秸秆青贮中的添加剂变量喷施控制系统研究

【摘要】：近年来,随着我国人民生活水平的提高及饮食结构的巨大变化,人们对畜牧产品的需求量逐渐增长,同时也给畜牧业的发展增加了饲料的供给压力。节粮型畜牧业是未来畜牧业发展之路,添加剂青贮饲料在缓解饲料的供需矛盾中起着至关重要的作用。但目前添加剂青贮饲料制作中,秸秆添加剂的喷施劳动强度大、作业效率低,且不能保证混合比例,降低了青贮饲料的营养价值,缩短了饲料的储存时间。 本文针对现有秸秆添加剂喷施方法存在的问题,以洛阳四达农机有限公司生产的9Z-9A型大型秸秆青贮机为研究载体、AT89S52单片机作为控制器、C语言和KeilμVision2为软件开发平台,运用自动控制技术、传感器技术及变量喷施技术等现代先进技术,设计了一种基于单片机的秸秆青贮添加剂变量喷施控制系统。具体的研究内容和结论如下: (1)本文针对目前秸秆添加剂喷施存在的问题,提出了一种依据秸秆与添加剂的混合比和秸秆加工喂入量变化的添加剂变量喷施控制系统的设计方案。考虑到秸秆喂入量变化的随机性,采用喂草辊位移变化和切刀主轴转速变化作为喂入量变化的信号源,即双重信号控制的设计方案。 (2)以洛阳四达农机有限公司生产的9Z-9A型大型秸秆青贮机为研究载体,根据该机的结构特征,确定了系统的工作原理、检测模型及控制算法。 (3)根据设计要求,将系统划分为信号检测与处理、人机交互、执行器控制及声光报警四三个模块;对各个模块的硬件电路进行了设计,并制作了电路板;用C语言在KeilμVision2开发环境中编写了各个功能模块对应的程序,调试成功后将软硬件相结合,对各个功能模块及整个变量喷施控制系统进行测试。 (4)通过系统测试验证,液晶屏可以实现对键盘预先输入的设定流量值及转速、位移、流量等检测信号值进行实时显示的功能;键盘能够实现有翻页功能,便于人机交互;通过D/A转换和电流放大后可以输出一定的控制信号;当液位值低于或高于设定值时,能实现声光报警功能。 (5)借助我院开发的车载喷药机,对流量控制系统进行了实验验证,并对实验结果进行了分析。当转速以1r/s的速度递增时,实际喷施量与设定喷施量的最大相对误差绝对值为7.57%,最小相对误差绝对值为1.61%,平均相对误差绝对值为为5.31%;当转速以2r/s的速度递减时,实际喷施量与设定喷施量的最大相对误差绝对值为7.51%,最小相对误差绝对值为1.41%,平均相对误差绝对值为5.12%。 实验结果表明,根据喂入量的变化,通过调节电动球阀阀芯的控制电压,可以对系统流量进行调节,实现随喂草量变化的变量喷施目标。 【关键词】：秸秆青贮 添加剂变量喷施 单片机 控制系统
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 文献综述13-22
• 1.1 研究目的及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 国外研究现状15-17
• 1.2.2 国内研究现状17-20
• 1.3 研究内容20-21
• 1.4 技术路线21-22
• 第二章 控制系统方案与工作原理22-32
• 2.1 系统分析22-23
• 2.1.1 系统功能分析22
• 2.1.2 本文需解决的问题22-23
• 2.2 系统构成23-24
• 2.3 系统总体方案选择24-26
• 2.3.1 系统控制方式的选择24-25
• 2.3.2 变量调节方式选择25-26
• 2.4 系统方案确定26-28
• 2.4.1 系统构成26
• 2.4.2 系统工作原理26-28
• 2.5 系统硬件设备选择28-31
• 2.5.1 微控制器的选择28-29
• 2.5.2 参数输入设备选择29
• 2.5.3 显示器件的选择29-30
• 2.5.4 传感器的选择30
• 2.5.5 流量执行器的选择30-31
• 2.5.6 声光报警元器件选择31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 硬件系统原理及设计32-46
• 3.1 系统硬件构成32
• 3.2 微控制器及外围电路设计32-34
• 3.2.1 芯片选择33
• 3.2.2 单片机外围电路33-34
• 3.3 传感器及其电路设计34-37
• 3.3.1 转速传感器34
• 3.3.2 位移传感器34-35
• 3.3.3 流量传感器35-36
• 3.3.4 液位传感器36-37
• 3.4 人机交互器件及其电路设计37-41
• 3.4.1 液晶显示模块37-40
• 3.4.2 键盘输入40-41
• 3.5 执行器及其驱动电路设计41-42
• 3.5.1 器件选择41
• 3.5.2 驱动电路设计41-42
• 3.6 声光报警电路设计42-43
• 3.7 系统电源电路设计43-44
• 3.7.1 变压器降压电源43
• 3.7.2 基于三端稳压器LM7805 的降压电路设计43-44
• 3.8 控制系统电路板44-45
• 3.9 本章小结45-46
• 第四章 变量喷施系统软件设计46-56
• 4.1 应用程序的结构46
• 4.2 初始化模块46-47
• 4.3 人计交互模块47-49
• 4.3.1 液晶显示模块47-48
• 4.3.2 键盘扫描模块48-49
• 4.4 传感器信息读取与处理49-51
• 4.4.1 转速流量计算模块49-51
• 4.4.2 模数转换模块51
• 4.5 流量控制模块51-54
• 4.5.1 滞环控制法51-52
• 4.5.2 流量比较模块52
• 4.5.3 数模转换模块52-54
• 4.6 声光报警模块54
• 4.7 控制系统主程序模块设计54
• 4.8 本章小结54-56
• 第五章 系统调试及实验56-62
• 5.1 系统软硬件测试56-59
• 5.1.1 测试目的及内容56
• 5.1.2 测试方法56
• 5.1.3 测试条件56
• 5.1.4 测试步骤56-59
• 5.2 控制实验59-61
• 5.2.1 实验目的59
• 5.2.2 实验装置59
• 5.2.3 实验内容59-61
• 5.2.4 误差分析61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 创新点62-63
• 6.3 展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

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