在IOg-1OOg之間時(shí)開(kāi)口馬達(dá)和主軸馬達(dá)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)分別改變主軸轉(zhuǎn)速和槽輪有效工作長(zhǎng)度。當(dāng)施肥誤差在IOOg以上時(shí)控制器僅調(diào)節(jié)主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)所需的排肥量。圖2為變量施肥電液調(diào)速系統(tǒng)原理框圖:液壓調(diào)調(diào)速系統(tǒng)采用的是基于PLC的閉環(huán)系統(tǒng)，以PC機(jī)作為上位機(jī)機(jī)接收GPS定位數(shù)據(jù)，通過(guò)變量施肥控制專用軟件對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行網(wǎng)格識(shí)別，顯示當(dāng)前對(duì)應(yīng)的專家施肥樣方圖、機(jī)進(jìn)速度、施肥機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、槽輪工作位置以及實(shí)際施肥量等詳細(xì)的信息。然后將變量施肥參數(shù)值通過(guò)PC機(jī)RS-232串行接口送到下位機(jī)PLC閉環(huán)控制器中，將施肥參數(shù)值由數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出；再通過(guò)放大驅(qū)動(dòng)器將變量信號(hào)放大，來(lái)控制電液比例調(diào)速閥的閥口開(kāi)度，控制液壓油的流量及其壓力，從而控制擺線液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速；實(shí)現(xiàn)槽輪工作速度和工作長(zhǎng)度雙變量控制施肥。圖3為液壓系統(tǒng)油路圖，其液壓油路的主要?jiǎng)幼黜樞蛉缦?啟動(dòng)拖拉機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)提供液壓油源，在進(jìn)入電液比例電磁前控兩位兩通電磁閥IDT和2DT通電為系統(tǒng)提高兩個(gè)不同的穩(wěn)定的液壓油源。PLC根據(jù)接收到的命令信號(hào)不僅調(diào)整伺服比例閥電磁鐵3DT兩端的電壓，在不同的電壓信號(hào)開(kāi)口液壓馬達(dá)獲得不同轉(zhuǎn)動(dòng)速度，將其速度保持在lOmm/s實(shí)現(xiàn)慢速調(diào)整槽輪工作長(zhǎng)度和速度保持在40mm/s快速調(diào)整高低檔轉(zhuǎn)換。同時(shí)調(diào)整電液比例調(diào)速組合閥4DT兩端的電壓對(duì)主軸馬達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整。整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中關(guān)鍵油路安裝了液壓表時(shí)刻監(jiān)測(cè)工作油路的油壓穩(wěn)定性以便減少油路不穩(wěn)定給施肥精度帶來(lái)的施肥誤差。其中霍爾傳感器和位移傳感器將采集到的主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速和槽輪工作位移實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸給PLC，再由PLC和上位機(jī)進(jìn)行處理分析。圖4為電液比例壓力流量控制閥原理:電液比例調(diào)速閥的工作原理組裝設(shè)計(jì)而成的。其電液比例壓力流量控制閥控制原理為電液比例壓力流量控制閥通過(guò)調(diào)節(jié)壓力先導(dǎo)閥RY兩端的額定電壓信號(hào)，來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需的流量，調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需的流量分以下幾種方式:
(I)當(dāng)液壓系統(tǒng)系統(tǒng)提供的壓力無(wú)法打開(kāi)壓力先導(dǎo)閥時(shí)，復(fù)合閥的壓力閥限定系統(tǒng)工作時(shí)的壓力，壓力先導(dǎo)閥RY關(guān)閉，溢流閥使比例節(jié)流閥閥口形成形成所需的壓力差，為此實(shí)現(xiàn)了電液比例流量閥的控制功能。(2)當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀況時(shí)，比例節(jié)流閥通有恒定的電壓信號(hào)，比例節(jié)流閥為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的壓力，此時(shí)僅需調(diào)節(jié)比例壓力先導(dǎo)閥電磁閥上電信號(hào)大小就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的保壓壓力，完成比例溢流閥的控制功能。(3)電液比例壓力流量控制閥除了電控制以外還可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)就可完成手動(dòng)調(diào)節(jié)壓力先導(dǎo)比例復(fù)合閥。圖5是采用PID控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速仿真曲線:在設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)時(shí)中加入了 PID控制調(diào)節(jié)，當(dāng)PID的參數(shù)選為KP = 1， KI = 200, KD = 0.06時(shí)，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速輸出曲線完全可以滿足精準(zhǔn)施肥的精度要求。
權(quán)利要求
1.一種基于PLC液壓馬達(dá)的雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥系統(tǒng):液壓油源由50拖拉機(jī)液壓泵提供(5)，在液壓油路中增設(shè)穩(wěn)壓油路￠)，油液經(jīng)穩(wěn)定油路后分別通過(guò)兩位兩通電磁閥(7)DT和(S)DT為工作油路提供兩個(gè)不同的壓力，PLC根據(jù)接收到的命令信號(hào)不僅調(diào)整伺服比例閥電磁鐵(9)DT兩端的電壓，在不同的電壓信號(hào)開(kāi)口液壓馬達(dá)獲得不同轉(zhuǎn)動(dòng)速度，將其速度保持在10mm/s實(shí)現(xiàn)慢速調(diào)整槽輪工作長(zhǎng)度和速度保持在40mm/s快速調(diào)整高低檔轉(zhuǎn)換。同時(shí)調(diào)整電液比例調(diào)速組合閥(10)DT兩端的電壓對(duì)主軸馬達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整。整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中關(guān)鍵油路安裝了液壓表時(shí)刻監(jiān)測(cè)工作油路的油壓穩(wěn)定性以便減少油路不穩(wěn)定給施肥精度帶來(lái)的施肥誤差。其中霍爾傳感器和位移傳感器將采集到的主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速和槽輪工作位移實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸給PLC，再由PLC和上位機(jī)進(jìn)行處理分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC液壓馬達(dá)的雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥系統(tǒng)，其特征在于在液壓油路中增設(shè)穩(wěn)壓油路5，油液經(jīng)穩(wěn)定油路后分別通過(guò)兩位兩通電磁閥IDT和2DT為工作油路提供兩個(gè)不同的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC液壓馬達(dá)的雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥系統(tǒng)，其特征在于由電液比例調(diào)速閥7和比例伺服閥8分別控制主軸馬達(dá)9和開(kāi)口馬達(dá)10轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙變量控制施肥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC液壓馬達(dá)的雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)時(shí)中加入了 PID控制調(diào)節(jié)，最終仿真結(jié)果表明:當(dāng)PID的參數(shù)選為KP = 1，KI = 200，KD = 0.06時(shí)，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速輸出曲線完全可以滿足精準(zhǔn)施肥的精度要求。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于PLC+液壓馬達(dá)的雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥系統(tǒng)，包括圖由排肥盒、外槽輪、阻塞套、和排肥舌、共同構(gòu)成了外槽輪排肥器，用卡子固定在排肥轉(zhuǎn)軸上。通過(guò)改變排肥轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和其軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)雙變量參數(shù)控制施肥，為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥，提高雙變量施肥液壓調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了基于PLC與液壓馬達(dá)的雙變量液壓無(wú)級(jí)調(diào)速變量施肥系統(tǒng)。以液壓油路的穩(wěn)定性和排肥槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)控制方法為重點(diǎn)，研究并建立了數(shù)學(xué)模型和仿真模型。為了更好控制施肥精度，在液壓油路中增加了液壓穩(wěn)壓環(huán)節(jié)和液壓壓力傳感器，并根據(jù)數(shù)學(xué)模型，采用PID控制算法對(duì)傳動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，并在不同PID控制參數(shù)下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。
文檔編號(hào)A01C15/00GK103168542SQ201210556148
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者吳金林, 張立新, 喻俊志, 王衛(wèi)兵, 張家華 申請(qǐng)人:石河子大學(xué)