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基于ARM9嵌入式系统的联合收割机负荷反馈控制系统的研究

汤碧翔  
【摘要】: 联合收割机作为重要的农业生产装备广范地应用于我国农业生产中。它的使用极大地减轻了农民的劳动强度,并提高了农业生产的效率。但是在我国联合收割机的故障率高,可靠性差等问题仍然存在,并且大部分问题都是由于收割机负荷过大导致的。而负荷的大小受车速的影响很大,因此研究根据负荷反馈自动调整车速的控制系统很有必要。目前基于ARM的嵌入式系统广泛应用于各种智能控制系统中,并起着非常重要的作用。因此,本文以ARM9嵌入式处理器和Linux操作系统作为控制核心,介绍了联合收割机负荷反馈控制系统的设计。 在本文中,负荷反馈控制系统的硬件设计被分为六大模块,包括核心控制模块、转速传感器模块、模拟量传感器模块、步进电机调速控制模块、声光报警模块、人机交互模块。并以S3C2410A处理器作为核心控制器,详细分析了各个模块的结构及设计方法,构建了负荷反馈控制系统的硬件平台。 在系统软件设计方面,主要完成两个方面的设计内容:分别为硬件驱动软件的开发和系统应用软件设计。针对硬件驱动软件的开发,主要实现IO口控制、AD采样和EINT触发三类硬件资源的驱动程序开发。并针对AD采样和EINT触发这两类输入信号,设计了相应的滤波算法以保证应用程序能准确获得采样值。针对应用软件,主要设计了系统的控制算法。通过对实验数据的研究和现场控制的经验,确定了滚筒转速和车速之间的关系,并设计了以滚筒转速和滚筒转速变化率为输入量,步进电机调速控制脉冲为输出量的二维模糊控制器。通过MATLAB计算了所有输入情况下的输出值,并建立了模糊控制查询表,使得处理器可以根据传感器采集回来的滚筒转速信号直接查表输出相应的步进电机控制量,降低了处理器的计算负担并提高了控制效率。 系统调试及仿真表明,该控制系统的软硬件设计合理,控制算法有效,收割机可以根据负荷情况自动调整车速,实现负荷反馈控制。


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