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移动式树枝切碎机控制系统设计

作　者: 赵俊
导　师: 李树君; 景全荣
学　校: 中国农业机械化科学研究院
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 移动式树枝切碎机 单片机 预判转速 变速喂入
分类号: S776.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


薪柴、采伐剩余物等林业生物质资源多分散分布在伐区山林,利用移动式树枝切碎机在采伐点对其进行切碎作业后再装车运出,经济效益较高,是一种高效利用林业生物质资源的技术手段。目前国内移动式树枝切碎机缺乏喂料控制技术,切碎负荷较大时需要人工干预喂料,安全、可靠性较低。本文以自行设计的移动式树枝切碎机为平台,通过分析控制系统控制目标,设计了控制系统方案,并由切碎试验确定控制系统参数,以此为基础对控制系统软、硬件进行开发,完成了一套控制系统。主要研究内容和结论如下：1、控制系统方案设计。对系统控制目标进行分析,确定方案：控制系统实时监测切碎负荷大小,在切碎负荷过大时,自动停止喂料,待切碎负荷降低后重启喂料；根据喂入物料的直径尺寸大小,采用不同的喂入速度喂入,提高切碎木片产量。2、控制系统控制参数研究。分析切碎滚筒切碎过程中的工作特性,确定切碎转速作为切碎负荷的表征量；切碎转速低于1520r/min时停止喂入；通过喂料-切碎试验,确定切碎小枝、中枝、大枝时,分别以50r/min、37r/min以及23r/min的速度喂料。3、控制系统软、硬件开发。以ATmega16单片机为控制核心,通过转速传感器读取切碎滚筒转速,模式选择开关读取当前切碎模式(切碎小枝、中枝、大枝),经过主控单元分析处理后,输出控制电磁换向阀和比例调速阀,进而控制喂入辊喂料状态。控制系统软件通过C语言编写,由最小切碎转速控制程序、喂入调速控制程序组成,并提出用计算预判转速的方法预估最小转速,减小控制滞后。4、控制系统调试和试验。试验表明移动式树枝切碎机在控制系统控制下运行稳定、可靠；有效避免切碎负荷过大时发动机过载、熄火现象；根据切碎木料尺寸按不同速度喂入,提高了切碎效率；切碎所得木片的长度合格率95.52%。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 研究背景与意义  11-13
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 研究意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-16
  1.3 存在的问题和发展趋势  16-17
    1.3.1 存在的问题  16
    1.3.2 发展趋势  16-17
  1.4 研究内容和技术路线  17-19
    1.4.1 研究内容  17
    1.4.2 技术路线  17-19
第二章 移动式树枝切碎机控制系统方案设计  19-25
  2.1 引言  19
  2.2 整机结构  19
  2.3 动力与传动系统  19-20
  2.4 切碎装置  20-21
  2.5 喂料装置  21-22
  2.6 控制系统  22-24
    2.6.1 控制系统控制目标  22-23
    2.6.2 控制系统方案  23-24
  2.7 本章小结  24-25
第三章 移动式树枝切碎机控制系统参数研究  25-31
  3.1 引言  25
  3.2 切碎负荷表征参数  25-26
  3.3 喂入速度  26-29
    3.3.1 试验材料与仪器  26-27
    3.3.2 试验方法  27
    3.3.3 试验结果与分析  27-29
  3.4 本章小结  29-31
第四章 移动式树枝切碎机控制系统硬件设计  31-42
  4.1 引言  31
  4.2 控制信号采集  31-34
    4.2.1 转速测量  31-32
    4.2.2 手动操作杆位置状态采集  32-34
    4.2.3 切碎模式读取  34
  4.3 输出执行部分  34-36
  4.4 主控单元  36-41
    4.4.1 电源模块  37-38
    4.4.2 转速检测电路  38
    4.4.3 输出电路  38-41
  4.5 本章小结  41-42
第五章 移动式树枝切碎机控制系统软件设计  42-51
  5.1 引言  42
  5.2 主程序设计  42-43
  5.3 转速和控制杆状态读取  43-44
    5.3.1 转速计算  43-44
    5.3.2 控制杆状态与切碎模式读取  44
  5.4 切碎滚筒最小转速控制  44-46
    5.4.1 控制策略  44-45
    5.4.2 程序流程  45-46
  5.5 喂入辊调速控制程序  46-48
    5.5.1 调速策略  46-47
    5.5.2 程序流程  47-48
  5.6 系统调试  48-49
    5.6.1 切碎滚筒最小转速调试  48-49
    5.6.2 喂入辊调速试验  49
  5.7 本章小结  49-51
第六章 移动式树枝切碎机控制系统性能试验  51-56
  6.1 引言  51
  6.2 试验材料与方法  51-53
    6.2.1 试验依据  51
    6.2.2 试验材料  51-52
    6.2.3 试验仪器  52
    6.2.4 试验方法  52-53
  6.3 试验结果与分析  53-54
    6.3.1 试验数据  53-54
    6.3.2 数据分析  54
  6.4 本章小结  54-56
第七章 结论与建议  56-58
  7.1 结论  56
  7.2 建议  56-57
  7.3 论文创新点  57-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
作者简介  62

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 森林工程、林业机械 > 林业机械 > 木材采运机械 > 采伐机械
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