摘要：松嫩平原作为世界三大盐碱地区之一,其特有的苏打盐碱土因其粘重特性显著,在设计和优化针对该类型土质的作业机具时,必须考虑土壤耕作阻力。离散元法(Discrete element method,DEM)在预测土壤耕作阻力时更加精确快速,成为耕作机具设计优化的重要工具。本研究构建苏打盐碱土DEM模型并进行参数标定,选择Hertz-Mindlin with Bonding V2模型作为DEM仿真模型。通过文献查阅获取土壤与机具的本征参数,使用倾斜平面试验确定土壤间、土壤与机具间的接触参数。进一步采用锥刺和单轴压缩试验,结合中心复合设计(Central composite design,CCD)获取Bond键参数的最优组合。最后通过田间试验验证参数标定的准确性。试验结果表明,锥刺和单轴压缩试验土壤屈服阻力分别为153.3 N和331.4 N;在深40 cm土层,开沟铲作业阻力为11907.5 N;Bond键最优参数组合:单位面积法向刚度K_n为3.68×10^(7)N/m^(3)、单位面积切向刚度Ks为2.97×10^(7)N/m^(3)、法向应力σ为197374 Pa和切向应力τ为96285.5 Pa。通过对比锥刺试验、单轴压缩试验及田间试验的阻力预测值与实测值,相对误差分别为-0.95%、0.78%和-8.61%,证明了DEM模型的可靠性,展示了该模型准确预测苏打盐碱土耕作阻力的能力。

摘要：针对目前大型望远镜伺服系统调试参数较多的现状,基于内模PID控制方法对大型望远镜伺服系统进行了研究。介绍了内模控制设计思路,讨论了速度回路内模控制算法。分析和仿真结果证明了该算法在高精度应用场合的可实现性和较强的鲁棒性,简化了调试过程。根据一个具体项目验证了该算法的实用性,应用结果表明,该方法调试简单,一个控制环路只需要调整一、两个参数即能满足要求;高速运行时无超调,低速平稳运行达到15″,具有一定的实用性和推广价值。

摘要：设计了一种能够用于玉米收获后,秸秆直立状态下的免耕播种机。由于采用对行作业,所以只需粉碎茎秆,不用粉碎根茬,适用于一年两熟地区小麦免耕播种。田间试验表明,该机工作性能良好,防堵效果显著。

摘要：针对东北一年一熟垄作区玉米根茬地免耕播种时存在根茬不易破除且易挂茬等问题,设计了一种驱动破茬装置,该装置在3个平面内安装破茬刀具,其中心与开沟器前后对齐。为确定破茬装置的合理结构,设计了3种轴套,同时设计了3种刀具组合方式。在土槽上进行了三因素三水平的正交试验,通过分析各因素对功率消耗和根茬切断率2个指标的影响,得出较好的参考组合:机具前进速度为0.75km/h,刀轴旋转速度为150r/min,刀具组合方式为ZH2。对轴套进行选择的试验表明,当产生相同切土节距S=2cm时,轴套2的功率消耗较低,根茬切断率达到92%。

摘要：为了实现对各个光电探测分系统之间通讯的集成控制,基于PCI总线设计开发了通讯控制卡。首先,介绍了硬件电路的设计,包括各模块组成和现场可编程门阵列(FPGA)电路和PCI9054电路的设计。然后,阐述了PCI本地总线控制器,讨论了围绕PCI9054开发PCI系统硬件的注意事项和软件设计方法,并且介绍了通讯卡的各个功能模块。验证了通讯控制卡的各项指标,结果显示,PCI总线传输率可以达到26.3MByte/s,最小计时为1ms,精度为0.1ms,8路RS-422同时工作时通讯速率为230.4kbit/s。设计开发的通讯控制卡稳定可靠、精度高、抗干扰能力强,已经在多个重要项目中应用。

摘要：为了进一步提高光电跟踪系统的目标捕获和跟踪性能,提出了一种基于变增益趋近律的级联滑模控制方法。基于反双曲正弦函数和幂次项设计了新型变增益滑模趋近律,在提高滑模面趋近速度的同时抑制滑模抖振现象;基于变增益滑模趋近律设计速度环和位置环滑模控制器构成级联滑模控制,以提高系统的动态响应性能和鲁棒性,提高系统对目标的捕获能力和跟踪精度。最后,以某球形光电跟踪系统的方位轴作为控制对象,进行了传统级联PI控制和级联滑模控制方法的对比分析。实验结果表明,相比于传统级联PI控制,捕获速度为1(°)/s的目标时,级联滑模控制可以将目标捕获时间减小32%;跟踪等效最大速度为4(°)/s和最大加速度为2(°)/s 2的正弦引导信号,可将跟踪误差RMS值减小31%,采用级联滑模控制可有效提高跟踪系统的控制性能。

摘要：为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min^(-1),而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min^(-1),鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min^(-1)的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min^(-1),且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min^(-1)稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min^(-1),与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.

摘要：针对扰动对永磁同步电机转速伺服系统性能的影响,提出了基于扰动观测器的电流环自适应滑模控制方法。设计了自适应律在线估计系统的内部参数摄动以补偿模型不确定性扰动。同时,设计了滑模扰动观测器实时估计系统外部负载扰动,并将观测值前馈补偿到电流环自适应滑模控制器,在提高系统鲁棒性的同时降低滑模控制系统的抖振。实验结果显示,采用基于扰动观测器的电流环自适应滑模控制方法,系统可快速、准确、无超调地跟踪900r/min的速度指令,调节时间为0.08s,稳态误差为±5r/min。加入0.6N·m的负载扰动,该控制方法的最大转速波动为21r/min,比PI控制方法的转速波动减小了3.4%。仿真和实验结果表明,基于扰动观测器的电流环自适应控制方法提高了永磁同步电机转速伺服系统的鲁棒性和动态响应性能,同时可有效抑制滑模控制系统的抖振。

摘要：为提高接触式拖拉机导航系统性能和导航精度,针对玉米秸秆行间作业,设计了双层控制器接触式导航控制系统。在分析接触式导航传感器检测信号的基础上,以触杆转角为输入、前轮目标转角为输出设计了模糊控制器作为导航控制的上层控制。下层控制针对电液系统的非线性,采用带非线性补偿的PID控制器实现对拖拉机前轮转向角的控制。该导航控制方法在Matlab/Simulink平台上进行了仿真,导航控制系统在秸秆行间进行了试验验证。仿真和田间试验结果表明,导航控制算法的响应快、稳定性好。当行驶速度不超过1m/s时,拖拉机导航精度在50mm以内,平均误差15mm,能满足玉米秸秆行间作业要求。

摘要：为了增强望远镜的抗风载扰动能力,提高望远镜跟踪架的跟踪精度,本文对2m望远镜跟踪架伺服控制系统的动态性能进行了测试和分析。首先,采用正弦扫描信号对望远镜跟踪架的结构和伺服系统进行了频率特性测试;其次,采用基于观测器/卡尔曼滤波器的辨识算法,对跟踪架控制系统的频率特性进行了模型辨识;最后,依据辨识获得的控制模型设计了位置和速度控制器,然后对2m望远镜跟踪架伺服控制系统进行了目标观测实验,实验结果表明:当跟踪最大速度为3.5(°)/s,最大加速度为1(°)/s^2的目标时,方位轴和俯仰轴的最大跟踪误差均小于4.5",跟踪误差的RMS值分别为0.378 6"和0.151 6",实验验证了跟踪架控制系统的良好性能。