高地隙施药机喷杆自动调平系统设计与试验

摘要

因田间地表起伏,高地隙施药机在作业过程中车体极易发生横滚方向的倾斜,同车体刚性连接的喷杆同时倾斜,甚至与作物、地面碰触,影响喷药均匀性和作业安全性。为此基于机电液一体化控制方法,设计了高地隙施药机喷杆自动调平系统。设计电控液压调平机构,使喷杆与车体柔性联接,实现在横滚方向上喷杆与车体的相对转动。采用姿态测量方法实时检测喷杆横滚角度,对横滚角度进行平均值滤波以准确感知喷杆姿态。采用增量式PID算法计算并输出信号至液压电磁阀以控制调平油缸动作,实时调节喷杆在横滚方向上的姿态。以华盛泰山3WP500G型施药机为平台,在场地试验过程中,通过改变响应阈值与平均值滤波器参数,对系统响应速度、稳定性和控制误差进行对比分析,确定了喷杆自动调平参数最优组合,测试调平误差最大值为1.84°,均方根误差小于等于0.689°。田间试验结果表明,调平误差最大值为1.53°,平均值为0.135°,均方根误差为0.454°,喷杆调平后角度保持1°以内,70%时间角度在0.5°以内,满足喷杆自动调平控制要求。