电驱动全自动蔬菜移栽机恒速直线行进控制方法研究_文天拟.pdf

2025年 第12期 第47卷 农 机 化 研 究 Journal of Agricultural Mechanization Research Vol 47 No 12 Dec 2025 电驱动全自动蔬菜移栽机恒速直线行进控制方法研究 文天拟 赵晓琪 张若瑜 曲广一 钟 霞 杨启志 江苏大学 农业工程学院 江苏 镇江 212013 摘 要 蔬菜全自动移栽机在恒速直线行驶时的状态对其栽植性能有重要影响 若行驶时受路面状况影响导致速度波动 大 行驶路线不直 则容易产生栽植株距不稳定 自动栽植时偏离土垄等问题 为此 基于课题组试制的电驱动全自动移 栽机样机 对双轮毂电机驱动下的移栽机恒速直线行进控制方法进行了研究 根据茄果类蔬菜穴盘苗温室移栽的农艺要 求确定了移栽机的栽植频率和行进控制策略 对控制策略进行理论分析 制定了一种交叉耦合控制策略结合PID算法的 控制方法 基于此方法 使用MatLab Simulink对移栽机两轮毂电机在理想行驶状态 不规则路面激励和出现路面突加阻 力时的转速变化与转速差情况进行了仿真分析 并开展样机田间试验 结果表明 在45株 min和60株 min的栽植频率 下 栽植成功率分别为97 2 和95 8 栽植株距变异系数分别为3 82 和3 89 与未使用该控制方法相比栽植成功率 更高 株距更稳定 可满足轮式移栽机在温室等设施内移栽作业的要求 也可为后续类似农业装备的研发设计提供技术与 理论依据 关键词 蔬菜全自动移栽机 直线行进控制 恒速控制 电驱动轮式 Simulink仿真 中图分类号 S24 S220 1 文献标识码 A文章编号 1003 188X 2025 12 0053 08 DOI 10 13427 j issn 1003 188X 2025 12 007 收稿日期 2024 05 09 基金项目 江苏大学农业装备学部重点项目 NZXB20210101 江苏省 高等学校基础科学 自然科学 研究项目 20KJB416009 作者简介 文天拟 1998 男 南京人 硕士研究生 E mail 13770756433 163 com 通信作者 杨启志 1974 男 江苏徐州人 教授 博士生导师 E mail yangqz ujs edu cn 0 引 言 蔬菜是我国人民日常生活中必需的农产品 近年 来种植面积不断增加 其中设施内蔬菜种植面积和产 量占有较大比重 1 蔬菜的种植广泛采用育苗移栽的 方式 费时费工 使用移栽机械代替人工来完成温室等 设施内蔬菜苗的移栽将成为主要趋势 中小型设施内 地面较平整但空间有限 适合使用小型的轮式全自动 移栽机 且为了防止内燃机驱动产生的废气污染设施 内空气 应采用清洁的电驱动移栽机 轮式电驱动全自动蔬菜移栽机作业时能否保持恒 速直线行进 是保证其栽植质量的关键 移栽机行进 速度的恒定对栽植前后株距有直接影响 而保持直线 行驶不仅可保证栽植行株距的均匀性 而且可以有效 减少人工对移栽机行进方向的调整频率 降低操作人 员劳动强度 同时便于后续进行田间管理和机械化收 获作业等 直流无刷轮毂电机驱动是轮式电驱动的常见形 式 以后轮双轮毂电机驱动的移栽机要保持恒速直线 行进 关键在于使轮毂电机转速稳定 且双轮毂电机能 实现转速同步性的控制 目前 一些学者进行了部分 相关研究 李琳 2 采用RBF PID算法实现了较好的无 刷直流电机的伺服控制效果 平昭琪 3 4 研究了无刷 直流电机在传统PID控制下的伺服效果 王创 5 建立 了双异步电机同步控制仿真模型 研究交叉耦合控制 策略的效果等 但是 基于全自动移栽机的相关研究 较为匮乏 为此 课题组试制了1台小型电驱动轮式全自动 蔬菜移栽机 根据设施内茄果类蔬菜的种植农艺确定 移栽机的作业行进控制要求 研究使其保持恒速直线 行进作业的控制策略 并基于Simulink仿真试验和样 机田间作业试验来验证该控制方法的可行性 为电动 轮式全自动蔬菜移栽机的设计提供参考依据 1 样机结构 行进控制要求与速度分析 1 1 移栽机样机结构 本文研制的穴盘苗全自动移栽机样机结构如图1 所示 6 7 该机可实现自动取苗 投苗 完成穴盘苗 的栽植 并可由遥控器进行远程控制 实现移栽机行 进速度与转向的调整 适用于中小型的温室设施 移栽机样机的行走采用轮式行走装置 由后轮双 35 第47卷农 机 化 研 究第12期 轮毂电机驱动 具有移动平稳 速度和方向易控制 能 耗小等优点 虽然对路面要求较高 但是温室设施内 路面较为平坦 可以充分发挥其优点 1 2 移栽机行进控制要求 根据设施内茄果类蔬菜移栽种植的农艺要求 本 文设计的移栽机栽植频率分两挡可调 如表1所示 1 控制柜 2 分苗装置 3 取苗装置 4 移箱进给装置 5 机架 6 栽植器 图1 移栽机样机结构 Fig 1 Structure of the transplanter 表1 栽植频率与株距要求 Table 1 Requirements for planting frequency and plant spacing 挡位栽植频率 株 min 株距 mm 45 250 60 250 为使移栽机能在不同栽植频率下满足栽植株距 的要求 对移栽机的行进作业提出以下控制规则 1 移栽机在不同栽植频率下工作的行驶速度 进 行栽植工作与非工作时的行驶速度不同 应能够根据 不同工况进行调整 2 移栽机在恒定的栽植频率下 为保证栽植株距 的均匀性 前进速度应尽量保持恒定 或仅在小范围 内波动 3 移栽机工作时需沿着田垄行进 要求其在行进 时能保持直线 尽量减少或避免人为调整 1 3 移栽机速度分析 本文移栽机设计时所选用的驱动方式为后轮轮 毂电机直接驱动 行驶速度v可用轮毂电机的转速来 表示 行驶速度和路程的计算公式为 v 2 rn 1 s vt 2 式中 n为后轮轮毂电机转速的数值 单位r min r为后轮轮胎半径的数值 单位mm 取r 190 s为移 栽机行驶路程的数值 单位mm t为运动时间的数值 单位s 计算时取t 1 当t 1时 移栽机行驶的距离可由栽植频率与株 距计算得出 s 株距 栽植频率 1 结合式 1 与 式 2 可得到与移栽机行驶速度相对应的后轮转速 具体数值如表2所示 表2 移栽机工作状态后轮转速表 Table 2 Rear wheel speed of transplanter under working state 栽植频率 株 min 株距 mm 后轮转速 r min 45 250 9 0 60 250 12 1 除满足栽植频率工况要求的行驶速度外 移栽机 还应有非工作状态下的前进与后退速度 取正常前 进时的转速为20 r min 后退时的转速为12 r min 反 转 2 移栽机行进控制方法研究 2 1 行进速度控制方法 本文移栽机设计时所选用的驱动方式为后轮轮 毂电机直接驱动移栽机前进 忽略轮毂电机在安装与 传动时微小的误差 轮毂电机的转速即可视为移栽机 的行进速度 该移栽机所选用的轮毂电机为直流无 刷式电机 其转速n计算公式为 n U IR k 3 式中 n为电机转速 U为电枢电压 I为电枢回路 电流 R为电枢回路总电阻 k为感应电动势常数 为励磁磁通 8 由式 3 可知 当改变电枢电压 总电阻或磁通量 时 电机转速均会发生变化 改变电枢电压的调速方 式适用于在小于电机额定转速范围内平滑地调节电 机转速 改变总电阻的调速方式只能通过减小转速实 现平滑调节 可调范围相对较小 且会出现电机转速 高于额定转速的情况 9 改变磁通量的调速方式一般 通过串联附加电阻改变回路总电阻来实现 但实际操 作复杂 且只能进行有级调速 因此 本文采用调节 电枢电压的方式来改变轮毂电机的转速 进而调整移 栽机的行进速度 10 11 2 2 行进速度稳定性控制方法 为使电机的实际运动与目标运动要求尽量一致 普遍会采用速度反馈的思想 首先测量电机的实际 45 第12期文天拟等 电驱动全自动蔬菜移栽机恒速直线行进控制方法研究第47卷 输出值 然后与目标输出值做比较 得到两者之差 在 此基础上改变输出 修正偏差 进而使电机的运动与 目标运动方式最大程度上保持一致 其中 最为关键 的一步是在得到偏差后如何进行修正 使被控制量更 加接近理想值 对偏差修正的控制算法使用最为广 泛的就是PID控制算法 12 14 具有结构简单 可靠性 高 稳定性好且调整方便的优点 在PID算法中 首 先用输入的控制值r t 减去被控对象的输出测量值y t 得到反馈的误差信号 则 e t rin t yout t 4 其控制规律为 u t kp e t 1T i t0e t dt Tdde t dtnullnullnullnull nullnullnullnull 5 通过拉普拉斯变换 并进行适当的变形可得 G snull null kp 1 1T s TdSnullnullnullnull null 6 式中 kp为比例系数 Ti为积分时间常数 Td为微 分时间常数 因此 可通过调节比例 积分和微分3个校正环节 参数 进行系统响应的调节 其中 比例环节将输入 信号放大或缩小一定的比例后反馈到输出信号 当产 生偏差后控制器做出反应 对输出进行调整 以减小 偏差 积分环节将输入量进行时间积分后乘以一定的 比例增益作为输出信号 可有效地消除系统的静态误 差 微分环节可预测信号的变化趋势 使系统尽可能 早地对偏差进行纠正 加快响应速度 15 17 2 3 行进路线直线度控制方法 移栽机在工作时的前进路线应尽量沿田垄保持 直线 必要时进行微调即可 本文试制的移栽机前进 由后轮两个独立的轮毂电机驱动 它们之间没有机械 连接方式 因此保持移栽机行进时路线直线度的关键 在于两后轮轮毂电机转速的同步性控制 通过研究 目前自动控制领域中多电机转速的同步控制方法 选 定了一种交叉耦合控制策略 18 21 作为本文中移栽 机两台后轮轮毂电机的同步控制方法 交叉耦合控制的系统结构如图2所示 该控制方 式只适用于两台电机的控制场合 能将两台电机实际 转速之间的差值按比例反馈至两台控制器进行转速 的闭环调节 两电机之间的运动相互牵制 任一电机 的速度变化均会影响另一电机的运行状态 达到两电 机转速的同步性控制 22 23 图2 交叉耦合控制系统结构框图 Fig 2 Structure block diagram of cross coupling control system 2 4 整体控制方法的实现 本文中的移栽机以PLC作为核心控制元件 通过 PLC的数模转换扩展模块将PLC输出端子的数字量 转换为模拟电压 改变模拟电压值即可实现控制移栽 机轮毂电机转速 移栽机作业行驶时需要保持速度恒定 因此分别 使用PID控制器对两个轮毂电机转速进行控制 采 用SPEED信号输出模块对轮毂电机的转速进行测量 通过PLC高速计数输入点读取输出的脉冲频率并计 算得到当前轮毂电机转速作为反馈信号 从而实现 PID闭环控制 PID控制器对输入信号分别进行比 例 积分和微分计算 再由加法模块进行加权线性组 合 以获得输出的控制量 使用MatLab中的Control System Designer模块对PID参数进行了整定 目的是 加快响应速度同时减少超调量 整定的比例 积分 微 分参数分别为27 5 0 21 PID控制的参数变化敏感 容易受外界干扰 如果 只使用PID控制器分别对两个轮毂电机转速进行控 制 效果不稳定 遇到突加扰动可能造成两电机出现 较大转速差 最终使移栽机跑偏 因此 在PID控制 的基础上再引入交叉耦合控制策略 对两电机PID控 制器的反馈信号作差 使转速差作为附加反馈信号分 别按比例反馈至两个控制器 比例系数k1 k2需满足 的条件为 k1 1 k2 2 k1 k2 1null 7 式中 1与 2为两电机参考转速 本文中两电机转速应相等 故取k1 k2均为0 5 这种控制模式在两电机自身闭环基础上又增加了交 叉闭环 使两个电机的转速产生互相影响 增强了控 制系统的稳定性 3 移栽机行进控制系统仿真及结果 通过上述研究制定了一种交叉耦合控制策略结合 55 第47卷农 机 化 研 究第12期 PID算法的控制方法 接下来将通过MatLab Simulink 仿真模拟此种控制策略下移栽机后轮双轮毂电机在设 施内不同情况下的转速与转速差变化情况 3 1 仿真模型的建立 在Simulink软件中建立的仿真模型如图3所示 根据移栽机不同栽植频率输入对应的电机转速进行 仿真分析 验证所选用控制策略的正确性 24 25 其 中 Speed V模块的作用为将输入的速度按照所选用 电机与控制器的特性曲线转化为电压值 利用该电压 值控制电机输出转速 在实际工作中 地面的不平整 度会影响电机转速的输出 故利用白噪声模块模拟路 面不平整度 可对两轮毂电机分别施加强度不同的路 面激励 除此之外 移栽机在工作时还可能会出现某 侧车轮行驶路面的土壤阻力突然变大的情况 例如 单侧车轮压过较大的土块时 会对行驶速度与直线度 产生影响 此时可以将这种突加的外界阻力以阶跃信 号的方式施加在单侧车轮上 从而对其进行仿真 分析 图3 Simulink仿真模型 Fig 3 Simulink simulation model 3 2 交叉耦合控制结合PID控制的仿真结果 按照表2中移栽机在工作状态下所要求的轮毂 电机两挡转速分别进行仿真分析 每种工况速度下的 仿真分析包含在理想路面行驶 受到路面不平度影响 和路面出现突加阻力负载3种情况下电机运行的匀 速性及两电机运行的同步性仿真 当在理想路面行驶 即假设轮毂电机的运行不受 任何外界扰动 时 设定电机输入转速分别为9 0 12 1 r min 可得到电机转速曲线图和两电机转速差 曲线图 如图4所示 图4 理想路面电机转速情况 Fig 4 Ideal Road motor speed 由图4可知 在理想路面下行驶时 利用交叉耦 合控制策略结合PID控制方法 电机转速在经过短暂 的震荡之后可迅速按照输入转速保持稳定 几乎呈一 条直线 且两电机转速差恒为零 保持高度一致 接下来 利用白噪声模块对两轮毂电机分别施加 强度不同的路面激励 从而模拟路面不平度对电机转 速的影响 根据移栽机实际行驶速度要求 设定电机 输入转速分别为9 0 12 1 r min 可得到在不平整路 面下的电机转速曲线图和两电机转速差曲线图 如图 65 第12期文天拟等 电驱动全自动蔬菜移栽机恒速直线行进控制方法研究第47卷 5所示 图5 不平整路面电机转速情况 Fig 5 Motor speed on uneven road 由图5 a c 可知 当利用白噪声模块模拟路 面不平度对两轮毂电机分别施加强度不同的路面激 励时 电机的转速曲线与理想状态下相比会有一定的 波动 但整体与输入转速相差不大 速度稳定性较好 当设置转速为9 0 r min时 由图5 b 可知 两电机 的之间的转速差在 2e 03 2e 03 r min之间波动 差值非常小 两电机的转速保持同步 且电机转速输 出稳定在9 0 r min 当设置转速为12 1 r min时 由 图5 d 可知 两电机的之间的转速差在 4 0e 03 3 5e 03 r min之间波动 差值非常小 两电机的转速 同步性良好 且电机转速输出稳定在12 1 r min 仿 真结果表明 利用该控制方法可使移栽机行驶在凹凸 不平的土地上时两后轮转速保持一致 接下来 通过施加阶跃信号来模拟单侧车轮受到 突加负载时对电机转速及转速差的影响 设置在仿 真第5 s时施加扰动 根据实际行驶速度要求分别设 定电机输入转速为9 0 12 1 r min 可得到两电机的 转速曲线图和两电机转速差曲线图 如图6所示 图6 突加扰动电机转速情况 Fig 6 Motor speed under sudden disturbance 由图6可知 在运行第5 s时 对单侧轮毂电机施 加一定强度的突加扰动 两电机的转速差会产生较大 波动 当设置转速为9 0 r min时 由图6 b 可知 稳定运行时 两电机的之间的转速差在 2e 03 2e 03 r min之间 当扰动发生时 两电机的转速差值发 生较大突变 最大约为25e 03 r min 随后电机转速 迅速调整 差值逐渐减小 直至两电机的转速稳定且 保持同步 且电机转速输出稳定在9 0 r min 当设置 转速为12 1 r min时 由图6 d 可知 稳定运行时 两电机之间的转速差在 4e 03 4e 03 r min之间波 动 当扰动发生时 两电机的转速差差值发生较大的 突变 最大约为28e 03 r min 随后电机转速迅速调 整 差值逐渐减小直至两电机的转速稳定且保持同 步 且电机转速输出稳定在12 1 r min 由此仿真可 知 利用该控制方法时 即使某侧车轮行驶的路面阻 力突然变大 两电机转速仍可迅速调整 使其保持基 本一致 由此表明 控制方法对路面土壤阻力的变化 具有一定的适应性 由上述仿真结果可知 利用交叉耦合控制结合 PID控制移栽机后轮的两个轮毂电机 可以较为理想 地实现电机按照指令要求输出稳定的转速 且可以保 证两电机转速的同步性 进而保证移栽机在工作时行 驶的直线度 4 移栽机样机田间试验 4 1 田间试验方法 在田块中按照栽植农艺要求起垄并进行试验 对 移栽机行驶速度 穴盘苗移栽成功率 株距进行测量 可更加贴近实际情况地去验证移栽机的恒速直线行 走性能与栽植性能 从而验证控制方案的合理性 试验地点 江苏大学内试验田块 试验器材 移栽 机样机 测量工具和六维绝对测量系统等 所用的钵 苗为72孔标准塑料穴盘育苗的辣椒苗 苗龄大约 40天 具有6 8片叶子 高度约为15 cm 75 第47卷农 机 化 研 究第12期 试验前 先将土垄表面整理平整 控制移栽机移 动至土垄前 将绝对六维测量系统正对移栽机安装 并将靶球固定在移栽机上 通过追踪靶球来记录移栽 机的绝对位置 如图7所示 选取设定好的栽植频率对应的行驶速度后 启动 移栽机和绝对六维测量系统 设置系统的采样时间为 0 5 s 采样方式为连续测量 当移栽机行驶至栽植的 合适位置时 控制栽植部件动作开始移栽穴盘苗 如 图8所示 栽植后利用卷尺测量株距并记录 试验结 束后将绝对六维测量系统记录的数据保存并导出 将土垄重新整理平整后 再取一个不同的栽植频率重 复以上试验步骤 图7 测量系统安装 图8 株距测量 Fig 7 Installation of the measuring Fig 8 Plant pitch measurement system 4 2 试验结果与分析 1 移栽机前进速度分析 对移栽机前进的位移 进行测量 试验结束后将数据导出 将前进方向位移 数据导入Excel中进行处理 绘制前进速度的曲线图 图9 a 和图9 b 分别为45 株 min与60 株 min栽 植频率下的移栽机前进速度曲线 根据第1 3节中计算出的轮毂电机转速与后轮 直径 可计算得到45 株 min与60 株 min栽植频率 下的移栽机前进速度分别约为0 65 km h和 0 88 km h 结合速度曲线图可知 受路面不平整度 等因素的影响 移栽机在栽植时的实际行驶速度在目 标速度附近波动 变化范围较小 总体能满足移栽机 的栽植要求 试验得到的速度曲线在启动与平稳运行 阶段与仿真得到的两电机转速曲线趋势大致相同 验 证了仿真结果的准确性 2 栽植情况分析 用卷尺分别测量45 株 min与 60 株 min栽植频率下栽植成功的辣椒苗株距 计算 平均值 按照标准株距为250 mm计算株距标准差 并 按照式 8 计算株距变异系数Cvx 将试验与计算结 果记录在表3中 同时 表3给出了移栽机样机未使 用该控制方法时的数据 加以对比 CVx Sx x 100 8 式中 Sx为株距标准差 x 为平均株距 进行实验数据分析时 利用株距变异系数衡量株 距的波动 株距变异系数越小 表明各株距与平均株 距之间的偏离程度越小 反之 则表明偏离程度较大 因此 株距变异系数越小 表明移栽机恒速直线行驶 性能越好 图9 不同栽植频率下移栽机前进速度曲线 Fig 9 Forward speed curve of transplanter under different planting frequencies 表3 栽植成功率与株距变异系数 Table 3 The success rateand coefficient of variation of planting 栽植频率 株 min 钵苗 总数 成功率 未控制控制后 株距变异系数 未控制控制后 45 144 95 1 97 2 7 87 3 82 60 144 91 6 95 8 8 69 3 89 由表3可知 当移栽机使用本文提出的控制方法 以45 株 min的频率对辣椒苗进行移栽时 相较于控 制前成功率提高了2 1个百分点 株距变异系数减小 了4 05个百分点 当移栽机使用本文提出的控制方 法以60 株 min的频率对辣椒苗进行移栽时 相较于 85 第12期文天拟等 电驱动全自动蔬菜移栽机恒速直线行进控制方法研究第47卷 控制前成功率提高了4 2个百分点 株距变异系数减 小了4 80个百分点 由此说明 本文提出的控制方 法可使移栽机栽植运行更平稳 株距变化幅度更小 栽植成功率更高 可满足温室设施移栽的要求 5 结 论 1 本文针对电动全自动蔬菜移栽机恒速直线行 进的控制方法进行了研究 提出了一种交叉耦合控制 策略结合PID算法对移栽机两后轮轮毂电机进行控 制的方法 2 对移栽机不同工况下的行进要求进行了分析 基于MatLab Simulink仿真软件对移栽机两电机在理 想状态 不规则路面激励和出现路面突加阻力情况下 该控制策略的控制情况进行了仿真分析 结果表明 当移栽机在不平整路面行驶时 两电机的转速差值非 常小 转速同步性良好 且电机转速输出稳定 当移栽 机行驶过程中出现路面突加阻力时 两电机转速差会 在扰动发生时产生较大突变 差值最大约 0 028 r min 但随后电机转速可迅速调整至稳定且 同步 3 田间试验表明 当移栽机以45 株 min的栽植 频率作业时 成功率为97 2 栽植株距变异系数为 3 82 以60 株 min的栽植频率作业时 成功率为 95 8 栽植株距变异系数为3 89 与未使用控制 时相比 不同栽植频率下的成功率均有所提高 同时 株距也更接近标准值 验证了仿真实验的正确性 也 表明该控制策略可满足移栽机温室移栽作业要求 但是 本文只对温室设施内移栽工况进行了分析 若 要扩展此控制方法应用范围 如应用于丘陵移栽机 等 还需进一步研究 参考文献 1 辛竹琳 崔彦娟 杨小薇 等 全球蔬菜产业现状及中国 蔬菜育种发展路径研究进展 J 分子植物育种 2022 9 3122 3132 2 李琳 基于RBF神经网络无刷直流电机控制系统的基础 研究 D 淮南 安徽理工大学 2015 3 平昭琪 基于DSP的无刷直流电机控制系统设计 D 西安 长安大学 2014 4 计晶 基于DSP的无刷直流电机调速系统的设计与实现 D 北京 北京印刷学院 2015 5 王创 多电机网络控制系统速度同步控制研究 D 济 南 济南大学 2018 6 YANG Q Z HUANG G L SHI X Y et al Design of a con trol system for a mini automatic transplanting machine of plug seedling J Computers and electronics in agriculture 2020 169 105226 7 YANG Q Z XU L SHI X Y et al Design of seedlings sepa ration device with reciprocating movement seedling cups and its controlling system of the full automatic plug seedling transplanter J Computers and electronics in agriculture 2018 147 131 145 8 方涛 电机控制与调速技术 M 北京 北京理工大学出 版社 2020 9 荣军 李一鸣 万军华 等 不同PWM调制方式对无刷 直流电机调速的影响 J 微电机 2015 48 10 70 74 10 闫德鑫 杨军 曾平红 基于Simulink的无刷直流电机 调速系统仿真研究 J 南方农机 2020 51 21 199 200 11 TRIPATHI R P SINGH A K GANGWARP Fractional or der adaptive Kalman filter for sensorless speed control of DC motor J International journal of electronics 2023 110 2 373 390 12 罗娜 朱江 李燕 基于智能PID的直流电机控制算法 仿真分析 J 红外技术 2020 42 3 218 222 13 NIEMBRO CECE A J A G MEZ LOENZO R A RO DR GUEZ RES NDIZJ et al Auto regression model based off line PID controller tuning an adaptive strategy for DC motor control J Micromachines 2022 13 8 1264 14 赵静 张彬 孙嘉曈 等 基于PSO PID的电动位移装 置伺服电机控制系统 J 计算机技术与发展 2023 33 11 9 13 15 王燕 基于改进PID的伺服电机控制优化模型构建及仿 真 J 自动化与仪器仪表 2022 11 92 96 16 罗小丽 范桂林 无刷直流电机模糊PI控制系统建模 与仿真 J 系统仿真技术 2019 15 2 137 141 17 魏宏飞 石新龙 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capability If the speed fluctuated greatly and the driving route was not straight due to the influence of the pavement behavior condition during driving it was easy to cause problems such as unstable planting spacing and deviation from the soil ridge during automatic planting Therefore based on the prototype of an elec trically driven fully automatic transplanting machine developed by the research team the control method for constant speed straight line movement of the transplanting machine driven by dual wheel hub motors was investigated According to the agronomic requirements for transplanting tray seedlings of solanaceous vegetables in greenhouse the planting fre quency and travel control requirements of the transplanting machine were determined The the control strategy was ana lyzed theoretically and a control method that combines a cross coupling control strategy with PID algorithm was formula ted Based on this method MatLab Simulink was used to analyze the simulation of the speed variation and speed difference of the two wheel hub motors of the transplanting machine under ideal driving conditions irregular road surface excitation and sudden road resistance Field tests of the prototype were conducted and the results indicated that at planting frequencies of 45 plants min and 60 plants min the success rates of planting were 97 2 and 95 8 respec tively and the coefficient of variation of plant spacing was 3 82 and 3 89 respectively Compared with the control method without using this control method the planting success rate was improved and the plant spacing was more stable which could meet the requirements of wheel type transplanting machines for transplanting operations in greenhouses and similar facilities and also provide technical and theoretical basis for the development and design of similar agricultural e quipment in the future Key words automatic vegetable transplanter straight line travel control constant speed control electric drive wheel type Simulink simulation 06