人的木薯块根拔起过程自适应调节机理的试验研究

为了探明经验丰富薯农块根拔起过程的自适应调节机理,采用田间物理试验(高速摄像、块根拔起过程测定)和问询调查相结合的方法,对有经验薯农的木薯块根拔起过程进行了试验研究,从而为木薯收获机械拔起控制系统设计提供依据。结果表明:对于不同土质和块根生长的情况,薯农木薯块根拔起自适应调节过程不同。薯农依据自身经验,先通过试探感知拔起难度,后确定和修正块根拔起方式,进行块根拔起过程控制。对于土质硬度小和块根长度短、生长深度浅的情况,试探阶段结束后,将块根拔起速度控制在一个适当的水平,把块根直接拔出。对于土质硬度较大或块根长度较长、生长较深的情况,试探阶段结束后,先进行抖动拔起,后对拔起速度进行修正,停止抖动操作,把拔起速度维持在一个适当水平拔出块根。对于土质硬度大或块根长度长、生长深的情况,试探阶段结束后,先进行抖动松土,使土壤破裂和破坏土壤与块根的粘附力,以减小土壤阻力和拔起难度,后修正拔起方式,加大抖动速度,把块根拔出。本文为木薯收获机械拔起速度控制系统设计提供了依据。     

挖拔式木薯收获机的设计与试验

针对现有挖拔式木薯收获机存在漏拔率高等问题,本文在广西大学原研究的木薯收获机基础上,设计了一种新的木薯收获机,且通过田间试验进行了验证。结果表明,块根的拨断损失率为5%,土薯分离干净度平均值为0.795。表明设计的木薯收获机性能较好。     

基于PSO算法的木薯收获机拔起速度控制系统参数优化

新型挖拔式木薯收获机拔起速度控制系统控制的重点在于使用PID算法进行闭环控制液压马达的输出。为此,针对传统的PID参数调整优化方法费时费力的问题,以广西大学研制的新型木薯收获机控制系统为对象,采用PSO算法,以液压系统的传递函数为目标,对PID算法进行参数优化,且进行了田间试验验证。结果表明:采用PSO算法,对控制系统参数进行优化可行,且便捷;当木薯收获机控制系统的参数Kp、Ki、Kd分别为0.644 1、2. 726 9、0. 036 2时,控制效果良好,性能稳定。     

木薯块根拔起输送过程的速度模型分析

为了分析挖拔式木薯收获机拔起木薯块根和输送木薯时,各速度和角度参数对整机运行的影响,优化设计木薯收获机及其夹持输送机构,针对4UMS-1型木薯收获机,通过建立夹持输送机构夹持单株木薯茎秆拔起输送速度模型,分析了使拔起和输送两个过程顺利衔接以及拔起时减少薯块损失的速度关系式、各关键运动学参数以及相互之间的关系、拔起方向和取值大小,并通过建立连续两株木薯夹持拔起速度模型,分析了不发生碰撞干涉的条件。根据速度模型,分析了各参数的关系式,利用数学方法,计算得出了夹持输送机构倾角的取值范围和夹持速度比满足的条件,确定了4个关键参数的最佳取值范围为α=30°、15°β20°、vt=3.2 m/s和1.17 m/svm≤1.39m/s。该结果对木薯收获机及其夹持输送机构的优化和改进设计具有重要参考意义和借鉴作用。     

木薯块根拔起机构仿真优化

针对广西大学设计的挖拔式木薯块根收获机拔起机构存在质量较大的问题,先采用ADAMS仿真软件,建立拔起机构的动力学仿真模型,通过动力学仿真,分析各主要部件的受力情况;后采用ANSYS软件及参数化优化方法,对各主要部件进行轻量化优化。结果表明:所建立的木薯收获拔起机构仿真模型精度较高,优化后块根拔起机构的前后直杆、花键轴及凸轮轴的质量分别减轻了81.6%、41.1%、51.3%、53.2%,达到了轻量化的优化目的。     

木薯收获机夹持输送机构设计与力学分析

针对现有挖拔式木薯收获机夹持输送机构出现夹持掉带掉薯、夹持对中困难及木薯茎秆难以进入夹持输送机构等问题,研究设计了夹持输送机构。该机构采用拉簧安装在移动杆凹槽内,移动杆与机架间为移动副连接的方式夹紧木薯茎秆,并将其与摇杆与机架间为转动副连接的方式进行了对比分析。结果表明:移动副连接使拉簧的拉力全部提供为夹持力,无拉力损失,夹持力最大;同时,自动调节带间距,夹持牢固。根据土薯生物环境特性,设计了夹持轮、带轮、夹持带、张紧装置和导向装置等主要结构,并对各结构进行了分析,确定了主要结构参数。根据木薯块根拔起时的速度分解图,建立了块根拔起时的力学模型,且通过分析推导得到了夹持输送机构对块根的拔起力和对茎秆的夹持力计算公式。该研究对于快速拔出、输送薯块、减少薯块损失、降低伤薯率、提高挖拔式木薯收获机整机性能具有重要意义。     

木薯块根拔起力与速度关系的仿真研究

利用ANSYS／LS—DYNA软件,采用FEM和SPH相结合的方法建立木薯块根拔起模型,进行了块根拔起的动力学仿真试验,建立了木薯块根最大拔起力与拔起速度的数学模型。结果表明,建立的块根最大拔起力与拔起速度的数学模型具有较高的精度,最大拔起力随拔起速度的增大成非线性增大,拔起速度过大,拔起力过大,易造成块根收获损失。     

自控玉米收获机控制算法协同分析

以玉米收获机控制算法为研究对象,对玉米收获机作业过程进行分析,建立收获机行进速度和脱粒滚筒转速之间的控制模型,研究喂入量与玉米收获损失率之间的关系。基于协同分析的方式,利用MatLab模糊控制推理模型搭建玉米收获机行进速度、拨禾切断装置转速、输送装置转速以及脱粒滚筒装置转速之间的相互影响关系。实验数据表明:各装置转速随着喂入量的变化而变化,拨禾切断装置和输送装置的转速变化时机与喂入量变化时机基本相同,脱粒滚筒转速变化存在相对延迟。     

往复式双夹持装置的木薯收获机的研制

目前,我国普遍采用的木薯收获方式为人工收获,劳动生产率低、工作环境差且经济效益低下,而国外的木薯收获机普遍不适应于我国南方的粘性土壤,存在木薯损失率高且土壤分离不彻底的问题。查阅资料得知,挖拔式木薯收获机十分适应我国南方的木薯种植环境,可减少木薯损失,促进木薯与土壤的分离。为此,利用UG设计了一款挖拔式木薯收获机,利用Adams软件对机器进行仿真分析得出多组数据,并使用MatLab对这些数据进行处理,以根据运动关系确定关键零件参数,使其可以与目前市面上的拖拉机匹配,实现高效低能耗收获木薯的目的。     

三种木薯收获机作业性能对比试验研究

针对柬埔寨木薯机械化收获问题,选用三台自行研发的木薯收获机在柬埔寨桔井省开展机械化收获作业对比试验,通过检测分析明薯率、断薯率、损失率、作业效率等指标可知,4UML-130型振动链式木薯收获机在收获作业过程中实现了前后振动式挖掘与上下波浪式振动筛分作用,使得木薯块根与土壤分离更加充分,筛分过程中实现了木薯块根的提升,降低了收获过程的挖掘阻力,实现了将木薯块根的挖掘和薯土分离一次完成的作业效果,从而提高了明薯率、降低了损失率。该机型在本次试验中作业质量最优,通过试验,初步探讨了适宜柬埔寨桔井省木薯种植区应用的木薯机械化收获技术。     

基于模糊PID算法的智能车电机转速控制研究

针对传统PID控制参数难以适应不同曲率半径车道下智能车运行速度变化和RS-540有刷直流伺服电机调速变化的问题,设计了自适应模糊PID算法.首先,建立了电机的数学模型,提高控制精度,在此基础上构建了自适应模糊PID控制器,然后,通过PWM脉冲改变电枢电压的平均值来控制电机转速,再通过低通滤波使速度输出平滑.加入陀螺仪使...     

基于模糊理论的参数自适应PID智能控制系统

针对平地机进行刮平作业时无法实现稳定恒速控制的问题,提出了基于模糊理论的参数自适应PID算法的行走智能控制系统,并完成了将该算法应用在平地机的控制系统中协调解决作业时油门大小、档位和恒速控制问题。同时,为验证参数自适应PID算法对整机运行参数实时监控的有效性和可靠性,系统采用单片机作为控制器,通过Mat Lab软件的Simulink仿真,分别对平地机作业恒速控制设定干扰信号、参数自适应过程性能以及不加PID、加PID、自适应模糊PID3种控制方式进行了恒速控制效果对比分析。测试显示:该系统响应时间短、速度较快,具有良好的工作稳定性和可靠性,能够满足设计要求。     

基于模糊PID控制的烘干房温度控制设计

为解决生猪运输车传统的晾干消毒所需时间周期较长问题，设计汽车烘干房，以气体热量进行交换，控制室内温度达到目标温度成为关键的问题。针对温度控制具有惯性大、滞后性等突出的特点特性，提出模糊PID的自适应模糊控制算法，该算法依据经验模糊控制规则，实时优化PID系数调教参数Kp、Ki、Kd，有效改善控制系统。根据试验可以看出，模糊PID控制的实际温度比目标温度最大温差为2.5 ℃，超调量为3.5%，而传统的PID与目标温度最大温差为5.1 ℃，超调量为7.1%。模糊PID与传统的PID控制相比较，具有较小的超调量而且在受到外界干扰反应速度也很快。     

取苗机械手运动控制联合仿真研究及试验

为减少取苗机械手研制过程中投入大量的成本和时间，解决机械手在作业过程中控制精度低、适应性差等问题，采用SolidWorks建立机械手的模型，并导入ADAMS中；采用模糊PID控制算法对机械手夹持角度进行实时动态联合仿真分析，设计模糊PID控制器及模糊规则。利用MATLAB/Simulink和ADAMS建立联合仿真模型，以阶跃信号为激励，模糊PID控制和PID控制仿真结果表明：PID控制的响应时间为1.1 s，模糊PID的响应时间为0.33 s且响应速度更快，说明模糊PID优于经典PID控制，设计的取苗机械手具有良好的动态响应和轨迹跟踪特性，理论上能够满足实际作业要求。取苗试验结果表明：在取苗频率为50、60和70株/min时，采用PID算法和模糊PID算法取苗成功率分别为9609%、93.75%、92.96%和98.43%、95.31%、93.75%，采用模糊PID算法的取苗成功率更高，能够满足实际作业要求。     

基于遗传算法的柴油机自适应智能调速控制系统

介绍了利用智能控制技术和计算机控制技术设计的车用柴油机自适应智能调控控制系统，该系统将人工智能中的神经网络控制技术，模糊控制 技术和遗传算法有机地结合起来，用单片机实现对柴油机转速的自适应智能自动控制，试验表明，这种控制系统具有较高的自学习性和鲁棒性，控制精度高、速度快。     

基于模糊控制的播种机精密单体播深控制仿真研究

为了提高播种机单体播深控制的精度和速度及研究播种机作业过程中土壤的变化规律,设计了一种新的播种机单体控制系统,在播种自动化控制环节中引入了模糊算法和PID闭环控制,建立了播深模糊控制的数学模型,并通过多软件联合仿真的方式对控制系统进行了仿真实验,验证了算法的有效性和可靠性。利用MatLab线性回归算法得到播深和施加力的线性回归方程,通过播深的反馈调节对施加力进行模糊控制,使用Mat Lab模糊控制工具箱设置了控制参数,最终实现播种机精密PID闭环控制。应用Pro/E软件设计了精密播种机三维参数化模型,将模型导入到ADAMS软件中进行了运动仿真,将结果和Mat Lab计算得到的结果进行对比发现:其误差小于10%,说明仿真结果是可靠的。     

模糊自适应PID控制在谷物冷却机中的应用

目前使用的谷物冷却机控制系统大部分还采用的是基于PLC控制器的传统PID控制方式,由于传统PID控制自身特性,使系统控制精度和反应速度都不够理想。为此本文将模糊自适应PID控制引入到谷物冷却机控制系统中,以实现谷物冷却机出风温度和设定温度始终保持一致。通过仿真,模糊自适应PID控制将模糊控制与PID控制的优势相结合,使得控制系统具有较好的动态品质和调节精度。所以,对于谷物冷却机出风温度这种大时滞、非线性的控制对象,采用模糊自适应PID控制能够取得较好的控制效果。     

水肥精量配比灌溉系统设计

精确地控制农业灌溉中的水肥配比,能够很好地促进农作物的生长,大大提高化肥利用率。为此,开发了一套水肥精量配比灌溉系统,采用水路和肥路混合的方法,利用直流调速器控制泵来调节管道中水肥流量,从而实现水肥配比。该系统采用遗传算法优化的模糊PID模型作为控制策略来实现精量配比控制,进一步完善了传统PID的控制性能。实验结果表明:该系统成功实现了水肥精量配比,有效地提高了灌溉精度,具有一定的推广性和应用价值。     

马铃薯联合收获机车身调平系统设计与试验

针对马铃薯联合收获机作业时车身不能随地形起伏变化自适应平衡,导致作业安全性低、收获损伤大、收获品质差的问题,设计了一种马铃薯联合收获机车身调平系统,该系统采用融合一阶惯性滤波的倾角传感器监测车身横向倾斜角度,干扰和抖动被有效抑制;通过车身调平机构动力学分析,建立了系统的数学模型;采用基于一阶惯性滤波的模糊PID算法控制比例阀驱动升降液压缸运动,从而实现马铃薯联合收获机车身自动调平。对车身调平系统进行仿真分析,结果表明：与传统PID算法相比,模糊PID具有更好的控制性能,系统调节时间缩短51.77%,上升时间缩短53.57%,最大超调量减小6.25%;对整机控制系统进行静态和动态试验测试,结果表明：在坡度-10°~10°范围内,系统自动调平时间小于4s,最大调平误差小于1°;车身在倾斜角10°工况下,使用模糊PID控制算法自动调平时间缩短约50%,静态试验结果与仿真分析结果相符;在起伏变化较大的路面以速度3.6km/h行驶时,车身倾斜角误差控制在±3°以内,较好地实现了马铃薯联合收获机车身自动调平控制,满足实际作业需求。