【摘 要】
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烟草是我国重要经济作物,由于烟田杂草生长旺盛,影响烟株的生长发育,导致烤烟产量减少,品质降低,影响经济效益。因此在烟田揭膜后要及时除掉烟田杂草来保证烟草的产量和品质。目前丘陵山区烟田除草主要由人工完成,劳动强度大且效率低。虽然针对平原地区田间杂草已经有较成熟的除草方式,但是针对丘陵山区烟田杂草,依然没有很好的除草方式。因此本论文对丘陵山区烟田除草机的工作部件及其控制系统进行设计研究,解决丘陵山区烟
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烟草是我国重要经济作物,由于烟田杂草生长旺盛,影响烟株的生长发育,导致烤烟产量减少,品质降低,影响经济效益。因此在烟田揭膜后要及时除掉烟田杂草来保证烟草的产量和品质。目前丘陵山区烟田除草主要由人工完成,劳动强度大且效率低。虽然针对平原地区田间杂草已经有较成熟的除草方式,但是针对丘陵山区烟田杂草,依然没有很好的除草方式。因此本论文对丘陵山区烟田除草机的工作部件及其控制系统进行设计研究,解决丘陵山区烟田机械除草问题,对促进丘陵山区农业机械化进程具有重要意义。论文采用三维建模、仿真分析和试验验证的方法对烟田旋转除草工作部件进行结构和控制系统设计。结构设计主要包括除草机构和避苗装置设计。控制系统主要包括除草机构控制系统和避苗装置控制系统。主要研究内容如下:（1）除草机构是在软轴上交替安装除草刀,软轴具有仿形作用,在不规整的烟垄上,使除草刀能覆盖烟垄表面,完成除草。论文对除草刀进行运动和受力的理论分析,建立了除草刀切削土壤离散元模型并进行仿真分析,确定除草刀弯折角度。对单个除草刀进行切削试验,试验表明最大切削力为19.2N,最大阻力矩为0.33Nm。（2）避苗装置是在机架的前端安装避苗探杆,探杆末端连接避苗扭矩传感器。避苗装置根据烟株和杂草的不同特性,作为识别烟株的依据。当避苗探杆触及烟株时,作用力大,安装在探杆末端的扭矩传感器输出值大,实验测得扭矩不小于0.2Nm,对应的输出电压为1.01V,当避苗探杆触及杂草时,作用力小,扭矩传感器输出值小,实验测得扭矩不大于0.13Nm,对应的输出电压为0.66V。（3）控制系统包括硬件电路设计和软件程序设计。硬件电路包括除草电机驱动电路、电池电压检测电路、前进速度检测电路、工作电流检测电路、扭矩传感器信号检测电路、避苗电机驱动电路、避苗装置初始位置检测电路、报警提示电路、除草机构的欠压保护和过流保护。控制系统能够准确识别烟株和杂草,并根据扭矩传感器的输出电压值,利用PID算法计算避苗步进电机转动参数,控制避苗电机转动,完成避苗,且不伤害烟株。（4）除草机构试验表明,平均除草率为92.11%,除草效果好;避苗装置试验表明,前进速度在0.3m/s-0.5m/s范围内时,避苗装置控制稳定,能可靠避苗,平均伤苗率为0.628%,满足设计要求。
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