一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法技术

一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法，第一步，采集植保机喷杆位置实时数据；第二步，将该数据输入反馈控制器，与设定需要的作物理想喷药高度做差得数据误差信号；第三步，利用该数据误差信号对植保机喷杆位置高度进行调节。本发明专利技术是一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法，具有如下有点：本发明专利技术建立基于以植保机喷杆为负载的电液伺服位置系统的非线性、喷洒作业工作参数不确定性、路面不平整外部干扰等特征建立液压缸与喷杆之间的状态方程；设计主动控制律进行喷杆位置的精准控制；易于使植保机喷杆位置克服喷洒作业的参数不确定性以及复杂路面工况扰动跟踪期望位置高度，该控制方法能精确控制植保机喷杆位置高度，提高植保机喷杆喷洒农药利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法
：本专利技术属于农业植保机械喷杆控制领域，尤其涉及一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法。
技术介绍
：随着现代农业快速发展，规模化种植成为一种必然趋势，另一方面，虽然我国农药生产技术已处于世界先进水平，但喷药效率低下，大量低效使用农药既造成了浪费又对环境污染破坏。因此，植保机喷杆位置的精确控制，对植保机跟随冠层高度仿形控制，对于均匀喷洒农药和提高作业效率具有重要的意义。植保机喷杆位置控制需要快速而又准确的跟踪喷杆距植物冠层的高度，以满足喷洒均匀性要求。植保机喷杆位置仿形控制方法在进行仿形跟踪时，未能考虑到植保机喷杆的非线性、喷洒作业工作参数不确定性、路面不平整外部干扰等影响因素，同时液压执行机构具有强非线性特性，这些因素会影响喷杆作业时控制精度和响应速度，导致喷杆不能快速准确地跟踪农作物冠层高度，甚至会出现喷杆刮碰农作物或触地现象。已有研究成果仅仅考虑了电液伺服系统的非线性特性，导致这些控制方法在实际应用中具有一定的局限性。到目前为止，还没有将完整的植保机喷杆位置系统模型与高级智能控制相结合使植保机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法，其特征在于：/n该方法步骤如下：/n第一步，采集植保机喷杆位置实时数据；/n第二步，将该数据输入反馈控制器，与设定需要的作物理想喷药高度做差得数据误差信号；/n第三步，利用该数据误差信号对植保机喷杆位置高度进行调节。/n

【技术特征摘要】
20190615 CN 2019105182600;20190615 CN 2019105182591.一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法，其特征在于：
该方法步骤如下：
第一步，采集植保机喷杆位置实时数据；
第二步，将该数据输入反馈控制器，与设定需要的作物理想喷药高度做差得数据误差信号；
第三步，利用该数据误差信号对植保机喷杆位置高度进行调节。


2.根据权利要求1所述的一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法，其特征在于：
反馈控制器的构建方法如下：
(1)、采集植保机喷杆位置历史数据；
(2)、将第一步采集的数据输入至动力学和流量特性模型，建立液压缸压力与喷杆位移之间的系统状态方程；
(3)、基于系统状态方程和动力学及流量特性，结合主动控制律，构建反馈控制器，之后结合数据误差信号。


3.根据权利要求1所述的一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法，其特征在于：
基于植保机具有不确定性喷杆位置特征，结合动力学和流量特性模型，建立液压缸压力与喷杆位移之间的系统状态方程，系统的动力学和流量特性模型描述如下
对以喷杆为负载的电液伺服位置系统进行建模，得负载力动力学模型：



其中，P1、P2为液压缸两腔压力，A1、A2为两腔有效面积，m为负载质量，xp为活塞位移，为活塞的加速度，Fv为总摩擦力，为负载力，σ为不可建模摩擦力、不确定负载扰动力、和外界干扰力扰动力总和；
复合不确定摩擦分成库伦摩擦和粘性摩擦



将负载力F当成弹簧阻尼力和一个小的未知不确定力d1∈σ之和



其中，bi(i＝1,2,3,4,5)为摩擦系数，sgm(h)＝(1-eλh)/(1+eλh)。


4.根据权利要求3所述的一种植保机喷杆位置仿形非线性控制方法，其特征在于：结合上述动力学和流量特性模型，建立液压缸压力与喷杆位移之间的系统状态方程，液压缸动态方程根据流量连续特性写出：






其中，忽略外泄漏影响，βe为有效弹性模量，ctm为液压缸内泄漏系数，Q1为进入油缸流量，Q2为排出油缸流量，分别为液压缸两腔未建模流流量，V1＝V01+A1xp，V2＝V02-A2xp分别为两腔整个可控体积，V01和V02为当xp初始时两腔初始容积；
忽略伺服阀动态，则阀口流量是与阀芯位移和压降ΔPi有关，阀流量方程是

【专利技术属性】
技术研发人员：李树江，孔丽新，芦泽阳，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21