双变量施肥液压调速系统的设计及仿真

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1、２０１４年３月机床与液压Ｍａｒ２０１４第４２卷第５期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０５０２３双变量施肥液压调速系统的设计及仿真吴金林１，张立新１，喻俊志２，王卫兵１，张家华１（１石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子８３２００３；２中国科学院自动化研究所，北京１００１９０）摘要：为了实现精准施肥，提高双变量施肥液压调速系统的稳定性，设计了基于ＰＬＣ与液压马达的双变量液压无级调速变量施肥系统。以液压油路的稳定性和排肥槽轮机构驱动控

2、制方法为研究重点，建立了数学模型和液压系统仿真模型。为了更好控制施肥精度，在液压油路中增加了液压稳压环节和液压压力传感器；根据数学模型，采用ＰＩＤ控制算法对传动误差进行补偿，并在不同ＰＩＤ控制参数下对系统进行仿真。通过分析比较，该仿真结果符合实际运行情况，对双变量施肥液压调速系统分析和实验有一定的理论指导意义，并当ＰＩＤ的参数为Ｋｐ＝１０，Ｋｉ＝００８，Ｋｄ＝８时，液压马达转速输出曲线可以满足精准施肥的精度要求。关键词：量施肥；数学模型；液压调速；仿真中图分类号：Ｓ１２６；Ｓ７７６２４＋１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（

3、２０１４）５－０８０－５ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｌｅｅｐｌｅｓｓＳｐｅｅｄＲｅｇｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＢｉｖａｒｉａｂｌｅＦｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ１，１２１１ＷＵＪｉｎｌｉｎＺＨＡＮＧＬｉｘｉｎ，ＹＵＪｕｎｚｈｉ，ＷＡＮＧＷｅｉｂｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉａｈｕａ（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｉｈｅｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｉｈｅｚｉＸｉｎｊｉａｎｇ８３２００３，Ｃｈｉｎａ；２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡ

4、ｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｌｅｅｐｌｅｓｓｓｐｅｅｄｓｙｓｔｅｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒａｂｉｖａｒｉａｂｌｅｆｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＰＬＣ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｌｅｅｐｌｅｓｓｓｐｅｅｄｓｙｓｔｅｍａｎｄｅｖｅｎｔｕａｌｌｙａｃｈｉｅｖｅｐｒｅｃｉｓｅｆｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇ．Ｗｉｔｈｐａｒｔｉｃｕｌａｒｅｍｐ

5、ｈａｓｉｓｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ，ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｌｅｅｐｌｅｓｓｓｐｅｅｄｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｍｏｒｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｌｅｅｐｌｅｓｓｓｐｅｅｄｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｓｔａｂｌｅｏｉｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｏｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｅｎｓｕｒｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅ

6、ｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｌｅＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｒｒｏｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｌｅｅｐｌｅｓｓｓｐｅｅｄｓｙｓｔｅｍｗａｓｔｈｅｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｂｌｅ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｓｏｍｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｕｉｄ

7、ａｎｃｅｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｔｉｃｉｐａｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｌｅｅｐｌｅｓｓｓｐｅｅｄｓｙｓｔｅｍ．ＩｔｉｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅＰＩＤｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｃｈｏｓｅｎａｓＫｐ＝１０，Ｋｉ＝００８，Ｋｄ＝８，ｔｈｅｆｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｉｌｌｂｅｓａｔｉｓｆｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｉｖａｒｉａｂｌｅｆｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇ；Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ；Ｓｌｅｅｐｌｅｓｓｓｐｅｅｄｓｙｓｔｅｍ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ２０世纪后半叶，世界农业

8、迅速发展基本是靠大品品质、降低化学物质使用、保护农业生态环境［１－６］量化肥与农药等资源的投入获得的，其中化肥的投入的目的。约占３０％。我国近五年来化肥使用量成百万吨增加，国内外在电控机械无级变速器型、电控