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联合收割机作为农业机械的重要组成,在现代农业生产中有不可替代的作用。随着联合收割机朝着智能化、自动化方向发展的趋势,将电子技术、微机技术、自动化技术和传感技术应用于联合收割机上是必然途径。联合收割机工作时往往因为割台高度调整不当,可能引发机器故障,影响收获效率,增加驾驶员的劳动强度,所以割台的自动化控制系统的研究显得尤为必要,它为联合收割机智能化的发展奠定基础。
本文对传统的联合收割机割台高度调节系统进行了分析,并建立了割台的几何模型。传统的割台通过控制液压阀门操纵液压油缸来调整工作高度,收获质量低、驾驶员的劳动强度大,本文在此基础上设计了一套嵌入式电液比例控制系统,该系统能够根据地表的变化自动调节高度和实时显示高度,提高收获质量,减轻劳动强度。
在硬件设计部分,介绍了测控平台的构成及嵌入式微处理器的种类,选用基于ARM920T处理器核的S3C2440芯片作为核心控制器。接下来介绍了超声波测距原理、超声波传感器的原理及布置,设计了超声波接收和发射电路、温度测量电路等,采用电液比例方向阀作为液压控制执行机构,并选用与比例阀相配套的比例放大器来实现液压流量的精确控制。
在软件设计部分,介绍了嵌入式Linux操作系统及如何构建嵌入式Linux操作系统平台,包括建立交叉编译环境、移植Bootloader程序、移植Linux内核、构建NFS文件系统,并在构建好的嵌入式Linux操作系统上移植系统需要的USB转串口的驱动。接下来介绍了系统的控制框图、整体流程图、超声波测距模块、模糊控制模块、测距数据处理模块和显示界面模块的设计,显示界面模块采用Qt/Embedded工具库完成人机交换界面的设计,最终通过触摸屏动态显示割台高度。编程方面采用C语言完成主程序模块及各个子程序模块的设计。
最后对整个系统进行试验,完成了控制系统Qt界面的设计,得出了超声波测距模块的采样信号曲线和电液比例系统液压缸的位移信号曲线。通过分析实验数据证明了本控制系统的性能基本满足设计要求。