悬挂式多轮支撑旱地激光平地机设计与试验

针对牵引式旱地激光平地机转弯半径大、两轮支撑易出现压实轮辙、小田块精准平地适应性差等问题,设计了一种悬挂式多轮支撑旱地激光平地机,该机通过拖拉机三点悬挂机构浮动功能与多轮支撑相结合,实现激光控制平地作业。建立了平地铲浮动调节数学模型,确定了平地机结构参数与工作参数,分析了支撑轮对土壤的压实,设计了由两组刚性轮组成的支撑轮结构,减小了支撑轮对松软土壤的压实轮辙。田间试验结果表明,悬挂式多轮支撑旱地激光平地机作业性能稳定,田面最大高程差从平整前20. 8 cm降至平整后7. 3 cm,相对高程标准偏差Sd从平整前4. 48 cm下降到平整后1. 72 cm,平整后绝对差值小于3 cm的采样测量点累计百分比91. 94%,显著改善了田面平整情况,满足田块精准平地要求。平地前后网格点土壤紧实度分析结果表明,悬挂式多轮支撑旱地激光平地机的多支撑轮对试验田块0～17. 5 cm深度范围的土壤紧实度具有一定的压实影响,深度达17. 5 cm及以上时,土壤紧实度基本稳定,整田表层土壤压实均匀。松软土壤经过均匀压实后,减小了土壤后期的沉降,保证了田面平整度。通过作图法对比分析了悬挂式平地机与牵引式平地机在田角处不能平整的面积比例,平整100 m×100 m、36. 5 m×36. 5 m、25. 8 m×25. 8 m田块时,牵引式平地机不能平整面积占比分别为0. 78%、5. 8%和19. 4%,而悬挂式平地机不能平整面积占比小,分别为0. 09%、0. 68%和2. 25%,表明悬挂式平地机小田块平地作业更具优势。     

水田激光平地机平地铲姿态调整机构优化设计

激光平地机在农业生产中的应用越来越广,提高平地铲姿态调整系统的响应速度,是保证激光平地机作业精度的关键因素之一。针对水田平地机的特点,运用ADAMS对平地铲姿态调整机构进行优化设计。以主要构件长度尺寸为设计变量,以平地铲竖直方向运动速度最大为优化目标,借助ADAMS进行参数化建模,并构建约束条件和目标函数。通过仿真优化,获得平地铲速度与设计变量的最优值。试验验证,仿真优化结果可行,经过优化设计平地铲完成上升和下降全程的响应时间分别为0.75 s和0.6 s,上升阶段响应速度提高了400%,下降阶段提高了150%。     

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。     

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.     

水田激光平地机实用技术

田地平整对发展现代农业具有重要意义。针对水田精细平整问题,华南农业大学研制了1PJ系列水田激光平地机,不但设有高程控制系统而且设有独立的水平控制系统。运用该平地机平整水田,田面平整度小于3厘米,满足精细农业的要求。该文介绍了水田激光平地机的结构和原理,分析了优势和存在的不足,列举了技术改进内容。生产试验结果表明,该平地机实用技术取得了较好的经济、社会效益,推广应用前景广阔。     

一种水田激光平地铲水平位置控制算法

水田激光平地技术对于保证田面平整进而节约用水提高水稻产量具有重要意义。平地铲水平控制系统是保证机器正常工作的重要环节,本文利用多个传感器测试平地铲现场工作参数,并应用于DMC动态矩阵控制算法,提高了平地铲的位置控制精度和动态响应性能,并对算法改进具有一定的参考意义。     

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     

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。     

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。     

农田平地机导航侧滑估计与自适应控制方法

针对农田平地机在无人驾驶作业时因受地面侧滑影响而导致路径追踪控制精度降低的问题,提出一种基于牵引式农田平地机的导航侧滑估计与自适应控制方法。根据路径追踪时平地铲与拖拉机的位置关系,建立了牵引式农田平地机的运动学模型;基于运动学模型,提出了一种侧滑估计器,用来预测导航控制中车轮因侧滑产生的侧滑角,并计算出拖拉机的前轮转角控制率;采用改进的非线性函数构造方法对PID控制器的参数KP、KI、KD进行实时整定,实现了农田平地机自适应导航控制。田间试验表明,该方法使平地铲路径追踪的平均绝对偏差减小了6.78 cm,标准偏差减小了10.1 cm。与无侧滑估计和参数自适应的导航控制相比,本文方法提高了农田平地机的路径追踪精度,增强了导航控制系统对平地机的适应性和鲁棒性。     

丘陵山区果园作业平台的设计与试验

为解决目前丘陵山区修剪果树和采摘果实主要靠爬树、登梯容易造成失稳及现有机械不能自动调平的问题,设计了丘陵山区果园作业平台。经计算和分析,确定该机配套动力为13.2k W小四轮拖拉机,采用静液压三角形调平机构和180°回转结构,可实现工作平台的自动调平和回转。对升降平台进行性能检测,结果表明:其工作性能稳定,最大承载质量150kg,最大提升高度1.5m,回转转速0.1r/min,升降速度0.1m/s,水平面、10°和2 0°坡面上调平误差均在0°~3°范围内,满足设计要求。     

水田激光耙浆平地机振动特性研究

激光耙浆平地机代表了水田耕整机的智能化和精准化发展方向,如何提高其作业精度是当前研究的重点,而激光信号接收精度是保证水田耕整机作业精度的关键因素之一。为此,从整机角度出发,分析了其振动特性对激光信号接收精度的影响。耙浆平地机是自由振动和受迫振动的耦合,振动给激光接收器和支撑杆带来较大的空间摆动,造成接收器偏离激光信号。根据动力学方程和四参数法建立双层隔振模型,采用模糊优化方法对隔振系统进行优化求解,在此基础上完成隔振系统结构设计。试验结果表明:该隔振系统可有效地降低整机振动对支撑杆的激励,支撑杆摆角从25°减小到2°左右,激光接收器横向振动振幅控制在6cm以下,隔振系统传递率稳定。     

激光控制平地系统设计与试验分析

开发了用于农田平地的激光接收与控制装置、液压调节装置、平地铲等。利用该系统与Trimble公司的激光控制平地系统进行了平地对比试验。试验结果表明，该系统工作性能稳定，与国产中等功率拖拉机液压动力输出匹配较好。     

基于GPS的农田坡面平整技术与试验

设计了一种基于GPS的农田土地坡面平整系统,该系统由自主差分GPS接收设备、车载式工控机、控制转换器、液压系统、铲运装备等几部分硬件组成,以Visual C++60为系统软件开发环境;系统可对农田进行动态地势测量及坡面平整作业．首先,将GPS接收设备安置在铲运设备上,利用拖拉机牵引铲运设备对农田进行动态蛇形测量,并通过相应的校正算法对测得的GPS数据进行误差校正;然后,根据校正后的数据,对农田进行三维地形成图及坡面建模,得到农田坡面期望高程;最后,将实时接收的农田实际高程与坡面期望高程进行比较,通过控制转换器输出液压控制信号驱动铲运设备进行挖填土方的平地作业．在田间试验条件下,根据农业工作者要求对纵向长度为180 m的地块进行1／1 000纵向坡降的平地试验,结果表明,平地后标准偏差值在5 cm左右,坡低的平均相对高程约为4062 m,坡顶的平均相对高程约为4078 m,坡面高差为16 cm,其理论坡面高差为18 cm,有效改善了农田坡面地形．     

激光平地机液压控制装置的设计与试验

在对目前国内外常用平地机液压控制系统工作特性进行分析的基础上，根据我国常用中等功率拖拉机液压系统的类型、特性及性能参数，设计了结构简单、新颖，安装简捷方便的激光平地机液压控制阀及控制装置。试验结果表明，该液压控制装置具有良好的静、动态特性，且传动效率高、能量损耗低、工作平稳、无静沉降。     

泰山-25拖拉机前轮轮距液压无级调整的研究

介绍了利用由油泵、三位四通换向阀、减压阀、溢流阀、节流阀、油缸等组成的液压系统，实现轮式拖拉机的前轮距无级调整。实验是在泰山-25拖拉机前桥上加设两个液压缸，液压缸的活塞杆与拖拉机前桥伸缩套筒用螺栓紧固联接，利用活塞杆的往复运动带动伸缩套筒作轴向运动，利用拖拉机自身的油泵做动力，利用安装在拖拉机工作台上的手动换向阀控制油液流向，从而控制液压缸的工作，来达到轮距液压无级调整的目的。     

拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统设计与试验

从拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统原理出发,设计了一种以电液比例阀为主控制阀的耕深电液控制系统,建立该系统数学模型,分析其位控制和力控制特性,并进行了试验验证.试验结果表明:采用耕深电液控制系统,其位控制过渡时间为0.65 s,静差为±1.5 cm;力控制调节时间为7.5 s;力位综合控制耕深为20cm时,耕深的波动范围为±1 crn.能够满足农机具田间作业时耕深的控制精度和稳定性要求.     

轮式拖拉机总装线及下线设备电控系统设计与应用

为满足轮式拖拉机总装线运行链速的调整以及总装后轮式拖拉机的接车下线需要,介绍一种带接车下线设备的轮式拖拉机总装线电控系统,不仅可依据需要,对其"设备"的接车台面实施"平升"、"平降"并辅之"倾转"操控,满足总装后多机型轮式拖拉机的自动随线上台和顺坡下滑下线的需要,而且还可随时依据需要,调控总装线运行链速,满足装配节拍的调整需要,且电控方法简单可行,安全可靠,具有很好的使用价值。