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设施农业温室大棚弯管机智能控制技术的现状与展望

2019-07-19 13:50:07

温室系统是一种多输入、多输出、强祸合的复杂系统。温室中影响作物生长发育的主要环境因子包括温度、水分、光照、土壤、空气(如二氧化碳、氧气等)、生物条件等。这些环境因子都是时变量,其变化没有规律可循且难以进行预判,另外这些环境因子变量是相互作用、相互祸合的,难以用数学模型表述,这些问题都对温室控制带来了很大的难度。其中温湿度的变化对温室植物生长的影响较大,且祸合程度较大,目前,大部分研究集中在温湿度的控制上图。

农业温室大棚控制技术总体经历了定值开关控制、PID控制和智能控制3个发展阶段。定值开关控制可以细化分为手动控制和自动控制,是一种不考虑温室控制滞后性和惯性的简单控制方法,在实际控制过程中存在精度低、静态误差大、超调量大、振荡明显、耗能大等问题,从而无法达到理想的调节效果。PID控制是目前应用领域较广泛的控制方法,控制过程包括比例、积分、微分3个环节。一般情况下,温室系统中PID控制方法相比开关控制可以取得较好的调节效果。然而,PID控制对研究对象数学模型要求较高,使得在温室环境控制系统中难以发挥其优点因。

智能控制是指使用类似于专家思维方式建立逻辑模型,模拟人脑智力的控制方法进行控制。智能控制具有下列优点:(1)可以不完全依赖工作人员所具有的知识水平;(2)可以预测温室环境的变化状态,提前作出预判断,从而尽可能解决温室大滞后的问题;(3)由于其全局统筹控制同,可以解决各设备在进行调节时相互协调的问题,进而减少控制系统的超调和振荡;(4)可以实现自适应控制功能,根据作物的生长状态、环境参数的变化状态和各调节单元的运行状态自动调节作物的生长环境,实现较优生长。智能控制较大进步是将先进的控制算法加以应用,进而能够确保控制系统的稳定运行和控制精度,且具有良好的鲁棒性,非常适合解决温室的环境调控问题。

自20世纪90年代开始,智能控制成为温室内环境控制的热门研究方向,发展十分迅速。智能控制是传统控制理论阶段的产物,虽然其理论体系不如过去简单的控制理论完善,但已经在各个领域的应用上取得了令人瞩目的成果。特别是在传统控制方法难以解决的复杂控制系统方面(如本研究的温室大棚智能控制系统),其优点非常突出。智能控制方法主要包括模糊控制、神经网络控制、专家控制系统、遗传算法、仿人智能控制等。模糊控制方法、神经网络控制方法及专家控制方法作为设施农业温室大棚智能控制方法相继应用于温室控制系统中网。

大棚弯管机弯管是工业领域应用广泛的重要零部件。弯管处是管道的关键部位。工业生产中很多管道输送网络都要求能承受高温、高压,当管道内的流体转弯时,会对弯管凸边型成较大冲击,在弯管凹边一侧反而型成减压区。

传统弯管加工工艺会造成凸边管壁受拉减薄、凹边管壁受压增厚,从而出现弯管受力大的地方薄弱、受力小的部位反而变厚的不合理现象。这一工艺缺陷是弯管爆裂问题的重要原因之一,也是引发爆炸、火灾等恶性后果的隐患。

弯管机采用触荧幕加数控模组,对话式操作,程式设定简便容易,床身结构稳固,不易变形,弯管机弯管角度稳定,重复精度达±0.1°,具有功能多、结构合理、操作简单等优点.弯管机是一种用于管道安装的轻便型现场施工液压机具,具有小巧轻便、移动方便、可解体等特点。弯管机适宜冷弯各类无缝钢管,弯管机除了具备弯管功能外,解体后还能将油缸作为液压千斤顶使用,弯管机具有功能多、结构合理、操作简单、移动方便、安装快速等优点,主用于电力施工,锅炉、桥梁、船舶、家俱,公铁路建设,装潢等方面的管道铺设及修造。

弯管机传动主轴装配时直接从机头上部插入,安装准确,维护方便,弯管主轴与传动链轮整体锻造,整体加工,整体滚齿,无键连接,受力均匀,由双油缸驱动,弯管过程中,转臂在接近弯曲设定的角度前液压系统自动节流缓冲,提高了弯曲精度,快速复位,返回过程中接近始点设有节流缓冲,提高了复位精度和工作效率,从而提高弯管机的生产效率。

大棚弯管机是指用于弯管的机器还能做千斤顶用,大致分为数控弯管机、液压弯管机等,应用于电力施工、公铁路建设、桥梁、船舶等方面管道铺设及修造。

在大棚弯管机测控系统中,需要多处应用到位移传感器,用于测量检测相关位移量,比如Y轴送料实际行进位移,液压控制进退刀位等等,因此位移传感器的选择尤为重要。在本系统的设计中,主要选择了霍尔式位移传感器,下面对霍尔传感器进行简单的介绍。

即在某种金属或半导体薄片两端通以控制电流I并在垂直于薄片平面的方向上施加一磁感应强度为B的磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上将产生一电势U。霍尔效应是由于运动电荷受磁场中洛伦磁力作用的结果,所产生的霍尔电势U与控制电流J及磁感应强度B之间的关系为式中:

为了提高霍尔元件的灵敏度,要求要Ph大,d要小。由于半导体的Rh比金属的要大得多,因此通常采用半导体制作霍尔元件。由上式可见对于给定的霍尔元件(即Ph),若保持控制电流,不变,则只须改变磁感应强度B的大小就可改变输出电压Uh的大小。霍尔位移传感器就是通过改变永磁体与霍尔元件的相对位置,即改变B的大小来改变Lr,从而实现了位移与输出电压之间的转换。

全自动高配弯管机是一种运用范围十分广泛的机器全自动高配弯管机是一种运用范围十分广泛的机器,小到冰箱的一个小小的零部件,大到地下管道的弯制。全自动高配弯管机一直在创新,新型全自动高配弯管机提供先进的功能性和许多可以帮助工人有效地运行机器的特性,掌握新的机床控制特性的操作工人可以利用这些功能来提升效能。工件模具规格存储器:新型CNC全自动高配弯管机大多有一个共同特点。

对于全自动高配弯管机的脱机编程,全自动高配弯管机脱机编程可以节约准备时间,因为工人不必编制零件加工程序;零件程序可由技术人员编制并下传给全自动高配弯管机。


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