基于CAN总线的冲量式谷物流量联合收割机测产系统

针对精细化农业生产管理发展及智能化农业装备的需求,研究了基于冲量定理及压电传感器的谷物流量检测技术,研制了谷物流量传感装置,并集成CAN总线技术,开发了基于CAN总线的冲量式谷物流量联合收割机测产系统。通过试验与数据分析,冲量式谷物流量传感器静态检测精度稳定、准确,动态测量快速、精准。结合CAN总线工作稳定、实时性强等特点,所设计的谷物流量测产系统具有实时性强、测量误差小和传输稳定的特点,谷物测量误差基本稳定在8%以内,谷物流量定位实时、精确,以此绘制的谷物产量处方图具有一定的可信性和实用性。      

联合收割机谷物流量传感器的现状与分析

介绍了现有联合收割机上使用的体积流式和质量流式谷物流量传感器的结构与特点;重点分析了冲量式谷物流量传感器工作原理,包括压电陶瓷基片式、平行梁冲量式谷物流量传感器等;最后,分析了我国联合收割机谷物流量传感器存在的问题及发展趋势.     

平行梁冲量式谷物质量流量传感器田间实验

设计了平行梁冲量式谷物质量流量传感器,以该传感器为核心部件构建了测产系统。针对小麦、水稻两种不同谷物品种,不同联合收获机机型以及不同田间地面状况,于2004年夏秋两季分别在中国科学院栾城农业生态系统实验站和上海五四农场做了精准收获实验。实验结果表明,测产系统可以在正常农田地面状况下可靠地工作,单产和总产测量误差均小于10%,且对联合收获机机型以及谷物品种不敏感。     

冲量式谷物流量传感器性能实验研究

介绍了现有谷物流量传感器的种类、测产系统中所使用的冲量式流量传感器的基本结构和工作原理,对在升运器实验台上安装导流板和未安装导流板冲击式谷物流量传感器的输出信号值进行了比较分析,实验表明安装导流板后,传感器输出电压信号值平均提高30％左右,明显提高了传感器输出信号强度。     

双板差分冲量式谷物流量传感器性能试验

对双板差分冲量式谷物流量传感器的静态受力特性进行检测,结果表明传感器的输出信号与静态力作用点的位置无关,即传感器的线性度满足使用要求。室内标定试验和田间测产试验得到谷物流量在0～2.0kg/s范围内信号与传感器输出电压信号的关系和标定系数K。田间水稻测产试验检测测产精度误差小于     

双板差分冲量式谷物流量传感器性能试验

对双板差分冲量式谷物流量传感器的静态受力特性进行检测,结果表明传感器的输出信号与静态力作用点的位置无关,即传感器的线性度满足使用要求.室内标定试验和田间测产试验得到谷物流量在0～2.0 kg/s范围内信号与传感器输出电压信号的关系和标定系数K.田间水稻测产试验检测测产精度误差小于3.8%.     

基于IMM UKF的冲量式测产系统研究

为适应精准农业的发展趋势,提高测产计量系统的精度,开发一套基于IMM UKF算法的冲量式测产系统。该系统由冲量传感器模块、北斗定位模块、DTU传输模块和上位机等组成。系统通过传感器模块进行信号的采集和处理,采用CAN通信方式将处理后的数据发送至上位机。上位机使用IMM UKF滤波算法对传感器上传的数据进行滤波,最终根据标定曲线得到谷物产量。通过车辆空载试验,采用IMM UKF算法与KF和UKF算法进行对比验证,结果表明IMM UKF算法的滤波效果更好,均方差为0.000 42 N。通过传感器标定试验,确定传感器的检测值与实际谷物重量的关系。通过大田测产试验,得出每个地块的产量分布图,试验结果表明该测产系统的平均误差达到3.911%。     

花生联合收获机智能测产系统研究

为解决花生收获过程中产量监测问题,结合4HBLZ-2型自走式花生联合收获机设计了一种智能测产系统。硬件部分包括北斗导航车载接收系统、单片微处理器及重量传感器、德国麦希欧接触式在线水分传感器,通过CAN总线接口与上位机连接。将定量称重与网格细分技术相结合应用于收获机测产领域,相较于冲量式测产系统,极大地降低了收获机振动引起的产量累积误差。软件采用跨平台应用程序Qt完成了各传感器数据的实时接收、存储,以及对任意划定地块产量数据的查询,并且能够实现查询产量数据的平面及3D立体渐变色显示。在5种不同工况下对该测产系统进行试验,测试花生收获机工作状态下测产系统的稳定性。在发动机大油门、开动夹持输送装置工况下,产量相对误差绝对值小于2%,在田间试验情况下产量相对误差绝对值小于5%。     

智能花生收获机实时测产系统的研究

设计了由重量传感器、水分传感器、自动包装装置、CAN转换器、GPS系统,以及控制终端等组成的智能花生收获机实时测产系统。该系统采用称重法测量花生质量,利用接触式电容水分仪测得花生含水量、自动包装装置进行包装,通过设计的测产软件显示花生流量数据,结合GPS系统定位信息生成产量图。该系统获取产量数据及时准确,提高了花生测产的工作效率。     

穗状玉米测产系统设计与试验

设计了由产量监视器、速度传感器、产量传感器、差分全球定位系统(DGPS)、割台高度传感器、升运器转速传感器和玉米果穗导向装置组成的穗状玉米测产系统,并应用该系统进行田间测产试验。收获作业前抽样测量玉米果穗的粒穗比和含水率;玉米收获机工作时,以割台高度传感器作为逻辑开关,割台收获玉米果穗,通过导向装置使玉米果穗以相同速度冲击产量传感器;产量传感器将冲量转化为电信号,并传给产量监视器;产量监视器融合产量、速度、升运器转速及DGPS信息计算出当前小区产量并存储在扩展名为.vld的文件中,应用自行研制的农业空间信息采集与应用系统(DCAS)可绘制收获产量图。2009年秋季应用该系统进行田间玉米收获实时测产,田间试验数据表明该系统测产平均相对误差为18.11%。     

基于ARM的联合收割机谷物产量计量系统的研究

以联合收割机谷物产量计量为研究对象,利用压力测产传感器,采用S5PV210微处理器,设计了一套基于ARM的联合收割机谷物产量计量系统,实现了谷物产量的实时计量。田间动态试验结果表明:联合收割机谷物产量计量系统误差范围为3.93%～3. 91%,控制在4%以内,误差波动较小,准确率较高,能够达到设计要求,符合联合收割机的实际测产要求。     

机身倾斜导致谷物流量传感器零点漂移的补偿

当联合收获机倾斜时谷物流量传感器因发生严重的零点漂移而导致较大的测量误差.通过对单板冲击式谷物流量传感器的倾斜试验发现,传感器的零点电压与联合收获机的倾斜角度成线性关系,当联合收获机左右倾斜15°时,零点漂移电压达25.4mV,可能导致-8.3%～28%的测量误差.为了消除倾斜导致的零点漂移,在单板冲击式流量传感器后面增加一个与冲击板结构相同的参考检测板,构成双板差分冲击式谷物流量传感器.倾斜试验发现,在联合收获机左右倾斜15°范围内,冲击板和参考板的零点电压的变化一致,使用差分算法补偿后的零点漂移从25.4mV降低到1mV.     

联合收割机割台地面仿形控制系统设计及试验

为了提高联合收割机自动化水平、降低劳动强度,研发了割台地面仿形控制系统,设计了割台地面仿形机构,采用角度传感器获取其随地面的浮动情况,并结合位移传感器检测割台油缸伸缩量,来推算得到割台高度信息,并进行了田间试验研究。试验结果表明:该系统结构简单,性能稳定,割台高度控制误差不大于12mm,满足联合收割机田间作业要求。     

切纵流脱粒清选装置传动系统优化设计

现有产品的切纵流脱粒清选装置传动系统设计可靠性较差,脱粒分离传动系统布局较复杂,脱粒滚筒转速固定,对作物的适应性较差。为此,以太湖TH988型切纵流联合收割机为研究对象,根据切纵流脱粒清选装置工作部件的作业流程和相互位置关系,结合传动系统设计原理制定新的传动方案,并对关键传动参数进行验证,在脱粒分离装置动力布局上,设计了一种两挡换向传动箱。优化后的脱粒清选装置经过制造加工、装配到台架上,对其传动系统进行试验,通过检测发现:工作部件的转速满足工作要求,整个传动系统运行通畅,为切纵流联合收获机传动系统设计提供了依据。     

基于UML建模的联合收割机软件配置设计

为进一步提高联合收割机的软件运行性能与整机作业效率,采用UML建模理念针对其软件配置项展开研究.根据联合收割机系统工作原理与部件组成,以改善收割机的故障识别灵敏性与软件架构为目标,选定UML活动与用例相结合的技术,建立联合收割机的UML模型与算法流程,针对系统实施软件设计与配置功能模块实现,并进行软件配置验证试验.结果...     

液压式联合收割机电气控制系统的PLC设计

以液压式联合收割机电气控制系统为研究对象,分析了联合收割机工作原理,设计了液压式联合收割机液压系统及其电气系统的整体结构,实现了电气控制系统的PLC设计。收割试验结果表明:在联合收割机作业过程中,切秆刀具、一级二级喂入的转速比较平稳,切秆刀具转速在730r/min上下,未出现异常情况;系统有效降低了小麦漏割和漏粮现象,损失率在3%以下,验证了液压式联合收割机电气控制系统的可靠性。     

谷物联合收获机测产系统性能试验

引进Ag Leader谷物测产系统,在国产中小型谷物联合收获机平台上开展了测产系统性能试验.谷物测产系统主要由包括流量传感器等在内的多路传感装置、终端显示及控制平台和GPS系统构成.首先进行了系统传感器的标定试验,然后进行了田间小麦的收获试验.将试验获得的产量数据进一步进行了处理,通过产量数据点的空间自相关性分析发现,产量值采样点在20 m范围内的的相互依赖程度较高;半方差分析表明,测产区域的产量分布空间变异明显,呈现空间聚集分布的特点.克里格插值后的产量分布图呈现斑状分布的趋势,也直观反映了聚集分布的特征,可以为精细农业的实施提供必要的理论依据.     

基于GWO-MPC的联合收获机喂入量控制方法与仿真实验

收获机作为农业生产的重要生产工具，其喂入量控制一直是自动控制领域研究的热点问题。本文通过分析收获机工作方式，建立收获时收获机喂入量变化模型。设计开发收获机作业参数监测系统，以小麦作为实验对象，在我国华北地区开展田间实验，验证系统喂入量监测精度并同步采集产量、含水率和作业速度等参数，系统喂入量监测平均相对误差为8.55%。以收获机在割台高度不变条件下保持额定喂入量为控制目标状态，收获机作业速度作为控制量，采用模型预测的方法对收获机喂入量进行仿真控制。采用灰狼优化算法优化二次规划的权值矩阵，仿真结果表明，权值矩阵优化后，喂入量控制平均绝对误差小于0.1 kg/s,平均降低38.1%。喂入量控制误差与收获区域的产量成反比，与含水率成正比。在相邻时域内产量、含水率变化较小的收获区域效果更好。     

侧输出马铃薯收获机设计研究

针对马铃薯收获机向大型联合收获的发展趋势,在参考了国内外先进机型的基础上,结合马铃薯在我国种植的实际国情,设计完成并制造了4U-1700A型侧输出马铃薯收获机。新型收获机将原有的中间输出方式改进为单侧输出,并与马铃薯联合收获机配套使用,减少了联合收获机归垄行数,提高了生产效率。为此,介绍该款收获机的基本结构及工作参数,说明了主要技术参数和基本结构的原理与功能。田间收获试验表明:该收获机可以实现薯土彻底分离,并规则地平铺在另一侧相邻两垄之间,供联合收获机二次收获,具有伤薯率低、漏收率低、工作性能稳定的优点,提高了劳动生产率。