耕深自动测量方法的研究

通过对丘陵山地拖拉机车身调平模式和后悬挂机具横向调平模式的研究和分析,以及在研究了现有耕深自动测量方法的基础上,通过理论分析和计算,本文提出一种基于具有车身调平功能的丘陵山地拖拉机的耕深自动测量方法。丘陵山地拖拉机车身调平模式分为单侧作用和双侧作用两种形式；后悬挂机具横向调平模式也分为单侧作用和双侧作用两种形式,进行搭配组合得到四种组合工作模式。针对这四种工作模式,通过对事先在水平作业面内标定好的耕深测量公式分别进行零点修正和等效角度选用,共得到8组最终的测量公式。不仅能够满足水平作业面内的测量要求,而且还能在坡地等高作业时,后悬挂机具的横向角度调整后,通过实时采集传感器的信号即可获得实际耕深,实现耕深的自动测量。     

耕深自动测量方法分析——基于具有车身调平功能的山地拖拉机

通过对丘陵山地拖拉机车身调平模式和后悬挂机具横向调平模式的研究和分析,以及在研究了现有耕深自动测量方法的基础上,通过理论分析和计算,本文提出一种基于具有车身调平功能的丘陵山地拖拉机的耕深自动测量方法。丘陵山地拖拉机车身调平模式分为单侧作用和双侧作用2种形式;后悬挂机具横向调平模式也分为单侧作用和双侧作用2种形式,进行搭配组合得到4种组合工作模式。针对这4种工作模式,通过对事先在水平作业面内标定好的耕深测量公式分别进行零点修正和等效角度选用,共得到8组最终的测量公式。不仅能够满足水平作业面内的测量要求,而且还能在坡地等高作业时,后悬挂机具的横向角度调整后,通过实时采集传感器的信号即可获得实际耕深,实现耕深的自动测量。     

一种山地拖拉机车身调平控制系统设计

针对丘陵山地拖拉机车身调平过程复杂、调平精确度高、自动化程度要求高等问题,本研究将PLC、触控屏等自动化及人机工程引入到履带式丘陵山地拖拉机车身调平装置中,建立PLC、LCD触控显示屏、电磁比例阀、液压执行机构、温度传感器、倾角传感器、限位开关、系统压力传感器等组成的丘陵山地拖拉机车身自动调平控制系统。重点研究了丘陵山地拖拉机车身调平PLC自动控制系统的结构和原理,进行PLC、触控屏的选型,并编制了上位机和下位机控制程序,并进行实际运行结果试验。     

基于模糊PID的山地拖拉机调平控制系统的设计

在自行开发的山地拖拉机调平机构上加装了自动调平控制系统。系统以可编程逻辑控制器(PLC)为主控核心,以倾角传感器为车身平台倾角检测机构,以模糊PID为调平控制算法,通过监测倾角传感器检测的角度值来实时调整伺服电机的转动与伺服电缸的伸缩,以实现车体平台的自动调平。静态试验结果表明,拖拉机车体平台在倾斜15°的情况下,车体平台横向和纵向单独完成调平分别用时1.851 s和1.882 s,同时调平在3.319 s内完成。动态试验结果表明,拖拉机在行驶速度1.73 km/h、最大坡度15°时,完成车体平台横向和纵向调平分别用时6.253 s和6.853 s;调平时最大超调角分别为9.053 3°和8.687 2°,调平后车体平台角度偏差最终可控在0.5°。     

旋耕机三点悬挂机具调平机构的研制与试验

为了使拖拉机旋耕机具在田间作业时保持平稳并实现耕深一致性,为1GDZ–150型履带式旋耕机三点悬挂装置研制了调平机构。该机构由杠杆机械部分、液压系统和倾角信号采集装置组成。机具作业时,倾角传感器实时检测其倾角,采用复合数字滤波算法组合对倾角数据进行滤波处理,同步液压缸通过杠杆机构以中心不动调平法调节机具的倾角以实现调平。试验结果表明,该调平机构作业时,耕深均值为11.34 cm,旋耕机具的耕深稳定性变异系数为3.7%,能够较好地完成调平作业。     

丘陵山地拖拉机加载仿形试验台设计

针对丘陵山地拖拉机电液悬挂控制系统试验条件复杂,过程繁琐以及重复性较差等问题,设计一种室内加载仿形试验台。该试验台由安装位置可调整的坡地仿形模块与辅助装置、模拟加载模块以及测控系统等功能模块组成,在电液伺服控制系统的作用下模拟丘陵山地拖拉机的作业坡度和耕作阻力,测试拖拉机电液悬挂控制系统性能。以TS-404H拖拉机为试验对象,坡地等高线为作业路线,运用该试验系统进行丘陵山地拖拉机电液悬挂系统的坡地自适应调整试验,对试验台系统的坡地仿形模块和模拟加载模块进行试验验证。结果表明:在预定坡度目标0°~15°范围内,该试验台仿形模块模拟坡度的最大误差为4.2%,平均误差为3.8%,调整时间1.2 s,超调量为9%;当模拟土壤阻力为6.5 kN时,加载模块的响应时间为1.2 s、最大误差4%,平均误差2%,能够满足中小型丘陵山地拖拉机电液悬挂控制系统对试验设备的性能要求。     

激光控制水田打浆平地机设计与试验

【目的】满足水稻种植对田面平整度的要求,减少拖拉机进田次数,提高打浆平地质量和效果,实现一次进田完成水田打浆和平地作业。【方法】采用先打浆后平地原理,设计了激光控制水田打浆平地机、打浆机与平地铲自动调平机构、平地铲高程自动调节机构和通过集成带自动调平的激光平地控制系统,并进行田间试验;利用2台姿态航向参考系统分别测量拖拉机车身和打浆平地机的横滚角,采用水准测量试验田块作业前后的田面平整度。【结果】拖拉机横滚角在±4.5°内变化,打浆平地机的横滚角始终保持在±1°内,表明调平自动控制系统明显提高了水田打浆平地机构水平稳定性;打浆平地作业后田面最大高差从作业前的17.7cm降低到6.7cm,标准偏差值从作业前的4.08cm下降到1.75cm,绝对差值不大于3 cm的平整度采样点占比由作业前的62%提高到82%以上。【结论】激光控制水田打浆平地机打浆平地作业后可显著改善田面平整情况。     

基于AMESim的旋耕机自动调平系统仿真分析与试验研究

为实现旋耕机田间作业过程中保持水平，设计了一种机具自动调平系统，该系统由控制系统、液压系统、三点悬挂机构、执行元件等组成。建立了该机具在不同情况下的数学模型，并基于AMESim软件构建了液压系统的仿真模型，仿真结果表明：常规PID算法超调非常明显，且连续调平后需要的稳定时间超过2 s，整体调节时间较长，达不到系统所需要求，而模糊PID算法响应时间为1 s左右，基本不超调，到达目标时间、且稳定时间明显更短。并对有、无自动调平功能的旋耕机进行了田间作业，结果表明：具有自动调平功能的系统相较无自动调平功能的系统在耕整地上有大幅度提升，前者耕深高度差最大为23 cm，后者耕深高度差最大为94 cm；前者平均耕深稳定性系数为947%，后者平均耕深稳定性系数为81%；前者平整度≤108 cm，后者平整度≤28 cm。研究了液压系统对调平影响规律，深入分析了调平响应速度、调平控制精度、系统稳定性，为旋耕机具对土壤作业保持平整性和耕深一致性提供了一定依据。     

山地农机自动驾驶研究概况

我国南部山地地区特有的地势地貌,很大程度上限制了农业机械化的进程以及在坡地、丘陵等田地对农机自动驾驶技术的研究.本文对丘陵山地概况、自动驾驶系统关键技术、整车控制系统、转向控制系统、路径规划和路径跟踪控制系统几个方面进行了现状分析与总结,讨论了山地农机自动驾驶的发展趋势.     

小型农业作业车辆调平机构的设计与仿真

针对小型农业作业车辆坡道行驶或作业时,驾驶室和工作装置不能自动保持水平等问题,设计了一种手动液压调平机构并阐述其调平机理和液压控制系统,利用虚拟样机技术对调平机构进行仿真得到其主要运行参数.仿真结果与理论计算误差在3％以内,表明该机构可以在较复杂路面条件下实现调平功能,满足调平装置结构设计及功能要求.     

基于单片机的小型犁耕机自动调平系统设计

实现丘陵地区坡耕地机械化耕作,对于全面提高该地区农业机械化水平和实现农业可持续发展具有重要意义。但是,耕作机械的倾斜作业不仅对土壤的硬底层造成破坏,而且还影响到耕作平整度和深度等耕作性能指标,导致耕作效果不理想和作业效率较低等问题。针对丘陵地区现有的耕作机械只能在坡度较小的耕地上作业的现状,本文采用倾角控制调平策略,以AT89C51单片机为控制器、液压油缸为执行元件、倾角传感器为反馈元件,设计一套适用于丘陵地区的小型犁耕机的自动调平系统,其主要由耕作机构、整机机身、调平控制机构和自动调平控制系统四个部分组成。该系统具有调平速度快、精度高和操作简单等特点,能保持小型犁耕机的平稳性,提高了小型犁耕机在丘陵地区作业时的稳定性及坡地适应性。     

果园高位自动调平作业平台设计及仿真

  目的  我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成。设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性。  方法  根据果园地形特点和果树高度确定平台设计要求和调平方式,确定俯仰、侧倾不同部分尺寸关系,液压缸所需推力、平台角度和液压缸位移量的关系;建立平台控制系统数学模型,使用增量式PID控制器,以不同干扰信号在Simulink中仿真控制调平性能;在Adams中设计极限倾翻坡度实验,平台在不同姿态、不同升降高度和不同载质量情况下仿真验证其安全性。  结果  建立各部分的数学关系,确定各部分基本尺寸,从而建立了平台三维模型。在控制系统仿真中,俯仰、侧倾控制系统在阶跃干扰信号下能使工作台很快回到水平位置,调平时间分别为1.6、2.1 s,超调量均为0;俯仰、侧倾控制系统在正弦干扰信号下能使工作台始终保持在0°附近,波动范围分别在0.15°、0.19°内。平台极限倾翻坡度仿真实验表明平台的倾翻稳定性随着举升高度和载质量的增加而降低,相比无调平时,有调平时的最小极限倾翻坡度增加了24.77%,平台安全性明显提高。  结论  设计的果园高位自动调平平台能够在不同干扰下始终保持水平,具有较好的抗倾翻能力,安全可靠,能够满足丘陵山地果园的使用需求。      

Automatic wheel slip control system in field operations for 2WD tractors

A microcontroller based automatic wheel slip control system was designed and developed for 2WD tractors. The system continuously measures wheel slip under field conditions and generates commands for depth adjustment if the wheel slip falls outside the desired range. Wheel slip was calculated using the actual and theoretical speeds of the tractor obtained by measuring the rotational speed (rpm) of front and rear wheels, respectively. The developed system was installed on a test tractor and the performance was evaluated with different implements under varying field conditions. The performance data indicated a significant reduction in fuel consumption per hectare (20–30%), increase in field capacity (7–38%), and gain in tractive efficiency (4–10%) with slip control system versus the existing draft control system. The slip control system is also expected to reduce the operator’s effort as it adjusts the depth control lever automatically in response to variation in the soil conditions within the field.     

南方丘陵山区水稻生产机械化发展现状与对策

概述了以江西为典型南方丘陵山区地理地貌特征的水稻生产机械化发展状况,分析了耕、种、管、收4个主要环节上水稻生产机械化作业存在的问题,对制约南方丘陵山区水稻生产机械化发展的农村劳动力、农田基础建设、农机装备技术、政策引导等因素进行探讨,提出了促进南方丘陵山区水稻生产全程机械化大发展的对策与建议.     

拖拉机电液悬挂半物理仿真系统设计及试验

为实现拖拉机电液悬挂系统的准确控制,以福田雷沃欧豹TG1254拖拉机为研究平台,设计了一套拖拉机电液悬挂半物理仿真系统.该系统硬件平台主要包括拖拉机液压回路、传感器、数据采集装置等;软件平台采用SIT模块,联合LabVIEW和MATLAB建立控制器模型.设计自适应控制算法,实现系统的牵引力调节、位置调节和力位综合调节并进行了实车试验.在牵引力调节试验、位置调节试验和力位综合调节试验中,系统过渡过程时间均低于或等于6s,系统超调量小于或等于25%,系统控制过程平稳,耕深稳定,实现作业质量提升.     

剪式座椅和前桥空气悬架匹配对拖拉机振动特性的影响

以常发CF700型拖拉机为研究对象,基于MATLAB/SIMULINK为研究平台,选用布置空气弹簧的剪式座椅悬架和前桥空气悬架,建立拖拉机系统的四自由度平面振动模型。通过仿真分析得到,拖拉机机身质心垂向加速度均方根值、俯仰角方向加速度均方根值、座椅垂向加速度均方根值以及前轮胎动载荷均方根值较无悬架拖拉机系统分别下降了16.92%、36.82%、32.71%和20.57%。在GB/T 10910-2004规定的100 m较平滑跑道上对样机进行振动测试并与同等条件下的仿真结果对比,结果表明平均误差率为11.37%,在可接受的范围内,仿真结果可以真实反映拖拉机的振动趋势。     

基于单片机的丘陵烟区烟用保水剂注水系统设计

部分西南丘陵地区春旱发生时,烟区烟株生长量不足,烟叶品质量不高。行之有效的方式是为植烟地土壤施用烟用保水剂,从而增强土壤的蓄水保墒能力,提高灌溉水利用效率,促进烟株的生长发育。当保水剂施用于地表以下的土层后,急需为保水剂进行注水作业,但目前还没有专门的保水剂注水系统。因此,本文以AT89C51单片机为控制器,设计一套适用于丘陵烟区烟用保水剂的注水系统,整套注水系统主要由整机机架、动力组件、自动收放管机构、缠管机构、潜射式注水枪和保水剂注水作业控制系统等构成。该系统具备响应快、精度高和操作简便等特点,能解决在丘陵烟区春旱时期土壤的蓄水保墒能力差、烟株生长发育不足、丘陵烟区烟叶的品质量不高的难题,适用于丘陵烟区烟用保水剂的注水作业。