数字农业试验平台运动方向切换机构研究
摘要
本文以运行在互相垂直、宽度不同的两副轨道上的数字农业精准生产试验平台为依托,以平台运动方向切换机构为研究对象,对切换机构的机械系统、定位系统和自动控制系统进行了相关设计和研究,通过机械系统模型、定位系统模型以及控制系统模型的建立、比较和确定,完成了一种运动方向切换机构的设计和平台控制系统的设计。
通过研究,本文提出了多个平台运动方向切换机构的机械和控制体系方案,通过对对比分析,确定了以独立电机驱动、应用直齿圆柱齿轮传递动力的切换机构设计模型。根据在切换过程中纵向轮系同步起降的特点,提出并设计了平面刚性四杆机构纵向轮体系。
依据课题给定参数,经过设计、计算和选型,得到了切换机构电机额定功率、传动系和轴系零部件的具体参数和机构尺寸;配合摇臂动作要求和平台升降高度,经过相关设计和计算,得到了摇臂及其零部件的具体参数和结构尺寸。
利用平台运行和摇臂摆动的动作特点,设计出了摇臂定位销钉自动控制系统结构模型,采用可编程序控制器对电机动作编制了控制程序并进行了仿真试验,以PID技术为基础,应用双闭环调速理论,建立了电机减速系统设计模型。
本文的研究,较完整的完成了数字农业试验平台直角运动方向自动切换系统,包含机械机构和控制体系模型,对于数字农业精准生产试验系统的研究奠定了较为理想的硬件平台。
This paper studys the movement direction swithing device of digital agriculture experimental platform which runs on both mutually-vertical tracks with different width.We designed and researched mechanical system,navigation system and automatic control system of the switching device.By the respective construction and comparision of mechanical system model,navigation system model and automatic control system model,we establish an optimized switching device on digital agricultural platform.
We design various mechanical system models and automatic control system models.According to our study and analysis,we finally choose a better switching device model with independently-propelling electromotor and straight tooth cylinder gear.
According as longitudinal wheel system rises and declines synchronously in process of switching, we work out four-bar longitudinal wheel system of plane rigidity.
Depending on given parameters and through design,computation and choice,we obtain the data about rated power of used electromotor of switching device and specific parameters and mechanism sizes of driving system and shaft system.In cooperation of rocker movement and rise-and-fall scope,we also get the data about specific parameters and mechanism sizes of rocker and its parts.
Utilizing the property of the movements of platform and rocker system,we design positioning peg automatic control system model of the rocker and employ PLC to realize emulation experiment of electromotor.
This study successfully implements mutually-vertical movement automatic switching system on digital agricultural platform and will be an ideal hardware platform and further the study of digital agricultural experimental system.
通过研究,本文提出了多个平台运动方向切换机构的机械和控制体系方案,通过对对比分析,确定了以独立电机驱动、应用直齿圆柱齿轮传递动力的切换机构设计模型。根据在切换过程中纵向轮系同步起降的特点,提出并设计了平面刚性四杆机构纵向轮体系。
依据课题给定参数,经过设计、计算和选型,得到了切换机构电机额定功率、传动系和轴系零部件的具体参数和机构尺寸;配合摇臂动作要求和平台升降高度,经过相关设计和计算,得到了摇臂及其零部件的具体参数和结构尺寸。
利用平台运行和摇臂摆动的动作特点,设计出了摇臂定位销钉自动控制系统结构模型,采用可编程序控制器对电机动作编制了控制程序并进行了仿真试验,以PID技术为基础,应用双闭环调速理论,建立了电机减速系统设计模型。
本文的研究,较完整的完成了数字农业试验平台直角运动方向自动切换系统,包含机械机构和控制体系模型,对于数字农业精准生产试验系统的研究奠定了较为理想的硬件平台。
This paper studys the movement direction swithing device of digital agriculture experimental platform which runs on both mutually-vertical tracks with different width.We designed and researched mechanical system,navigation system and automatic control system of the switching device.By the respective construction and comparision of mechanical system model,navigation system model and automatic control system model,we establish an optimized switching device on digital agricultural platform.
We design various mechanical system models and automatic control system models.According to our study and analysis,we finally choose a better switching device model with independently-propelling electromotor and straight tooth cylinder gear.
According as longitudinal wheel system rises and declines synchronously in process of switching, we work out four-bar longitudinal wheel system of plane rigidity.
Depending on given parameters and through design,computation and choice,we obtain the data about rated power of used electromotor of switching device and specific parameters and mechanism sizes of driving system and shaft system.In cooperation of rocker movement and rise-and-fall scope,we also get the data about specific parameters and mechanism sizes of rocker and its parts.
Utilizing the property of the movements of platform and rocker system,we design positioning peg automatic control system model of the rocker and employ PLC to realize emulation experiment of electromotor.
This study successfully implements mutually-vertical movement automatic switching system on digital agricultural platform and will be an ideal hardware platform and further the study of digital agricultural experimental system.
引文
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