试析连续可变量喷雾系统实验建模及喷雾流量控制方法研究

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1、江苏大学硕士学位论文连续可变量喷雾系统实验建模及喷雾流量控制方法研究姓名：李坤申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：邱白晶20100601江苏大学硕士学位论文摘要以开发新型精确变量喷雾装备为目标，构建了以电动比例调节阀为连续变流器件的连续可变量喷雾系统。为使该变量喷雾系统能够稳定、快速、准确的实现变量喷雾，本文从开环控制和闭环控制两个方面对连续可变量喷雾系统进行研究。主要研究工作包括以下几个方面：(1)开环控制为使连续可变量喷雾系统用于调流变量喷雾试验研究，完成测流和调流两个标定实验。调流标定实验发现，连续可变量喷雾系统含有回程误差，回程误差为26．2％。实验得出了系统开环控制的

2、阶跃响应特性和稳态精度，结果表明：在6种阶跃幅值At2=(1，2，3，3．5，4，4．3)条件下，系统上升时间的最大值为0．87s，表明系统响应速度与现有的调压变量喷雾系统相当：系统上升时间、峰值时间和超调量都表现出幅值相关性，说明系统属于非线性系统。因此对此类变量喷雾系统的控制方案和控制设计必须考虑非线性问题。同时，由于系统含有回程误差，导致系统开环控制的稳态精度不高，为了提高稳态精度，需要进行闭环控制，为此首先需要建立连续可变量喷雾系统的数学模型。(2)实验建模实验测得了阶跃幅值u∈f5，30]，步长h=l的26条阶跃曲线，实验发现当阶跃幅值UEf5，14]时，系统不含有超调；当阶跃幅

3、值UEf15，30】时，系统含有超调。因此，本文根据系统有无超调，将系统分为两部分进行建模。建模的任务主要包括两部分内容：①模型结构的辨识；②模型参数的辨识。本文采用AIC(AkaikeInformationCriterion)定阶法给出了系统模型阶的辨识，采用最小二乘法给出了系统模型参数的辨识，最后采用Matlab仿真对模型进行了验证。结果表明：系统不含超调部分可用一阶模型表示，系统含超调的部分可用四阶模型表示，且系统含有纯滞后环节，纯滞后时间为1．13s。(3)闭环控制依据所得连续可变量喷雾系统模型，完成了闭环控制器的设计及仿真工作。本文进行了常规PID控制和Smith预估控制两类控制

4、器的设计，完成了控制器参数的整定工作。并采用Simulink仿真对常规PID控制和Smith预估控制进行了对比。结果表明：在稳态精度方面，PID控制和Smith预估控制均可满足控制要求；在动态响应方面，Smith预估控制从上升时间、峰值时间、超调量三个动态指标都优于常规PID控制。关键词：变量喷雾响应特性实验建模流量控制AbstractAimedatdevelopinganewtypeofprecisevariable·ratesprayingequipment,avariable_ratecontinuoussprayingsystemwithelectricregulatingvalv

5、eascontinuousconvertorwasestablished·Tomakethissystemcanworkstably,fastandaccurately,open-loopcontrolandclosed-loopcontrolmethodswerebothstudied．Majorworksareasfollows：(1)Open-loopControlTomakethisvariable-ratecontinuoussprayingsystemc姐beusedinthe联粒砌offlow-regulationvariable—ratesprayin岛twocalibra

6、tionexperimentsofflow．呲as聪mcntandflow．regulationwereconducted．Hysteresiserrorwas26·2％，whichfoundintheexperimentofflow．regulationcalibrating,．Inthecalibratingexperiment，step佗spcm∞char乏屺tcristicandsteadystateaccuracyofopen-loopcontrolwerederived．Theresultsshowthatmemaximmnfi∞缸eis0．87secondinthecondi

7、tionofsixstepamplitudeAQ=(1，2，3，3．5，4，4．卸，whichindicatestherespondvelocityWascomparablewiththerespondVelocny0fpressu陀．regulatevariable-ratespraysystem．Therisetime，peaktimeandovershootshowcon坝a1函嘶withtheamplitude，