激光控制水田平整机的研制

针对江苏省农垦集团黄海分公司一直采用的旱田激光控制平地机只能适应冬闲地平整,对一年两熟的稻麦轮作田块由于季节性强、作业时间短、土壤含水量大且受前茬秸秆影响,造成平整成本加大甚至无法平整等问题,研制了水田激光控制平整机,在原有普通水田平整机上加装激光控制系统,实现了水田平整作业的高精度自动控制,大大提高了平整精度。     

水田激光平地机工作原理的研究与应用

水田田面平整是保证水稻高产、稳产的重要措施,研制水田激光平地机有重要的理论意义和实际应用价值。本文主要分析了水田激光平地机的工作原理,研究了水田激光平地机系统要求,建立了平地铲作业动力学方程,以用于计算平地铲工作能耗,并提出了平地作业效果综合指标,以更加合理地评价水田激光平地机平地作业效果;在此基础上研制了几款适用于水田带水平整作业的水田激光平地机。本文为水田激光平地机的设计和改进提供了一定的参考依据。     

水田灭茬激光平地机在上海农场的推广及运用

2011年,上海市上海农场种植业中心农机总站自主研制了水田灭茬激光平地机。通过小面积推广使用总结,该机除了能够利用激光平地技术对水田进行精细平整外,还可以起到起浆灭茬的作用,不仅利于水稻种植后的生长,而且减少了作业工序,提高了生产效率,节本增效。本课题在自主研发的水田打浆灭茬平地机基础上,为充分利用主机动力,减少固定资产投入,利用原有激光平面发射、接受、控制装置及农具液压缸整体电液控制系统,对平地机进行结构加宽     

超声波传感器评定水田激光平地机水平控制系统性

为了评定水田激光平地机平地铲水平控制系统性能,采用2个SensComp 600超声波传感器测量平地铲两端与参考水平面的距离,然后利用三角关系计算得到平地铲倾斜角度.对超声波测距、传感器与反射面成一定夹角的影响以及运动对测量的影响因素进行了分析,并与姿态航向参考系统AHRS500GA-226提供的参考倾角进行了对比,结果表明2个超声波传感器在静态和动态条件下均能较准确地测量出平地铲倾斜角度,最大静止误差和最大动态误差分别为0.08°和1.00°.在平整的水泥地面上对平地铲水平系统性能进行了测试,实验结果表明,水田激光平地机水平控制系统倾斜角度测量准确,误差不超过1.00°,整个系统能较好地实现平地铲水平控制,满足水田平整作业需要.     

试论激光平整地技术在水稻主产区的推广应用

通过分析激光平整地技术在水田整地中的重要性，阐述了激光平整地技术的主体激光发射机、激光平地机和控制箱工作原理，介绍了激光平地机在水田平整工程中的操作技术与经验，提出推广措施。     

1PJ-4.0型水田激光平地机设计与试验

设计了三点悬挂1PJ-4.0型水田激光平地机。水田激光平地机液压系统,包括高程液压油路、水平液压油路和折叠液压油路,平地铲高程运动采用平行四连杆结构。对水田激光平地机的高程运动和水平运动性能进行了测试试验,分析结果表明:平地铲上升过程响应时间为下降过程响应时间的2倍,全程400 mm上升所需时间为3.31~4.23 s,下降所需时间稳定在1.7 s左右;上升速度随油门开度增大而加快,平地铲下降速度较稳定。平地铲水平调节时,顺时针转动全程20°所需时间与逆时针转动所需时间一致。田间平整作业试验表明,与拖拉机配套的三点悬挂1PJ-4.0型水田激光平地机可以稳定工作,能显著改善田面平整情况,田面最大高程差从平地前的32 cm降低到4.9 cm,相对高度的标准偏差值从平地前的12.28 cm下降到平地后的2.64 cm,平地后绝对差值小于等于3 cm采样测量点累计百分数达69.4%。     

基于GNSS的智能水田旋耕平地机研究

设计了一种基于GNSS的智能水田旋耕平地机，将两个GNSS天线分别固定在旋耕平地机两端，以天线高程定位数据与俯仰角数据作为旋耕平地机高程与倾角信息，采用模糊PID控制算法，通过向电液比例换向阀输入驱动电压信号控制调节油缸伸缩，使旋耕平地机绕中间旋转轴转动或沿滑槽上下移动，实现了机具的水平与高度调节。设计了一种蓄能器、液压泵协同工作的液压系统，提出了基于最小二乘法的基准面生成方法。为验证智能水田旋耕平地机的工作性能，在水稻、小麦等不同前茬作物以及砂质土、粘质土、壤土等不同土壤类型条件下，对其进行了水田平整试验。试验结果表明，智能水田旋耕平地机平整效果较好，平整度达到3cm左右。该系统稳定性较好，适应性强，对水田平整度有较大的改善，平整后的水田满足水稻种植的农艺要求。     

小型室内水田土槽的研制

在室内土槽中进行试验可以避免田间试验的恶劣工作环境,能有效改善试验环境,提高工作效率。本文针对水田平整机具的设计研制了一种小型室内水田土槽,它主要由槽体、台车及其牵引系统组成,用于初步探讨水田推土板与水田相互作用参数的优化值,为优化平地铲和整机设计提供一定的依据。台车在土槽进行了同工况下的牵引速度试验,结果表明本文设计的土槽,可以模仿水田激光平地机二维推土板在田间的推土作业过程,能够依托它进行水田平整机具的相关试验,满足设计要求。     

适用于水田的激光平地机具液压系统设计

设计了一种水田激光平地机具液压系统.该液压系统主要由液压油泵、电磁换向阀、液压缸、蓄压器和散热器等元件组成.液压泵由拖拉机的动力输出轴驱动;电磁换向阀采用拖拉机电源直流12V供电,可实现平地机具两端分别独立升降;蓄压器起到缓冲作用可改善系统油压的稳定性;散热器可保证液压油温不超过70℃;背压阀用来调节平地机具的下降速度.实际应用表明,水田激光平地机构液压系统能与控制系统相匹配,工作正常.     

水田激光平地机非线性水平控制系统

为使水田激光平地机的平地铲在受到干扰偏离水平位置时能够迅速回复水平,设计了基于角速度-偏差角度的非线性PID控制器的平地铲调平控制系统,使平地铲零角速度渐近回到水平位置,实现零超调,提高了平地机水平控制精度和稳定性。根据平地机的机械液压系统结构搭建了平地铲调平系统动力学模型,推导了传递函数,基于剩余路径确定允许最小角度的非线性控制,设计了水平调平闭环控制系统方案。采用标准姿态航向参考系统AHRS检测平地铲实时倾角与角速度,TMS320F28035芯片作为控制器,设计制作了水平控制系统电路,依据传感器数据通过非线性PID位置控制算法计算出控制量,并通过PWM驱动电路实现平地铲水平控制。在华南农业大学研制的水田激光平地机上,进行了实验室测试与田间试验验证。测试结果表明,水平控制系统响应迅速,实现了平地铲渐进逼近水平位置的控制效果,超调小,稳态误差趋于零,平地铲基本控制在水平位置±1°以内,平地铲工作稳定。     

一种水田激光平地机平地铲水平控制系统设计研究

为了使水田激光平地机作业中平地铲保持水平,设计了基于多传感器融合技术的水平控制系统。该系统基于MEMS惯性传感器ADIS16355信息融合测量平地铲倾角,通过脉宽控制液压电磁阀的方法实现水平控制。为此,介绍了控制系统的构成,阐述了三轴加速度计与陀螺仪融合测量实时倾角原理,设计了基于卡尔曼滤波的多传感器融合算法;并基于ARM7 Cotex-M3微处理器设计了水平控制系统硬件,提出了适用于平地铲水平控制的位置控制算法。采用高精度姿态航向参考系统AHRS500GA对融合算法进行验证并进行田间试验,结果表明:该系统能在平地机作业过程中准确测量平地铲实时倾角,有较好的控制效果。     

1JP-200型农田激光平地机技术改进与示范推广

激光控制平地技术是目前世界上最先进的土地平整技术,平整土地精确度高,在发达国家普遍使用。我国正处于引进、试用和推广阶段,在东北地区国有农场和新疆生产建设兵团农场等处有使用。湖南省岳阳市农业机械化研究所研制的农田激光平地机完全实现了设备国产化,以水田平整为主。通过技术改进后,产品性能更加稳定,能同时实施旋耕平地作业,提高了生产效率,降低了平地成本,示范推广应用取得了较好的节水增产效益和良好的社会效益。     

水田激光平地铲的研究与应用

设计了适用于南方水田的激光平地机平地铲运设备,确定了平地铲的铲宽、铲高铲长、切土角等重要参数。初步试验表明,平地铲工作正常,基本符合水田平整的工作要求。     

水田平地机的研制设计

为进一步提高水田平地的效率,设计一种与水田搅浆机配套使用的水田挠性宽幅折叠平地机。介绍该机的总体结构及工作原理,论述调整人土角度机构、挠性梁、平地铲等关键部件的设计思路。机具性能试验结果表明,作业后地面的平整精度能够满足节水灌溉、抑制杂草、机械插秧等农艺要求。     

全电农用激光平地机的设计

针对现有农用激光平地机对复杂地形的适应能力差、精平机当作粗平机使用的问题,设计开发了全电农用激光平地机。全电农用激光平地机主要由机架、电动伺服缸、抬铲省力机构及斗门机构构成。其中,斗门机构主要由驱动系统、控制系统和机械部分组成,可以完成土壤的搬运。田间试验结果表明:在复杂地形下工作,该机构对土地平整的平整精度较传统机型有较大提高,作业质量符合农艺要求,机具结构设计合理。     

1GDP－260型水田打浆平地机的使用与维修

1GDP－260型水田打浆平地机是为40～45马力四轮拖拉机配套设计的新型水田精细整地机械，与使用翻地犁翻耕或旋耕后泡水，再用水耙轮多次碾压，完成碎土耙浆作业的传统水田整地方式相比，水田打浆平地机的特点是：利用新型旋耕刀旋压滑切的工作原理，完成水田原茬泡田地及翻、旋后泡田地的旋碎土、埋茬、搅浆、平地联合作业，质量好、效率高，满足插秧及直播的农艺要求，整机结构重量轻，仿形效果好。     

小型水田耕耙平地机关键部件设计与建模

水田耕耙平地机作业不连贯,必须反复作业多次,作业的效率低,成本高,机械的反复碾压破坏了土壤的团粒结构,使土壤的通透性降低,不利于水稻根系的生长发育等。本文将对小型水田耕耙平地机传动系统关键部件进行合理设计。     

1JPY-6型激光平地机

1JPY—6型激光平地机是以60.8～80.3kW拖拉机为动力,在装有刮土铲和液压系统的平地机基础上配备国内较先进的激光发射与接收装置进行土地粗、精平整的机具。该机集激光、液压、电子、光学于一体,可实现土地粗、精平地时的自动控制与手动控制。试验证明,该机是目前在平地精度、作业效率、平地质量三方面均十分理想的平整地机具。在农田土地平整方面主要用于旱田改水田的粗、精平地及水田灌水前经旋耕后田地的精平作业。除此之外也可用于修路、机场、盐场等大型场所的精平作业。 1.该机主要由机械、液压和激光控制系统三大部分组成:①机械部分主要由机架、刮蓄土铲及装置、高度可调的接收器支杆、左右支撑地轮等构成。②液压部分主要由液压泵、多联手动分配器、由磁换向阀、节     

南方机引水田耖的研制与应用

水田耖是南方水田耕作中一种精细平整水田田面的机具,耖田作业是水田插秧前的最后一道作业工序。耖田质量的好坏不仅影响水田的灌溉、排水,而且影响插秧的质量和秧苗的返青速度。为此,根据南方水田耖田作业的农艺要求,分析了机引水田耖在田间作业的受力状况及影响耖田作业的主要因素,提出水田耖的结构设计要求,开发了1PJ-1.5型水田耖,并在实际应用中进行验证。     

水田旋耕施肥复式作业机设计与试验

为改变我国水田旋耕技术水平落后的现状,设计了一种带水旋耕施肥复式作业机。该机采用旋耕埋茬方式,一次作业完成旋耕、埋茬、起浆、深施肥及平整多项作业。根据水田平整和施肥的特殊要求,创新设计了一种水田平整机构和水田施肥机构。试验表明,该机作业效果良好,能够满足水田旋耕、施肥、平整联合作业的要求,降低节省了耕作成本,缩短了水田耕种周期。