数字农业试验平台运动方向切换机构研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.1.1 研究的目的和意义
• 1.1.2 平台对运动方向切换机构的要求
• 1.2 转向机构的发展过程及发展趋势
• 1.2.1 转向机构的发展历程
• 1.2.2 转向机构的发展趋势
• 1.2.3 我国的发展状况
• 1.3 课题的研究背景
• 1.4 研究开发内容
• 第二章 平台运动方向切换机构整体设计模型
• 2.1 运动方向切换机构设计的整体思想
• 2.1.1 平台运行时的功能要求
• 2.1.2 切换机构模型的建立
• 2.1.3 切换机构机械传动方案的比较和确定
• 2.2 定位机构设计模型
• 2.2.1 平台整体纵向、横向位置定位模型
• 2.2.2 摇臂定位基础模型
• 2.3 平台监控体系方案
• 2.3.1 平台减速运动控制模型
• 2.3.2 摇臂动作控制方案
• 2.3.3 整体控制体系模型
• 2.3.4 本章小结
• 第三章 机械机构设计
• 3.1 传动系设计
• 3.1.1 电机参数
• 3.1.2 功率校核
• 3.1.3 齿轮传动副设计
• 3.2 轴的设计
• 3.2.1 参数计算
• 3.2.2 轴的结构设计
• 3.3 摇臂机构设计
• 3.3.1 平台升降位移计算
• 3.3.2 摇臂结构设计
• 3.4 平台整体机构
• 3.4.1 水平方向安装结构
• 3.4.2 竖直方向安装结构
• 3.4 本章小结
• 第四章 控制系统
• 4.1 定位销钉控制机构
• 4.2 基于 PLC 的控制设计模型
• 4.2.1 PLC 的特点及应用
• 4.2.2 可编程序控制器的使用步骤
• 4.2.3 电机可编程控制器控制方案
• 4.3 直流电机速度控制系统研究
• 4.3.1 直流电机及其速度控制模型
• 4.3.2 转速、电流双闭环调速系统的设计
• 4.3.3 平台驱动电机双闭环减速系统设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介