Desarrollo de un sistema de control para suspensión de brazo de pulverización activo de doble péndulo basado en PSO y PID difuso
Autores: Li, Fang; Bai, Xiaohu; Su, Zhanxiang; Tang, Shoushan; Wang, Zexu; Li, Feng; Yu, Hualong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Desarrollo de un sistema de control para suspensión de brazo de pulverización activo de doble péndulo basado en PSO y PID difuso
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Operación
Pulverizadores de barras
Suspensión activa
Sistema de control
Algoritmo PSO
Controlador PID difuso
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Durante la operación de pulverizadores de brazo en el campo, es crucial asegurar que todo el brazo se mantenga a una altura óptima con respecto al suelo o al dosel del cultivo. Se suele utilizar una suspensión activa para ajustar la altura. En este documento se desarrolló un sistema de control para la suspensión activa de doble péndulo. El sistema de control constaba de un nodo de control principal, dos nodos de medición de distancia, un nodo de detección de inclinación del vehículo y un nodo de ejecución. La comunicación entre nodos se realizaba mediante un bus CAN. Se seleccionó el hardware y se diseñaron los circuitos de interfaz de los sensores y el actuador. Se establecieron las funciones de transferencia de la suspensión activa y del actuador lineal eléctrico. Con el fin de mejorar la eficiencia del sistema de control, se empleó el algoritmo de optimización de enjambre de partículas (PSO) para optimizar los parámetros iniciales del controlador PID difuso. Los resultados de la simulación demostraron que el controlador PID difuso basado en PSO mostró mejoras en términos de reducción de sobrepaso y disminución del tiempo de establecimiento en comparación con los controladores PID convencionales y PID difusos. Los resultados experimentales mostraron que el sistema de suspensión activa equipado con el sistema de control podía aislar eficazmente las perturbaciones de alta frecuencia y seguir las ondulaciones del suelo de baja frecuencia, cumpliendo con los requisitos operativos.
Descripción
Durante la operación de pulverizadores de brazo en el campo, es crucial asegurar que todo el brazo se mantenga a una altura óptima con respecto al suelo o al dosel del cultivo. Se suele utilizar una suspensión activa para ajustar la altura. En este documento se desarrolló un sistema de control para la suspensión activa de doble péndulo. El sistema de control constaba de un nodo de control principal, dos nodos de medición de distancia, un nodo de detección de inclinación del vehículo y un nodo de ejecución. La comunicación entre nodos se realizaba mediante un bus CAN. Se seleccionó el hardware y se diseñaron los circuitos de interfaz de los sensores y el actuador. Se establecieron las funciones de transferencia de la suspensión activa y del actuador lineal eléctrico. Con el fin de mejorar la eficiencia del sistema de control, se empleó el algoritmo de optimización de enjambre de partículas (PSO) para optimizar los parámetros iniciales del controlador PID difuso. Los resultados de la simulación demostraron que el controlador PID difuso basado en PSO mostró mejoras en términos de reducción de sobrepaso y disminución del tiempo de establecimiento en comparación con los controladores PID convencionales y PID difusos. Los resultados experimentales mostraron que el sistema de suspensión activa equipado con el sistema de control podía aislar eficazmente las perturbaciones de alta frecuencia y seguir las ondulaciones del suelo de baja frecuencia, cumpliendo con los requisitos operativos.