扰动下铡草机切碎辊负荷控制器设计与试验

为提高铡草机切碎作业的控制性能、作业质量及减小能耗,基于线性预测控制并结合铡草机切碎作业特点建立目标函数,由切碎运动学误差模型推导采样周期以解决控制鲁棒性,切碎动力学模型推导控制时域及预测时域以提高控制响应性,设计了铡草机切碎辊负荷控制器。Simulink仿真表明：经计算和回归优化选出的预测参数组采样周期、预测时域、控制时域为0.8、15、2 s时,其控制精度及鲁棒性最好、作业能力最大、对扰动的响应速度最快、抑制能力最强及能耗(9.27×10⁶ J)最小。现场试验结果表明：该优化预测参数组模型控制器,能够对铡草机切碎负荷有效跟踪控制,产品质量符合标准要求,同时实现了铡草机作业能力的提高,使系统控制响应更迅速,生产效率更高和单位作业能耗(1.382×10⁷ J)更小。该控制器参数模型建立方法为类属饲草作物收获机控制系统的设计提供了参考。     

曲轴摆缸式阀配流水液压马达工作特性研究

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯通断、柱塞进回液间的对应关系,分析马达角排量波动随转角、结构设计参数K的变化规律,当结构设计参数K为0.13时,马达输出扭矩波动率为6.59%。在AMESim中建立了配流阀及单柱塞配流过程的仿真模型,分析配流阀的工作特性及单柱塞动态配流性能,工作中配流阀产生最大压降为0.08MPa,进/回液配流阀无高低压串液。为验证阀配流结构在水液压马达中的工作性能,建立阀配流单柱塞试验台,并研究不同工况下的配流工作特性。试验结果表明,配流阀在马达转速0~60r/min、压力0~21MPa的工况下稳定配流,进液阀口压力在柱塞腔进回液转换时存在瞬间小幅压力波动,但对配流过程基本无影响,阀配流结构能够满足曲轴摆缸式马达柱塞的配流需求,为低速大扭矩水液压马达的配流提供了思路。     

带式玉米高速导种装置旋夹纳种机理分析与参数优化

针对玉米在高速(12～16 km/h)播种时籽粒脱离种盘初速度大,与带式导种装置种腔内壁碰撞弹跳,发生碰撞异位,导致籽粒进入种腔精准度低等问题,以具有纳种机构的带式玉米高速导种装置为研究对象,建立籽粒夹取、转运和排放动力学模型,提出在拨指表面添加人字形纹路的改进方法,明确影响纳种稳定性与籽粒进入种腔精准度的主要因素。利用高速摄像与图像目标追踪技术进行单因素对比试验及多因素优化试验。单因素试验结果表明,播种速度较快时,有人字形纹路拨指轮纳种合格指数和种腔间隔变异系数均明显优于无人字形纹路拨指轮。为获得拨指轮改进后的纳种机构最佳性能参数,以轮心距、拨指轮转速及拨指长度为试验因素,以纳种合格指数与种腔间隔变异系数为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验,采用多目标优化方法,确定当轮心距为36.8 mm,拨指轮转速为584.97 r/min,拨指长度为10.8 mm时,纳种合格指数为98.23%,种腔间隔变异系数为0.24%。对优化结果进行验证试验,验证结果与优化结果基本一致。在相同条件下进行台架对比试验,结果表明,有带式玉米高速导种装置的作业性能远优于不安装带式玉米高速导种装置的作业...     

移动式秸秆制粒机作业速度调控系统研究

为了提高移动式秸秆制粒机工作效率,解决玉米秸秆收获过程中作业速度与喂入量不匹配的问题,设计了一种移动式秸秆制粒机作业速度自动调控系统,以实现对秸秆制粒机作业速度的自动调控。该系统由喂入量-期望作业速度自适应变论域模糊控制器与液压马达转速调控系统构成,采用液压系统控制秸秆制粒机作业速度的方式进行调控。通过螺旋输送器功率得到实际喂入量,并根据灰色理论建立喂入量预测模型,以预测值作为变论域模糊控制器的输入;变论域控制器的输出作为液压马达转速调控系统的输入,作业速度PID控制器驱使液压控制系统调节制粒机行走机构改变作业速度,从而使作业速度和喂入量匹配,达到最佳喂入量,起到超前调节的目的。设计了3次试验,分别为模型参数的获取试验、均匀秸秆条件下的稳定性试验、非均匀秸秆条件下跟踪性能试验。试验结果表明,在均匀秸秆条件下,作业速度能够在3m内达到最佳作业状态,超调量小于5%,之后能够保持良好的平稳运行状态,使制粒机以最佳喂入量工作;同样,在非均匀秸秆条件下,作业速度能够以不大于5%的超调量跟踪喂入量的变化。试验证明,本系统能够实时检测作业速度和喂入量,达到作业速度和喂入量相匹配的目的,有效提高了移动式秸秆制粒机的工作效率。     

大蒜仿形浮动切根机构运动特性分析与仿真

为深入研究大蒜仿形浮动切根机构作业机理,进一步提升仿形浮动切根作业质量,开展切根机构仿形浮动作业过程运动学解析,构建切根机构浮动位移量数学模型、回转切刀刃口轨迹曲面数学模型、切刀刃口切割速度数学模型,探明切根机构结构参数和运动参数对仿形浮动切根作业过程的影响;同时,通过ADAMS虚拟样机仿真试验,获取切刀运动轨迹曲线、时间—切割速度曲线和位移—切割速度曲线,分析不同切刀转速、切刀数量、刃口位置点、切刀位移等对切割次数、漏切区、切刀运动轨迹、切割速度的影响。研究结果表明,通过合理设置切根机构结构参数和运动参数,可有效实现机构的仿形浮动切割作业,提升切根作业效果;当蒜株输送速度为1 m/s、切刀倾斜角度为33°、回转切刀转速为2 600 r/min时,根盘处的根系被单个切刀刃口旋转最高点的切割次数可达到2次,且漏切区面积很小;当蒜株输送速度为1 m/s、切刀倾斜角度为33°、回转切刀转速为1 000 r/min、切刀数量为4片时,根盘处的根系被所有切刀的刃口旋转最高点的切割次数为2次,且漏切区面积很小。该研究可为大蒜联合收获仿形浮动切根作业机理研究和机构优化提供理论参考。     

烟草茎叶连接强度试验研究

为了降低烟叶机械采收破损率,推进烟草田间生产机械化采收进程,以中烟100为试验材料,在万能试验机上利用自制的烟叶装夹装置对烟草的茎叶连接强度进行了研究,分析了烟叶成熟度、加载速度对茎叶连接强度的影响。结果表明：未熟期烟叶茎叶连接处界面结合强度较大,属于强界面连接;成熟期烟叶茎叶连接处界面结合强度较未熟期下降约29％,属于弱界面连接,此时机械采收易于降低烟叶破损程度;对成熟烟叶的加载速度越大,所需要的茎叶分离力越小,但速度与力不呈线性关系。     

南海灯光罩网沉降性能研究

根据2013年3月至4月南海灯光罩网渔船测定的沉降深度数据及搜集的渔船操作数据和海洋环境数据,对南海灯光罩网沉降深度和沉降速度与时间的关系进行了研究,并构建多元线性回归模型分析了灯光罩网最大沉降深度与放网时间、海流速度等因子的影响关系。结果显示:(1)网口纲一边沉降过程中沉降深度呈现两端深中间浅的趋势,网口纲两端最大沉降深度基本一致;(2)网口纲一边沉降速度呈现两端快中间慢的趋势,网口纲两端沉降速度都在10 m水深达到最大,而网口纲中部在5 m水深达到最大;(3)网具沉降深度与时间的关系式为H=-0.0008t2+0.4766t+1.2063(R2=0.9985),网具沉降速度与时间的关系式为:V=-1E-07t2-0.0018t+0.5269(R2=0.8813);(4)多元线性回归分析显示放网时间、风流向夹角、绞纲时间对网具最大沉降深度影响极为显著(P0.001),而海流速度、风力对网具最大沉降深度影响不太显著(P0.1);且各影响因子之间不存在多重共线性(κ=2.396100)。可为改善南海灯光罩网沉降性能提供参考,并为海上生产提供指导。     

干热风对冬小麦灌浆速率和千粒重的影响

为定量分析冬小麦灌浆不同时期出现的干热风对小麦产量形成带来的危害,利用郑州农业气象试验站连续两个年度的干热风人工控制试验数据,结合前期作物观测资料,研究了干热风对冬小麦籽粒灌浆速率及千粒重的影响。结果表明,干热风导致冬小麦灌浆速率不同程度下降,不同时期干热风的降幅表现为灌浆中期灌浆后期灌浆前期,重度干热风轻度干热风。随着干热风后冬小麦的自身修复和后续灌浆进程,最终千粒重不同程度降低,降低幅度最大的是灌浆后期重度干热风,千粒重降低5.4g,降幅达14.5%;其次为灌浆中期重度和轻度干热风,千粒重分别降低9.7%和4.8%;再次为灌浆后期轻度干热风;而灌浆前期干热风对千粒重影响不显著。