一种谷物收获机的高速信道传输技术分析

为进一步提升谷物收获机的收获效率与智能化控制水平,从信息数据传输精准度出发,结合高速信道传输技术理念,针对其通信系统展开设计。在谷物收获环境特点与作业机理的基础上,合理分配信道和网络地址,搭建高速信道模型,布置谷物收获机通信系统的信道传输高速化设计组成并进行技术实现。信道传输性能试验表明:高速信道传输技术应用后,理论计算下的高速信道输出与仿真试验输出值误差不大,满足精度要求,且通信系统的稳定性与准确率均有所提升,整机收获效率可保证在90%以上,具有较好地推广价值与应用前景。     

胡萝卜联合收获机智能监控系统设计与试验

针对目前国内胡萝卜联合收获过程中智能化水平低、无法对机具作业情况进行监测等问题,设计了一种可搭载在胡萝卜联合收获机上的智能监控系统。智能监控系统主要包括胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块、胡萝卜堵塞监测模块、胡萝卜果实计数模块、人机交互模块及位置信息模块等。监控系统以STM32F103单片机为主控制器,信息采用CAN总线传输,应用多种传感器融合技术,实现胡萝卜联合收获作业信息采集与调控。胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块基于模糊PID控制算法,通过传感器收集机具作业速度、夹持输送带带速及夹持输送装置倾角,采用脉宽调制控制电磁阀开度调节夹持输送带带速,实现胡萝卜收获过程中机具自适应调节作业状态。运用Matlab软件进行胡萝卜联合收获自适应带速调节模型对比试验,仿真试验结果表明,该模型鲁棒性好,超调量低;田间试验表明,各模块监测精度均大于等于96%,自适应带速调节模块误差小于等于0.1 m/s,带速响应时间小于等于0.8 s,调整时间小于等于1.6 s。该智能监控系统满足机具田间作业要求,实现了对胡萝卜联合收获作业的实时监测与夹持输送带带速自动控制。     

胡萝卜联合收获机智能监控系统设计与试验

针对目前国内胡萝卜联合收获过程中智能化水平低、无法对机具作业情况进行监测等问题,设计了一种可搭载在胡萝卜联合收获机上的智能监控系统。智能监控系统主要包括胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块、胡萝卜堵塞监测模块、胡萝卜果实计数模块、人机交互模块及位置信息模块等。监控系统以STM32F103单片机为主控制器,信息采用CAN总线传输,应用多种传感器融合技术,实现胡萝卜联合收获作业信息采集与调控。胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块基于模糊PID控制算法,通过传感器收集机具作业速度、夹持输送带带速及夹持输送装置倾角,采用脉宽调制控制电磁阀开度调节夹持输送带带速,实现胡萝卜收获过程中机具自适应调节作业状态。运用Matlab软件进行胡萝卜联合收获自适应带速调节模型对比试验,仿真试验结果表明,该模型鲁棒性好,超调量低;田间试验表明,各模块监测精度均大于等于96%,自适应带速调节模块误差小于等于0.1m/s,带速响应时间小于等于0.8s,调整时间小于等于1.6s。该智能监控系统满足机具田间作业要求,实现了对胡萝卜联合收获作业的实时监测与夹持输送带带速自动控制。     

基于立体视觉下联合收获机边缘检测技术的研究

智能联合收割机是目前作物收获的发展热点与研究重点技术之一，而确定田间地块边缘、未收割作物边缘、联合收获机直线行驶和在作物地头转向是实现全田间自动收获的基础。为此，设计了一种基于立体视觉下多种作物收获边缘快速检测方法，保持作物收获边缘在检测目标区域内，并提出了一种基于HSV(色调、饱和度和值)空间扫描的动态感兴趣区域提取算法，利用Ostu算法获得作物未收获面积，实现未收获作物边缘和作物末端边缘的同时检测，并根据作物收获末端边缘自动转向到下一个收割路径。田间验证试验表明：水稻检测准确率高于98%,玉米的检测准确率高于94%,平均处理速度为49frame/ms。研究结果表明：提出的基于立体视觉下联合收获机边缘检测及精准转向系统具有较高的工作精度和效率，可为提高作物收获性能提供技术参考与借鉴。     

基于多传感器的精准变量施肥控制系统

为实现田间精准变量施肥,设计基于多传感器的变量施肥控制系统。该系统以STM32F103ZET6微处理器为核心,搭配GPS定位模块、作物生理信息监测模块、温湿度与光照度监测以及施肥机构监测模块,可实现水稻田间精准变量施肥作业环境参数、地理位置信息、作物生长信息以及施肥机构的执行状态实时监测,系统根据内置施肥算法,结合采集的多源传感信息,实现实时变量施肥控制。系统测试结果表明,调速测试试验最大控制误差为6.25%,开度测试试验最大控制误差为11.1%,系统的控制精度达到88%以上,性能稳定,满足精准作业的要求。     

温室智能黄瓜收获机设计与试验

黄瓜种植面积广,市场需求大。为实现在现有种植环境下的大批量高效收获作业需求,设计了一种智能黄瓜收获机,由立支架系统、收获车、单轴式简易差速装置和控制系统等主要部分组成。收获车在立支架系统的导轨上行走,单轴式简易差速装置实现变轨过程中收获车的左右驱动轮在圆弧轨道上的差速运动。智能黄瓜收获机可以通过传感器对黄瓜成熟度的进行判别,再由控制器控制收获刀具完成收获或避让落蔓过程中悬挂在导轨内侧挂钩上的黄瓜,从而完成收获过程。试验结果表明:该收获机最佳收获速度0.5m/s,最佳传感器与收获刀具之间的安装距离为87mm,黄瓜收获成功率可达97%以上,具有较好的应用前景。     

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。     

小型电动叶菜收获机智能控制系统设计与试验

针对小型电动叶菜收获机工作部件速度固定导致的收获机适应性差、能耗大、收获损失率较高及割茬高度调整不便等问题,开发了一种叶菜收获机智能控制系统。该系统以可编程逻辑控制器为核心,采用超声波传感器、光电编码器进行高度、速度检测,利用直流电机驱动模块、电液缸等实现收获机工作部件的速度和高度控制。试验结果表明:该系统能够根据设定的叶菜留茬高度自动调节叶菜收获机的割刀高度,并能根据收获机行进速度自动调整割刀切割速度、拨苗速度及传送带输送速度,叶菜留茬高度平均误差≤3.33%,叶菜收获损失率≤5.10%,提高了叶菜收获的经济效益,对于提升我国叶菜收获作业的智能化水平及实现节能减排具有积极意义。     

基于物联网技术的农业灌溉系统精准控制研究

为进一步提高我国农业灌溉系统的精准化水平,结合具有强大传感识别与智能嵌入特点的物联网技术,针对灌溉系统的精准控制展开研究。规划基于物联网技术的农业灌溉系统架构,搭建精准控制模型,以多传感器融合理念为主线,进行系统硬件选型与软件设计,并展开精准控制性能试验。试验结果表明:灌溉系统的多功能传感器数据采集与传输模块精准化程度高,土壤湿度系统监测值与实地测量值之间的相对误差控制在2%以内;在保证系统数据信号传输条件一致情况下,基于物联网技术精准控制算法,系统信息控制处理精准度可提高7.50%,灌溉作业效率可达90%以上;系统运行稳定,具有较好地推广前景,可为智慧农业发展提供优化方向。     

小型收获机电动脱粒滚筒负荷监测系统的设计

丘陵山区的稻麦机械化收获作业主要依靠小型手扶式收获机械。为使4GQT-90型手扶式收获机工作在额定作业负荷范围内以提高其作业质量,在理论上推导了该收获机电动脱粒滚筒的扭矩与其驱动电机电流之间的数学关系,然后通过实验室试验得到该收获机处于额定负荷下对应的电机负载电流和脱粒滚筒转速,并作为控制基准,在收获机实际作业过程中周期性检测电流和转速参数并与基准范围进行比较后,通过显示装置提示操作人员控制收获机的作业速度。试验结果表明:对于同一个操作人员,该收获机的负荷稳定性变异系数从完全依靠人工经验操作下的14.5%降低到有负荷监测系统辅助作业下的8.1%,在前后两种工况下,额定负荷范围内的作业时间占总测试时间的比例分别为8%和82%。该负荷监测系统可以为操作人员控制收获机提供实时可靠的提示,能够保证该收获机基本处于额定作业负荷范围内。     

联合收获机CAN总线架构设计与试验

针对国内外农机装备智能化发展及设备物联远程网控需求,基于ISO 11783系列标准,提出并设计了联合收获机智能CAN总线方案及其应用系统。根据联合收获机的作业特点和智能控制需求,建立了由动力CAN总线、设备管理CAN总线、专用设备CAN总线1和专用设备CAN总线2组成的模块化、可扩展的智能农机CAN总线网络结构。基于ISO 11783 CAN总线应用层协议标准,制定了智能化联合收获机远程网控通信协议。最后,进行了联合收获机CAN总线应用系统网络负载和实时性的通信试验及工程应用试验验证。试验结果表明,在500 kb/s波特率下,所有总线的负载率均小于30%,数据在3层CAN总线之间传输总延时小于1 ms,满足联合收获机智能远程网控CAN总线系统的设计要求。     

自走式小麦联合收割机电气控制线路优化

为提升自走式小麦联合收割机的收割效率,在收割机结构组成与工作原理的基础上,对收割机的电气控制系统及相关线路展开优化分析。通过分析行走系统与收割装置等关键部件的工作特性,得出其传递函数及实现双闭环控制与调节的条件;采取行进速度智能精确控制,加入PID核心算法控制、辅助电气线路改进与控制、加入实时监测与准确报警装备等措施,实现整机的控制线路优化并通过试验进行验证。结果表明:经优化后的收割机主要性能指标均得到明显改善,尤其收割效率较优化前提高13%左右。电气控制线路优化具有一定的可行性,能够为小麦联合收割机的其他结构优化与改善提供参考。     

基于ANSYS的共振装置三维系统建模及优化设计

为提高小麦联合收割机的使用寿命、降低收割作业过程中产生的共振,基于ANSYS分析理论,对易产生共振的核心装置进行三维系统建模和优化设计。通过分析联合收割机工作机理及运动特点,根据机械振动理论和激振频率模型,利用UG软件,选取收割机的机架和收割系统作为研究对象,对其进行结构优化后得出三维系统物理模型,并导入ANSYS分析软件进行模态求解分析得出前4阶振型。从振型图可知:优化设计较好避开了共振点。振动试验结果表明:有限元计算的固有频率与振动试验值误差在±8%范围内,机架与割台质量分别降低15. 3%和8. 8%。由此验证了三维系统建模参数设计的合理性与可行性,从而为类似收割机的振动分析提供思路与参考。     

基于多跳无线局域网络的多联合收获机速度协同控制

随着现代化农业科学技术的进步,大面积协同作业逐渐开始应用在机械自动化生产过程中,为了提高联合收获机械装置作业的生产效率,提出了一种多机协同控制的多跳无线局域网络,实现了多机大面积协同化作业控制。利用无线多跳网络,基于地形和地质条件,统一多机作业的速度,根据脱粒滚筒的转速和籽粒的损失率,对协同速度进行优化。为了验证设计的多跳无线局域网多速度协同控制的有效性,对多联合收割机的速度优化效果和籽粒的损失率进行了实验测试。由测试结果可以看出:采用多联合收割机前进速度协同控制后,其机械效率和籽粒的损失率都得到了明显的改善,从而验证了速度协同控制方法的可靠性,为大面积农作物收获机械自动化作业通信技术的研究提供了一种新的无线多跳网络优化方法。     

4UML-130型振动链式木薯收获机的设计与试验

针对当前木薯收获设备存在问题,基于木薯宽窄双行起垄种植农艺要求,确定木薯收获机工作原理与总体结构,并对挖掘铲、偏心套机构、振动链排、过载保护装置等关键部件进行讨论与分析,设计了4UML-130型振动链式木薯收获机,该机一次作业能够完成木薯块根的挖掘提升、薯土分离输送、平铺地表等工序.作业时,轮式拖拉机跨垄行走在相邻垄沟...     

4UMG-140型拨辊式木薯收获机的设计与试验

针对现有木薯收获机存在问题,基于木薯宽窄双行起垄种植农艺要求,确定收获机工作原理与总体结构,并对挖掘装置、拨辊输送装置、限深装置等关键部件进行讨论与分析,设计了4UMG-140型拨辊式木薯收获机,该机一次作业能够完成木薯块根的挖掘提升、薯土分离输送、平铺地表等工序。作业时,轮式拖拉机跨垄行走在相邻两垄沟中,便于机手操控,收获过程中不压伤木薯块根,实现了垄上木薯有效对行收获。田间试验表明,4UMG-140型拨辊式木薯收获机明薯率为95.2%、损失率为7.6%、生产率为0.35 hm2/h,完全符合木薯宽窄双行起垄种植农艺机收作业要求。     

蔬菜机械化收获技术及其发展

随着现代农业技术的发展,蔬菜机械化收获技术在我国越来越受到重视。从我国蔬菜生产的实际情况出发,分析了蔬菜收获机械的特点,分别从叶菜类蔬菜、根菜类蔬菜、果菜类蔬菜的角度,综述了甘蓝收获机、胡萝卜收获机、番茄收获机等我国亟须重点解决的蔬菜收获机国内外研究进展及其发展。结合蔬菜收获机械的发展与推广,分析了其存在的问题,指出了该领域的研究方向:蔬菜物理特性的研究,农艺结合农机的研究,机械结构的优化设计,收获机械通用性的提高,智能化的收获系统。     

根茎类中药材收获机械化应用及研究现状

近年来全球对中药材的需求日益旺盛,中药材种植面积逐年增加,根茎类中药材收获机的需求也随之增长。目前我国根茎类中药材收获仍以人工收获和中小型挖掘机收获方式为主,机械化水平较低、生产效率低,严重制约中药材产业的发展。从我国中药材种植现状出发,综合分析我国根茎类中药材收获机械化应用和研究现状,重点阐述关键部件挖掘机构、分离机构和输送机构的研究现状,总结归纳制约收获机械化发展的主要问题：农机农艺融合程度不足、联合收获机械的研发积极性不高、收净率和破损率缺乏系统性研究以及收获作业的智能调控技术缺乏研究。提出低耗深挖技术、柔性低损分离输送技术和智能调控技术是我国根茎类中药材收获机械化的未来发展趋势,为我国根茎类中药材收获机的研究提供借鉴和参考,以促进根茎类中药材收获机械化进一步发展。     

Modeling within-season sugarcane growth for optimal harvest system selection

The recent switch from wholestalk to combine sugarcane harvesters has raised questions concerning which harvester is more profitable. Combine harvesters recovery more of the sugarcane in the field than wholestalk harvesters, but also have higher trash levels reducing sucrose recovery. The objective of the research presented in this article is to determine the optimal sugarcane harvest system selection for sugarcane production in Louisiana. Sugarcane stalk weight and sugar per stalk equations are estimated in order to predict tonnage and sugar yields throughout the harvest season. These predicted yields are then adjusted to reflect field tonnage and sugar recovery for the combine and wholestalk harvesting systems. A mixed integer mathematical programming model is then used to determine the optimal harvest system under alternative sugarcane variety combinations, wholestalk harvester field recovery rates, and combine harvester sugar recovery rates. Results identify field recovery and sucrose recovery conditions for which one type of harvest system would be preferred over the other.     

谷物联合收获机清选技术与装置研究进展

我国谷物联合收获机普遍存在作业性能和效率难以兼顾、适应性不强、信息化智能化程度较低等问题,清选装置作为联合收获机最核心的工作部件之一,直接影响着整机的作业性能。如何提高清选装置的性能和效率是现阶段谷物联合收获机技术发展的重点和难点。因此,本文从清选装置结构、清选装置内部气流场和物料运动及清选装置智能化技术等方面综述了国内外谷物联合收获机清选技术与装置的研究进展,分析阐述了联合收获机清选装置的发展趋势,以期进一步提高我国联合收获机清选装置的工作性能、作业效率和适应性。