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谷物联合收割机是一种复杂的农业作业装备,随着农机智能化、信息化和舒适化的发展,大量的电子单元不断引入,为了提高信号的利用率,要求大量的数据在不同的电子单元中共享。传统的联合收割机电气系统大多采用点对点的单一通信方式,信号利用率低下,不能满足农机的信息化需求。CAN总线具有实时性强、抗电磁干扰能力强、传输距离远、成本低廉等优点,其作为一种十分成熟的技术在汽车和工业领域早已有了广泛的应用,然而其在农业机械领域上的应用尚未全面普及。尤其是对于联合收割机这一复杂的复式作业机械,涉及众多的控制单元,尤其需要CAN总线将这些复杂的功能模块连接起来。本文针对农机装备智能化发展趋势及设备物联远程网控需求,基于ISO 11783农机CAN总线标准,提出并设计了联合收割机CAN总线解决方案。主要研究内容如下:(1)首先分析了联合收割机的作业过程并阐述了现阶段收割机电气系统的弊端和联合收割机对通信网络的需求。针对联合收割机的通信网络需求,对比说明总线型网络和CAN总线是最适合联合收割机的通信网络解决方案。设计了由动力CAN总线、设备管理CAN总线、专用CAN总线1和专用CAN总线2组成的CAN总线系统网络结构。最后以ISO 11783标准为依据,设计了联合收割机CAN总线通讯协议,协议包括数据链路层、应用层和网络管理。(2)研究了联合收割机CAN总线网络中通信实时性问题。从理论上分析了通信延时产生原因并建立了通信延时的数学模型。提出了一种基于TTCAN的报文动态调度算法。最后以联合收割机CAN总线系统的专用设备总线2为对象在CANoe平台上对算法进行仿真分析。结果表明,该算法有效的避免了队列延时,使通信更加稳定,同时动态生成调度矩阵满足通信需求。(3)完成CAN总线系统中节点的硬件设计和软件开发。硬件部分:完成了CAN数据采集板、远程信息交互模块和网关的硬件设计,并印制、焊接了电路板。软件部分:完成了系统中所有功能模块的软件设计、实现和调试。系统软硬件设计是搭建试验平台和工程应用试验的基础。(4)搭建由20个节点构成的联合收割机CAN总线系统试验平台,在该平台上进行通信性能实验。试验包括:系统可靠性试验、负载率试验、实时性实验和负载对实时性影响试验。试验结果表明,系统通信丢包率在0.5%以内、最大CAN总线负载在30%以内、所有总线最大的平均通信延时为1.2ms。并且试验表明当总线负载在50%以下时,系统的可靠性和实时性都能得到满足。最后,以联合收割机自动导航为应用实例进行了工程应用试验,试验结果表明本系统在优化了控制网络的同时也满足联合收割机导航精度要求。同时,远程信息交互系统也准确可靠地将CAN总线数据上传到服务器。