شبيه سازي و كنترل ارتعاشات چرخشي تيرك سمپاش با يك مدل سيستم تعليق جديد

Simulation and Control of Rotational Vibration of Sprayer Boom Using a Novel Suspension System

سمپاش ها وسايل مهمي در كشاورزي هستند كه معمولاً به وسيله تراكتور در مزرعه حركت داده مي شوند. سمپاش ها بايد در شرايط مختلفي كه در مزرعه با آن مواجه مي شوند، نرخ ثابتي از مواد شيميايي را توزيع كنند. ارتعاشات ناخواسته تيرك سمپاش، باعث كاهش عمر آن و توزيع غير يكنواخت مواد شيميايي پاشيده شده در زمين مي-شود. بنابراين در اين مطالعه، يك مدل سيستم تعليق براي ارتعاشات چرخشي تيرك سمپاش با استفاده از المان هاي فنر و ميراگر افقي و قايم ارايه شده است. سپس فضاي حالت سيستم ديناميكي استخراج شده است. در اين فضاي حالت، چرخش مطلق قاب متصل شده به تراكتور حول محور افقي (غلت طولي تراكتور) ورودي است و چرخش مطلق تيرك سمپاش حول محور افقي خروجي است. همچنين ماتريس بهره بهينه براي فضاي حالت سيستم، با استفاده از تنظيم كننده خطي مرتبه دوم (LQR) طراحي گرديده است. نهايتاً پاسخ تيرك سمپاش به ورودي هاي ضربه، پله، شيب و نويز سفيد محاسبه و با پاسخ ضربه، پله، شيب و نويز سفيد سيستم بدون كنترلر مقايسه شده است. نتايج نشان مي دهد كه كنترلر طراحي شده به طور قابل ملاحظه اي ارتعاشات چرخشي تيرك سمپاش را كاهش داده و عملكرد سمپاش را بهبود مي بخشد

Sprayers are important tools in agriculture that usually moved on the field by tractor. Sprayers should distribute the constant rate of chemicals during various conditions encountered in the field. Unwanted vibrations of sprayer boom cause redaction of its life time and over doses and under doses of chemical sprayed on the field. Therefore, in this study a model of suspension system for rotational vibrations of sprayer boom is proposed using horizontal and vertical elements of spring and damper. Then, the state space of the dynamical system is derived. In this state space, absolute rotation of the frame connected to the tractor around the horizontal axis (tractor roll) is input and absolute rotation of the sprayer boom around the horizontal axis is output. Also, the optimal gain matrix is designed for the state-space of system using linear quadratic regulator (LQR). Finally, impulse, step and ramp responses of sprayer boom are calculated and compared to impulse, step and ramp responses of system without controller. The results show that the designed controller significantly reduces rotational vibration of sprayer boom and improves the performance of sprayer.