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  • 资源分类:机械机电
  • 适用专业:农业电气化与自动化
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资料简介
硕士论文-基于单片机的变量施药喷雾机控制系统研究,共82页,38333字
摘要
为了减少除草剂的不合理的使用,减轻环境污染,使资源得到合理的利用,本文研
究了基于单片机的变量施药喷雾机控制系统,该系统能够根据杂草的实际分布情况选择
性地进行变量喷施。主要内容如下:
(1)变量施药喷雾机控制系统方案设计。根据变量施药系统的各喷雾单元实时分
别控制的性能要求,进行了控制系统方案设计,以满足各喷雾单元独立变量喷施药液。
(2)控制系统硬件设计。单片机采集压力、流量和速度传感器信号发送给 PC 机,
同时接收 PC 机的控制命令,控制执行部件动作。PC 机与单片机之间的数据通信利用模
块化接口设计技术,使 PC 机与下位机之间通信接口简洁清晰、可扩充性好,易于系统
维护和升级。进行了系统的抗干扰设计,以避免各种干扰影响控制系统的正常运转。
(3)控制系统软件设计。主要包括单片机和 PC 机通讯部分软件、单片机控制系统
软件和模糊控制器设计。编写了程序控制软件,采用模块化设计,方便主程序的调用,
调试简单。应用模糊理论进行了模糊控制器设计,包括:输入输出变量的论域、模糊子
集以及各子集隶属度函数的确定;模糊控制规则的设计;模糊推理系统的设计等。利用
Simulink 对所设计的模糊模型进行仿真。
(4)控制系统建模和仿真。对控制系统进行了建模,应用 matlab 分析了系统性能,
结果表明,所设计的系统能够满足系统性能要求;对变量施药系统可控性和可观测性进
行了判别,结果表明,系统是可控的,也是可观测的;运用李雅普诺夫第二法分析系统
的稳定性,分析结果表明该系统对于平衡点 x=0 是大范围渐近稳定的。
关键词:变量施药;单片机;模糊控制; matlab 仿真;喷雾机
目 录
摘要.1
英文摘要.........2
1绪论.......1
1.1 问题的提出 .............. 1
1.2 精准农业在国内外的发展现状 .............. 2
1.3 变量喷药在国内外的发展现状 .............. 2
1.3.1 变量喷药在国外的发展现状 ............. 3
1.3.2 变量喷药在国内的发展现状 ............. 5
1.3.3 研究现状分析 ..... 5
1.4 研究内容和研究方法 .............. 6
2变量施药系统简介...7
2.1 系统总要求 .............. 7
2.2 系统主要性能要求 .. 7
2.3 影响因素.. 7
2.3.1 速度的影响 ......... 7
2.3.2 压力的影响 ......... 7
2.4 系统总体方案设计 .. 8
2.5 系统结构图 .............. 9
2.6 本章小结 10
3控制系统硬件电路设计.........11
3.1 控制系统组成方案 11
3.2 控制单元 12
3.2.1AT89 系列单片机简介 ...... 12
3.2.2 单片机外围辅助电路设计 ............... 14
3.3 输入通道设计 ........ 16
3.3.1 压力信号采集调理电路 ... 16
3.3.2 速度信号采集电路 ........... 19
3.3.3 流量信号采集电路 ........... 21
3.4 输出通道设计 ........ 22
3.4.1 电液比例压力阀的控制 ... 22
3.4.2 电磁阀的控制 ... 23
3.5 单片机与 PC 机串行通信设计 .............. 24
3.5.1 RS-232C 标准 .... 24
3.5.2 MAX232 电平转换芯片 ...... 25
3.5.3 AT89C51 单片机与 PC 机通信电路 .. 25
3.6 系统抗干扰设计 .... 26
3.6.1 供电系统抗干扰设计 ....... 26
3.6.2 印刷电路板的抗干扰设计 ............... 26
3.6.3 过程控制中的抗干扰设计 ............... 26
3.6.4 “看门狗”电路 ............... 26
3.7 本章小结 27
4系统软件设计......... 28
4.1 单片机和 PC 机通讯部分软件的设计 .. 28
4.1.1 通信协议设计 ... 28
4.1.2 通信程序设计 ... 28
4.2 单片机控制系统软件设计 .... 30
4.2.1 主程序流程 ....... 30
4.2.2 数据采集模块 ... 31
4.2.3 数据处理模块 ... 34
4.3 施药控制系统模糊控制 ........ 38
4.3.1 模糊控制简介 ... 38
4.3.2 模糊控制器的设计 ........... 43
4.3.3 模糊控制器在 matlab 模糊逻辑工具箱中的实现 ......... 48
4.3.4 施药控制系统模糊仿真 ... 49
4.4 本章小结 50
5数学模型的建立及仿真......... 51
5.1 电液比例减压阀数学模型的建立 ........ 51
5.1.1 比例电磁铁数学模型的建立 ........... 51
5.1.2 先导式减压阀数学模型的建立 ....... 52
5.2 喷雾装置数学模型的建立 .... 56
5.3 施药控制系统数学模型的建立及仿真 58
5.3.1 施药控制系统数学模型的建立 ....... 58
5.3.2 matlab/simulink 简介 .... 58
5.3.3 施药控制系统数学模型仿真 ........... 59
5.4 本章小结 62
6结论与建议............. 63
6.1 设计工作总结 ........ 63
6.2 结论与展望 ............ 63
参考文献....... 64
致谢......... 68
导师组意见... 69
学位论文独创性声明及学位论文版权使用授权书 ... 70
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