悬挂式农机具电液智能系统研发应用

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摘要：我国农机的零部件基本上均是纯机械化的，会导致农机无法根据不同的环境进行调整，从而无法提升工作效率。因此，我国的研发人员针对悬挂式农机具的部件，设计了机电液智能系统装备，主要是基于单片机控制比例阀的液压驱动调速技术和提升手柄控制系统的设计，实现了对悬挂式农机具的智能化控制。

关键词：悬挂式农机具；电液智能系统；控制系统

随着我国农业科技的不断发展，我国对农机具提出了更高要求，也提出了农机具部件控制系统智能化的要求。目前，我国对于悬挂式农机具智能化的研究处于稚嫩阶段，主要原因是悬挂式农机具的工作部件以纯机械为主，运转效率与速度相关联，无法进行有效调整。为此，本文研究了机电液智能系统，为农机具的智能控制化提供了新的思路。

1系统总体设计

本系统将由微处理器模块、驱动器模块、速度传感器反馈模块、液晶屏显示模块、动力输出电液系统模块及提升手柄控制系统模块组成。本系统微处理器模块以STM32F103单片机主控单元为核心，通过输出PWM信号来控制由DRV8412为主芯片的比例阀驱动电路，实现比例方向阀的液压驱动调速。速度传感器能够将农机具马达的转速表现出来，从而促进农机具对速度的调控。液晶触摸屏能够反映出农机的各项工作指标，以及对各项工作进行智能化的控制。动力输出电液系统的作用是将农机的动能转化为对液体的压力。提升手柄控制系统能够自动调节悬挂式农机具的升起和降落。

2系统硬件设计

系统硬件主要包括信号输入单元、驱动控制单元、显示单元、液压机械连接单元及通信设计。单片机STM32F103控制信号的输出以及驱动，通过控制方向阀的电流方向和电流大小能够实现对农机具方向阀的控制。驱动控制系统能够反馈方向阀的电流方向和电流大小，并能够根据工作的实际情况起到控制与维持电流大小、方向的作用。

2.1比例方向阀驱动控制电路设计

由主控单元输入信号并调控信号，从而对农机具的方向阀进行控制。在对比例方向阀进行驱动控制时，要将相关的信息输入到单片机，从而在农机具运行的过程中能够通过电脚的方向观察主机核心设备的状态。本比例阀驱动电路模块中，相关的驱动芯片采取的是“双路全桥”式的工作模式，能够对称性地提供电气的信息。比例方向阀的输入引脚可以与控制信号的引脚相结合，从而实现输入信号直接控制比例方向阀的工作。当主芯片出现工作故障时，能够第一时间解决问题。例如：当出现电流或者温度过高的情况时，能够通过删除电极解决问题。

2.2液晶屏显示模块设计

电液智能化控制系统的选择为DMT80600T104液晶触摸显示屏。该显示屏的好处是安全、可靠、耗电低，且在此显示屏上能够显示出农机具的工作状态信息。DMT80600T104液晶显示屏通过与农机具的信息端连接，将农机具的工作信息显示到屏幕上。显示屏上的信息包括“实时速度”“实时方向”“设置速度”“设方向”。农机具的操作人员能够通过显示屏控制农机具的速度、方向等。

2.3动力输出电液系统设计

悬挂农机具的电液智能化控制系统中，最重要的是动力输出系统，因为动力输出系统决定了农机具的工作效率。为此，要通过搜集农机具的动力、速度、控制参数，设计动力输出系统。其中，悬挂农机具的液体泵为主要的动力来源，因此要将传统悬挂农机具的机械能转化为液压能。悬挂农机具的动力输出轴和液压油泵输出轴的连接方式采用伸缩型十字轴式万向联轴器，主要包括万向节、轴套及轴承，能够平稳地为农机具提供液压能。

2.4提升手柄控制系统设计

提升手柄控制系统的设计直接关系到电液智能化的协调性。首先要确定液压能相关的参数，从而设计手柄控制系统。手柄控制系统主要由电动缸、Y型推拉杆、U连接板和液压手柄组成。电动缸为智能手柄控制系统的指挥部分，不仅可以使指挥系统简单化，也能够提升指挥系统的准确度。手柄控制系统的实际工作中，电动缸能够自动将它输入的信号进行正反处理，从而促使智能手柄能够做出相应的应答。

3系统软件设计

电液智能化控制系统的驱动软件部分在KeiluVi-sion5开发环境中开发，自上而下地对系统进行设计。在程序设定上，要收集相关信息，并要对显示屏进行初始化处理。各个程序软件都独立存在，同时又相互连接、相互影响、相互制约。比例方向阀控制运用STM32F103单片机主控单元的定时器工作模式，通过改变方向阀上的电流大小和方向实现对比例方向阀的控制。液晶屏显示通过与单片机连接完成相应的指令。主控单元通过控制电动缸的正反翻转提升悬挂臂，从而实现悬挂农机具位置的改变。

4实验

将五征TA354型拖拉机的机械能转变为液压能，对悬挂农机具4U-170马铃薯收获机作为负载进行试验。实验结果表明，本次对于悬挂农机具的设计是成功的。目前，悬挂式农机具电液智能系统已经应用于农业，改变了传统悬挂式农机具不准确、不智能的缺点，明显提升了我国的农业收量效率。

5结语

本悬挂农机具电液智能化控制系统设计在动力输出轴提供动力的作用下，液压马达转速可通过调节PWM信号占空比的改变实现智能化控制。工作部件工作时对动力输出轴产生反馈作用力，需要增加反馈系统自动监控农机工作部件的工作状态，构成闭环控制系统，从而实现系统的自动调节。

参考文献

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作者：玉河 单位：广西电力职业技术学院