电动联合收割机清粮损失监控系统的研究

摘要

谷物联合收割机是粮食生产过程中的重要机具之一，但目前国内联合收割机操作复杂、效率低、部件磨损严重、维修不便，并在智能化程度及控制策略方面同发达国家有一定差距。引进国外先进的联合收割机又存在自身特性及价格等方面的问题，并不能完全适应我国农业生产的要求。因此，开发符合我国国情的轻便、小型、无污染、效率高及操作方便的高自动化及智能化谷物联合收割机，对提高我国粮食生产，加快实现农业机械化及其现代化具有重要意义。 本文在介绍国内外联合收割机清粮损失监控系统的发展现状与动态的基础上，分析了研制价格低、效率高、使用维修及操作方便的电动联合收割机清粮损失监测控制系统的意义和市场需求，提出了联合收割机电驱动设计的整体构想，制定了系统总体监控方案，对系统的硬件、软件及抗干扰设计进行了研究。 联合收割机电驱动系统设计的总体思路是采用分块驱动的动力实现形式，论文对风机电驱动进行了具体设计；整个监控系统的设计以Intel公司生产的8031单片机为控制核心，扩展了8路A/D采集通道、数据及程序存储器、实时时钟、键盘显示人机对话接口等；清粮损失信号的采集选用了压电晶体式传感器，对信号处理电路进行了设计及其模拟仿真，这部分是论文的重点：输出控制通道由D/A转换器及变频器组成，完成了电动机转速的调整，最终实现了对清粮损失的控制；如果清粮损失超出设定范围，系统还具有报警功能。 为了便于系统的调试、移植、修改，软件设计采用模块化、子程序的思路；程序设计采用汇编语言，根据测控要求设计了主程序、数据采集与A/D转换子程序、键盘子程序、实时显示子程序等模块；为了加强系统工作的可靠性及稳定性，文中对软硬件进行了抗干扰设计。 在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过对信号调理电路的仿真运行，验证了其结果与设计要求基本一致。整个监控系统对于提高我国谷物联合收割机的智能化及自动化发展水平具有重要的现实意义。

目录

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第一章绪论

1.1问题的提出和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1谷物联合收割机自动控制

1.2.2谷物联合收割机清粮损失监测

1.2.3谷物联合收割机电驱动

1.3研究目标及内容

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.4主要技术路线

第二章监控系统总体方案的确定

2.1联合收割机电驱动设计

2.1.1电驱动整体方案

2.1.2风机电驱动的设计

2.2系统硬件组成

2.3系统的内部工作流程

2.4风机调速系统分析

2.4.1异步电动机调速的基本知识

2.4.2异步电动机调速的基本方法

2.5风机交流调速系统

2.5.1调速系统的组成

2.5.2变频器的选取

第三章监控系统的硬件设计

3.1系统硬件设计的原则

3.2主板的总体设计

3.2.1 8031单片机的应用特性

3.2.2单片机应用系统

3.2.3 8031存储器扩展

3.3人机界面的设计

3.3.1键盘和显示系统设计

3.3.2报警系统设计

3.4前向通道设计

3.4.1传感器概述

3.4.2清粮损失传感器的选择及安装

3.4.3信号调理电路设计

3.4.4 A/D转换电路

3.5输出控制通道设计

3.5.1 D/A转换接口电路

3.5.2变频器接口电路

3.6硬件防干扰措施

3.6.1接地技术

3.6.2使用去耦电容

3.6.3使用光电隔离器

3.6.4选择良好的元件

第四章系统软件设计

4.1系统语言设计

4.2软件实现的功能

4.3系统主程序流程图

4.4数据循环检测及A/D转换程序设计

4.5键盘显示器模块

4.5.1系统键盘子程序

4.5.2谷粒损失显示子程序

4.6系统的控制算法

4.6.1模拟PID调节器

4.6.2数字PID控制器

4.6.3增量型PID算法的程序流程

4.6.4采样周期的选择和PID控制器的参数

4.7系统软件抗干扰设计

4.7.1指令冗余措施

4.7.2陷阱技术

4.7.3数据采集误差的软件对策

第五章Protel DXP及Multisim 2001混合绘图及模拟仿真

5.1 Protel DXP及Multisim 2001简介

5.1.1 Protel DXP的特性

5.1.2 Multisim 2001的特性

5.2信号处理电路仿真

5.2.1适调放大电路信号仿真

5.2.2陷波电路信号仿真

5.2.3有源滤波放大电路信号仿真

5.2.4输出放大电路信号仿真

5.2.5整流电路信号仿真

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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