马铃薯联合收获机控制系统设计王晋王旭光程建波摘要：马铃薯是世界上仅次于小麦、水稻和玉米之后的第四大粮食作物，世界种植面积约2200万hm2[1]。我国现阶段的马铃薯联合收获的机械化程度并不高，存在着操作复杂，电气化程度低，人工投入大等问题，为此研制出适应我国北方规模化种植区的马铃薯联合收获机，操作简便，机电液仪结合自动化程度高，减少雇工、降低劳动强度，改善我国马铃薯收获的机械化状况，提高农业机械化技术水平。以德沃集团设计的4UML-180牵引式马铃薯联合收获机为基础，为其设计了一套收获机控制系统，以解决上述问题。关键词：农业机械;马铃薯联合收获机;控制系统：S225.71：A开放科学（资源服务）标识码doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.01.001OpenScienceIdentity（OSID）Absrtact：Potatoisthefourthlargestfoodcropintheworldafterwheat，riceandcorn，withanareaofabout22millionhm2.PotatoharvestmechanizationdegreeisnothighatthepresentstageinChina，thereexistsacomplexoperation，lowdegreeofelectrification，artificialintomoreproblems，thereforedevelopedtoadapttothepotatocombineinnorthChinaregion，easytooperate，andcombiningdegreeishigh，reduceartificialworkingstrengthetc.improveChina'spotatoharvester，improvethelevelofagriculturalmachinerydesign.Basedonthe4UML-180tractionpotatoharvesterdesignedbydevogroup，asetofcontrolsystemofharvesterisdesignedtosolvetheaboveproblems.Keywords：agriculturalmachinery;potatoharvesting;controlsystems0引言馬铃薯收获是马铃薯产业全程机械化的关键环节之一，目前国内的联合收获机械化程度仍然较低，受其影响，在收获环节中，作业成本高、机器投入量大、人工投入多。国内现有马铃薯联合收获机产品种类繁多，但多数是通过引进国外设备进行消化吸收，取得了一定进步[1]。但一味地模仿并不能适应我国国内现有的马铃薯种植模式以及收获的农艺特点。以德沃集团自行研制的4UML-180牵引式马铃薯联合收获机为基础，自主开发一套符合机器特点和农艺要求的收获机控制系统。鉴于系统实时信息处理的特殊要求以及现场应用性，选用应用广泛的STM32处理器进行信息采集处理。同时，随着嵌入式系统的发展与不断完善，将嵌入式系统应用在农业机械中会是未来发展的道路。STM32系列微处理器是由意法半导体（STMicroelectronics）集团推出的高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的微处理器[2]。1马铃薯联合收获机工作原理1.1主要结构4UML-180型牵引式马铃薯联合收获机结构如图1所示，主要由挖掘机构、传动系统、抖动机构、分秧机构、输送机构、分拣平台、提升机构、液压缸和料斗箱等部分构成。采用正牵引形式与拖拉机挂接。拖拉机动力输出轴将动力通过传动轴带动液压泵工作，为整机的液压马达提供动力，其余运动机构由拖拉机的液压输出端提供动力。1.2工作原理机器作业前，将挖掘部分通过液压调节至适当高度。机器作业时，挖掘铲入土200～250mm将马铃薯铲出连带土壤和秧、杂草等送至一级传动，随后经过一级抖动与二级抖动，将大部分碎土去除;剩余的杂土、马铃薯、秧和杂草等进入一级分秧机构，通过对辊相向转动分离部分马铃薯秧和杂草;再经过二级传动后进入二级分秧机构，液压马达驱动二级分秧机构带动带有倒钩状的除杂带向车尾旋转，将上一级剩余的大部分秧和杂草抛至车尾外部，剩余的马铃薯、少量的杂土、土块和少量的薯秧进入提升笼，由数个网兜组成提升笼可将一部分碎土筛掉。经过提升笼后，绝大部分杂质被筛掉，剩余马铃薯及少量土块与秧秆被提升至一级输送，其中一级输送、二级输送两侧设有分拣平台，由分拣平台两侧配置人工对马铃薯中掺杂的石块、秧和杂草进行最后的分拣。最后，马铃薯通过三级输送进入料斗箱。至此，完成一个工作循环。2系统设计系统的硬件构成如图2所示。设计的控制系统以STM32F4芯片作为主控制芯片，以主芯片制作的控制主板安装在收获机上，驾驶室中放置人机界面与操控盒。驾驶室中人机界面以CAN总线通讯方式与主板通讯，操控盒以CAN总线通讯方式与主板通讯，其余各个...