高架栽培配套基质自动移动摊铺机设计与试验

针对现有高架栽培中的基质摊铺作业仅靠人工完成、劳动量极大等现状,设计了集基质运送、箱内出料、双侧分料落料和均匀摊填为一体的高架栽培配套基质自动移动摊铺机。根据栽培高架设施结构参数和基质流动特性测定结果,提出了基于少量人工操控介入的自动作业式基质架间双侧浮动移动摊铺方案,并设计了箱内折弯出料机构、双侧落料与架上摊平机构等关键部件,解决了箱内基质向上均匀出料及出料-排料协调难题,并实现了对高架竖直方向较大尺寸误差的补偿。完成了参数定型和样机开发,并进行了性能试验验证。试验结果表明,该机实现了330 m2/h的双侧4槽基质精量摊铺作业,能满足100 mm高度误差的仿形作业,4个槽内基质深度相对误差仅分别为7.72%、6.75%、9.33%和9.66%,各槽内基质深度平均误差仅2.01 mm,达到较好的4槽基质平均和均匀摊铺效果。该机为实现高架栽培的机械化配套作业提供了装备支持。     

自动导航插秧机路径跟踪系统稳定性模糊控制优化方法

为了提高自动导航插秧机路径跟踪系统的稳定性,提出了一种利用模糊控制调整纯追踪模型前视距离的路径跟踪方法。在考虑自动转向系统一阶惯性环节的情况下,建立插秧机运动学模型,分析了在跟踪直线时纯追踪模型的稳定性条件;基于此稳定性条件,以速度和横向偏差为输入,以前视距离为输出,建立模糊控制模型实时调整纯追踪模型的前视距离;以洋马VP6E型水田插秧机为实验平台对所提出方法进行了实验验证,结果证明,该方法能有效提高路径跟踪系统的稳定性。     

基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统设计

为了使灌溉预报及自动控制系统简单、投资成本低且便于推广应用,设计了一套基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统.通过利用电接点压力表测量负压计中的压力,设定不同作物、不同生育期、不同灌水方式的灌水下限和上限.当土壤基质势达到灌水上下限时,通过电接点压力表和自动控制电路,实现灌溉预报和自动控制.灌水过程中,通过单片机、远传水表和液晶显示屏,可以实现灌水时间、灌水量和灌水次数的记录与存储.经室内试验验证表明基于土壤基质势的灌溉预报及自动控制系统合理可行,对于粉砂壤土可以将灌水上限的土壤基质势设置为-8 kPa左右.     

地源热泵水蓄能型植物工厂降温系统夏季运行特性

针对田间环境复杂、秸秆形态多样、秸秆覆盖率判断主观性影响过大、补贴面积测量耗时耗力等问题,该文开展了秸秆覆盖率率自动识别方法研究和监测设备研制。首先,提出利用时频变换进行秸秆识别,设计高通滤波器提取了图像的频域特征进行自适应分割。基于集成分类器利用已有的秸秆识别数据训练支持向量机分类器,对秸秆图像进行再识别和筛选。最后,设计多尺度占比滤波器,对识别图像中的噪声和空洞进行修补,生成适应多种情况的秸秆覆盖率识别算法。与北斗定位模块、无线通讯模块、摄像头、传感器、服务器等设备共同组成秸秆覆盖率识别系统。试验结果表明,设备的秸秆覆盖率识别误差为4.55%,平均单张图像耗时0.05 s。研究结果满足保护性耕作中的自动化监测要求,可为保护性耕作作业质量评测提供有效的技术支持。     

基于RF算法优选多时相特征的冬小麦空间分布自动解译

为探讨如何利用遥感影像自动解译技术,实现冬小麦种植情况统计调查、提高提取精度,选择冬小麦关键生育期6个时相的高分二号遥感影像数据,分别从6个时相的近红外灰度(NIR)、红波段灰度(R)、绿波段灰度(G)、蓝波段灰度(B)、比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI) 6个特征中优选出对冬小麦面积提取最敏感的1个特征作为输入变量,每个时相选择1个特征,6个时相共选出6个特征作为输入变量,利用随机森林算法构建模型,提取冬小麦空间分布特征。选择研究区不同长势、不同种植品种的地块样本构建训练集,利用多时相特征构建模型,并将模型推广应用于整个大厂回族自治县,得到大厂回族自治县冬小麦的空间分布情况。通过与统计结果对比分析,经过多时相特征优选构建的模型对冬小麦的识别精度接近90%。经过样本优化和后期处理仍可提升精度,此方法能在保证提取精度的前提下对冬小麦进行快速提取,提高相应的工作效率。     

基于Exynos嵌入式的精密播种机自动射种装置的研究

为了提高田间播种效率和质量,满足农业现代化的精密播种需求,首先分析了精密播种机的结构及自动射种装置原理,然后基于Exynos嵌入式处理器,设计和实现了射种过程的自动控制。试验表明:基于Exynos嵌入式的精密播种机自动射种装置排种检测精确度、播深精准度及株距精准度均较高,能够满足设计要求。     

外槽轮式播种机播量控制系统设计与试验

为提高外槽轮式排种器播量调节范围与控制精度,设计了一种外槽轮式播量自动控制系统,该系统通过采集机组行进速度信号,同时控制槽轮转速与槽轮长度,实现播量调节与控制。通过试验,建立了播量与槽轮转速、有效工作长度的数学模型,分析了槽轮转速、有效工作长度对播量变异系数与模型精度的影响。结果表明:模型最大误差小于5%,平均误差为3. 2%,满足精度要求;槽轮有效工作长度在14～30mm范围内、转速为40～60 r/min时,变异系数小于0. 5%。上述参数范围是所设计外槽轮式排种器播量自动控制系统适宜的控制范围。研究为外槽轮排种器的播量自动控制策略提供了理论依据。     

自动打捆机的关键自由曲面数控加工技术应用

为不断提升自动打捆机的使用寿命与作业效率,从数控技术理论角度对自动打捆机的关键自由曲面进行识别与加工优化。在充分理解打捆机结构组成与硬件控制装置的基础上,考虑加工过程残余高度机理,建立关键自由曲面理论函数与物理模型,从误差补偿、刀具路径、切削刀具、加工顺序及CNC程序编制5个方面逐一按照加工工艺要求选择,并融入约束条件核心算法,进行关键自由曲面数控加工仿真试验。结果表明:整体加工时间较常规加工方法有明显减少,由4.71min缩短至3.79min;同时,切削长度经合理的规划与计算,由1 821.59mm缩短至1 5 4 6.2 3 mm,空刀路径由2 4 5.3 2 mm缩短至8 6.1 2 mm,加工效率约提升1 2%,关键曲面数控加工优化效果明显,具有一定的推广价值。     

ZTR割草机自动变割幅结构及控制系统设计

针对零转弯半径(ZTR)割草机割幅宽度固定、无法适应复杂的作业环境的问题,研发了一种可以自动变割幅的割草器,在1.2m割幅的WBZ12219K-S ZTR割草机的基础上,在主刀盘两侧分别增加一个副刀盘。副刀盘主要由割刀、连接板、伺服电动推杆及曲线槽等组成,通过伺服电动推杆的伸缩,控制副刀盘的旋转,以达到变割幅的目的。工作时,通过图像识别技术识别出前方障碍物信息,判断出障碍物间距,将该间距进行区分做出相应的对策,并经由串口通信协议传递给PLC,然后控制割幅的变化,可以实现1.2~1.8m无极自动变割幅。     

拖拉机自动导航单因子控制系统设计

针对当前拖拉机自动导航转向控制系统结构复杂、算法繁琐及对上位所检测机位置姿态信息要求较高等特点,设计了一种基于51单片机为中央控制载体的拖拉机自动导航执行系统。本系统在不改变原车的液压转向控制系统的前提下,通过加装以步进电机为动力的驱动装置带动方向盘转动实现前轮转向;同时利用角度传感器不断检测前轮转角,为系统在进行转向决策时提供反馈,并且在执行过程中采用涡轮电机控制齿轮啮合与分离。控制系统采用单因子补偿控制算法,通过判断当前车辆的横向偏差走势判断当前的车身偏角。为验证程序算法以及结构设计的可行性,以TN954为实验对象,构建了转向系统和车身偏角的数学模型,运用Matlab/Simulink进行仿真。结果表明:拖拉机以3 km/h作业速度行驶时,在初始横向轨迹偏差设定在5 cm的调整过程中,稳态误差达到2%,单因子补偿控制算法所需的平均调整时间为1. 4 s,满足当今拖拉机自动驾驶控制实时性的要求。