《土槽台车测控系统的设计开题报告》.doc

 本科生毕业论文（设计） 开题报告题 目:土槽台车测控系统的设计姓 名:曾浩学 院:工学院专 业:交通运输班 级:交通运输114班学 号:指导教师:鲁植雄职称:教授2015 年 03 月 01日南京农业大学教务处制 本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献） 课题意义 数字控制土槽试验台车系统属于室内大型实验设备，采取土槽固定不动，试验台车（包括试验装置、测试系统和控制系统）在土槽轨道上运动的方式，是农业机械化教学、科研的一台必备实验设备。该系统主要由盛装土壤的土槽（26m×2.5m×1.5m）、试验台车、数字控制系统和车载测试系统等组成。测试系统通过集成在台车上的计算机、总线控制器、数据采集卡、传感器组、信号处理装置、电控装置以及摄像监视装置、以及相应的控制软件实现计算机与实验装置之间通信、实时采集试验数据、打印等。测试系统包括PLC系统、总线控制器、数据采集卡、传感器组、信号处理装置、以及摄像监视装置、实现计算机与实验装置之间通信、实时采集试验数据、存储、打印，提供台车的信息，监测台车的工作参数。测试系统原理土槽试验台车的测试系统用于完成各类农业机械试验过程中各种待测参数的获取、数据采集、记录、处理分析及打印过程。根据被测信号的种类和特点,采用数据采集卡对速度、力、转矩、位移、脉冲等信号进行采集,并在工控机中实现数据的存储和处理。 国内外研究概况及前景 从1889年“土槽”概念模型的提出到20世纪末，国内外土槽试验研究主要集中在农田机械和越野车辆等领域进行。21世纪初，世界各国掀起了新一轮行星探测热潮。车轮与松软土壤相互作用的地面力学被广泛应用于行星探测车结构设计、性能评价、仿真分析等诸多方面，是目前深空探测的一个研究热点和难点。由于实车实地试验条件不具备，土槽试验是目前研究行星探测车辆轮地作用特性唯一有效的试验手段。国外行星探测活动开展较早，土槽试验研究的经验相对成熟，从20世纪90年代末开始许多单位就相继开发了具有较高精度的行星探测专用土槽试验系统，并广泛开展了试验和理论研究。国内行星探测活动相对滞后，专用土槽试验系统是随着“嫦娥探月工程”的实施于最近几年才逐步建立起来的，目前公开报道建有深空探测专用土槽试验系统的只有哈尔滨工业大学、吉林大学和北京航空航天大学等三所高校。专用土槽试验系统在行星探测研究中的应用代表了目前土槽试验技术发展的最高水平。 日本东北大学土槽试验系统 1996年，为了适应无人控制中小型行星探测车的研究需要，日本东北(Tohoku)大学空间机器人实验室(SRL)在日本空间发展研究所(NASDA)、航空航天实验室(NAL)和宇航协会(ISAS)等机构的联合支持下，开发了轮地相互作用测试系统嘲(见图1)。该系统主要由驱动单元、传动单元及数据采集传感器组成，可分别进行车轮前进和侧偏力 学性能测试：通过在车轮上安装应力传感器可进行应力分布测量， 在此基础上进行土壤参数的估计。该实验室还研制了多种整车测试系统，用于整个探测车基于滑转率的控制和动力学研究：不仅可以分析整车运动过程中的力学特性和爬坡性能，还可进行整车转向的力学性能分析和试验。图1 日本东北大学土槽试验系统 参考文献 [1] 田小锋，姜乐华，聂晓辉.车辆地面力学土槽试验技术研究进展.长沙.国防科技大学交通运输工程系， 2013. [2] 于艳1’2，尚书旗2，刘晓红2.基于PLC的农机试验土槽控制系统的设计(1．沈阳.沈阳农业大学工程学院；2．山东青岛.青岛农业大学，),2011 研究的目标、内容和拟解决的关键问题 研究目标 控制系统可靠性高，手动控制和自动控制切换灵活，人机界面交互性好，监视传输及时、流畅。测试系统功能齐全，模块化、智能化，传感器灵敏可靠，输入输出端口直观有序。试验数据土槽试验台车的测试系统用于完成各类农业机械试验过程中各种待测参数的获取、数据采集、记录、处理分析及打印过程。根据被测信号的种类和特点,采用数据采集卡对速度、力、转矩、位移、脉冲等信号进行采集,并在工控机中实现数据的存储和处理。 mm） 1170 轮距（mm） 2700 牵引电机功率 22 kW（Y180L-4） 额定转速 1470 r/min台车前进速度 0-10 km/h，无级调速 动力输出轴功率 7.5kW（Y132M-4） 动力输出轴转速 1000 r/min, 无级调速 液压提升 分置式 耕深调节方式 高度调节，位置调节，浮动控制 液压悬挂机构 三点悬挂，2类 提升能力 10kN 测试农具深度调节范围 -200~500 mm 研究内容 农机实验土槽控制系统软件部分设计主要基于PLC电控系统的编程思路。根据实验要求，土槽试验控制设有两种方式：手动控制和自动控制