分布控制的乘坐式仿形采茶原型机研制与试验

• 作者: 赵润茂 卞贤炳 陈建能 董春旺 武传宇 贾江鸣 毛明 熊永森
• 来源期刊: 茶叶科学
• 学科: 农学
• 关键词: 采茶机 仿形 分布式控制 快速控制原型 非线性跟踪微分器
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 研究报告|Research Paper
• 页码范围: 263-276
• 页数: 14页
• 分类号: S571.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-369X.2022.02.010

摘要

为提高茶鲜叶采摘机械的自动化水平以及采摘完整率,降低采茶机系统开发成本,缩短开发周期,本研究提出了机采茶蓬面割刀自动仿形方法和分布式快速控制原型机低成本开发方法,研制了仿形采茶样机,并开展室内和田间试验.仿形采茶机采用超声波传感器,感知往复式割刀与茶树蓬面间的距离信息,通过丝杆实现仿形传动;利用Hampel滤波和低通滤波算法对距离信息在线预处理,剔除叶间空缺和割刀振动对茶蓬面真实高度估计的影响.为避免PD控制中数字差分对信号噪声的放大,设计了基于非线性跟踪微分器的仿形控制律PNTD.基于CAN总线网络和代码生成技术,实现多执行单元的分布式快速控制原型机并开展试验,室内多次阶跃测试结果表明,系统响应最大峰值时间为0.14 s,最大超调量为3.6％;田间试验结果表明,割刀覆盖区嫩梢平均采收率92.01％,芽叶完整率82.6％,杂质率6.4％,一芽三叶及以下嫩梢占87.91％.研制的分布式控制仿形采茶原型机作业有效,所采茶鲜叶满足大宗茶机采技术标准和后续加工工艺要求.