果园风送喷雾机的改进设计与喷雾高度调控模型构建

【目的】针对第一代果园喷雾机存在的风箱角度不能电动控制且调节精度不高、传动装置设计欠合理和体积偏大等问题进行改进,并建立喷雾高度调控模型,为新一代果园喷雾机的设计提供参考。【方法】对喷雾机导流风箱的固定方式、传动方案和通过性能进行了改进,并通过喷雾沉积分布试验及数学方程拟合,建立沉积分布重心高度、喷雾宽度与风箱角度之间的数学模型。【结果】与改进前相比,该喷雾机不仅支持风箱角度电动精确调控,而且其理论功耗还减少了8%,长度尺寸减小了32.6%。风箱旋转角度对喷雾机尺寸影响的测试结果表明,旋转角度对风箱组宽度有一定的影响,旋转角度为最大值30°时风箱组宽度最大,为0.95m,但仍然小于喷雾机轮距1.0m;风箱旋转角度对喷雾机高度基本没有影响。改进后的喷雾机喷雾沉积分布试验表明,风箱与铅垂线夹角分别为0°,15°和30°时,喷雾沉积分布重心高度分别为1.14,1.55和2.20m,70.7%的药量分别垂直集中分布于0.72~1.56,1.15~1.94和1.71~2.69m,拟合得到的沉积分布重心高度、喷雾宽度和风箱角度之间的数学方程均为线性方程,其R2值分别为0.982和0.996。【结论】改进后喷雾机支持喷雾高度电动精确调节;所建立的喷雾高度智能调控模型可为果园喷雾机的改进完善提供支持。     

支持转速现场标定的玉米精密排种器电驱控制系统研究

针对现有玉米精密电驱排种控制系统无法快速适应多类型排种器排种控制的问题,在玉米CAN总线电动排种的基础上,设计了一种对玉米排种器排种驱动进行现场标定的电驱控制系统。系统在排种驱动电动机控制信号与排种盘转速之间的对应关系中,采用分段线性插值的方法现场获取排种器驱动曲线,实现排种盘转速标定与控制。以国产气吸式玉米精密排种器和指夹式玉米精密排种器为试验对象,在模拟车速下,对系统排种盘转速现场标定的控制准确性进行试验。电驱气吸式排种器排种盘转速控制性能试验中,株距设定为25 cm,车速设定为3~12 km/h(间隔3 km/h),结果表明,系统调节时间最长为0.80 s,稳态误差最大为0.81 r/min,控制精度最低为97.42%。电驱指夹式排种器排种盘转速控制性能试验中,株距分别设定为20、25、32 cm,车速设定为4~9 km/h(间隔1 km/h),结果表明,总体排种盘转速平均调节时间为1.09 s,标准差为0.26 s;总体平均稳态误差为0.38 r/min,标准差为0.23 r/min;总体平均控制精度为98.30%,标准差为1.01%。与分段PID排种转速控制系统控制性能进行对比得出,支持转速现场标定的系统具有更好的适应性,平均调节时间减少0.51 s,平均稳态误差增大0.16 r/min,平均控制精度降低0.63个百分点。选用指夹式排种器,进行了播种均匀性田间试验,株距为20 cm,车速范围为4~7 km/h(间隔1 km/h),结果表明,播种合格指数大于等于84.26%,变异系数小于等于18.29%,说明系统能够完成对玉米精密排种器排种转速控制曲线的高控制精度现场标定,能够精准控制电驱排种转速。     

精密播种机下压力和播深CAN总线监控与评价系统研究

为实现精密播种作业中播种下压力和播深的实时监控和质量评价,设计了一种多行播种机下压力和播深CAN总线监控与评价系统。系统采用基于角度和轴销传感器的播深和下压力测量装置,优化设计了液压驱动和分区控制的气压驱动装置,开发了基于Co De Sys(Controlled development system)编程环境的智能终端交互界面和ECU(Electronic control unit)控制程序,实现了基于CAN总线通信的作业参数监测控制和质量评价。通过搭建的室内试验台完成了播深和下压力静态建模试验,建立了适应不同设定播深的下压力测量模型。分区控制系统响应测试试验表明,在调节范围(0. 2～0. 6 MPa)内,系统超调量低于5. 97%;响应时间与控制行数和设定气压正相关;在设定气压(0. 1～0. 6 MPa)范围内,6行播种机调节时间不超过2. 35 s。为测试系统工作性能,在25、50、75 mm 3种设定播深下,对左区控制(600 N)、右区控制(300 N)、机械调节和自重调节4种控制方式进行了田间性能试验。土壤压实和播种下压力控制效果试验表明,主动分区控制方式可实现更为稳定的土壤紧实度,且在浅旋地块环境下,右区控制方式可达到最优的下压力稳定性,其控制合格率不小于95. 78%;播深控制效果试验表明,随着设定播深的增大,播深质量显著降低,在设定播深25～75 mm范围内,左区控制、右区控制、机械调节和自重调节对应的最小播深合格率分别为91. 92%、92. 53%、70. 44%和58. 72%,对应的最大标准差分别为2. 22、3. 11、3. 69、7. 70 mm,对应的最大变异系数分别为3. 52%、4. 40%、4. 96%和14. 01%。相比机械调节和自重调节,分区控制系统提高了单体下压力和播深稳定性。     

梯形组合刀盘设计及作业性能试验

针对免耕播种机开沟器工作中容易出现缠草堵塞、草土混杂及干湿土混杂影响播种质量的问题,设计了一种新型梯形组合刀盘,制作了试验装置,并进行了土槽和田间试验。试验表明:梯形组合刀盘在秸秆覆盖量不大于1.2kg/m2时,通过性满足要求;梯形组合刀盘工作时组合刀盘和开沟器先后开出"W"沟和"V"沟,草土分离系数达95%,干湿土分离系数可达91.7%。梯形组合刀盘破茬防堵性能可靠,实现了草土分离及干湿土分离,可为种子萌发及出苗创造良好条件。     

精准施药技术现状分析

在分析精准施药技术重要性的基础上,从信息获取方式、喷雾技术和控制系统3个环节对国内外精准施药技术进行了分析。首先,详细阐述了基于实时传感器和基于地理信息技术的信息获取方式;其次,分析了风送液力式喷雾技术、静电式喷雾技术、超低量和低量喷雾技术和仿形喷雾技术;最后对控制系统进行了阐述和分析,旨在为我国精准施药技术的发展提供借鉴。     

喷杆式施药机对行喷雾控制系统设计与试验

针对现有大田喷杆式施药机喷雾过程中喷头无法精准对行喷施造成农药浪费的问题,基于机器视觉技术设计了喷杆式施药机对行喷雾控制系统。该系统包括作物行中心线位置提取上位机软件和电动喷杆控制系统,利用工业相机获取作物行RGB图像,采用G-RTG-BT算法及形态学处理实现作物行分割,基于改进的垂直投影法获取作物行中心线,利用坐标系转换实现将作物行中心线位置信息转化为喷杆横向偏移量,并经RS2 3 2串口传输至ATMega1 6控制器,控制推杆电机带动喷杆在滑轨上左右移动,借助位移传感器实时监测喷杆移动距离,以实现作物行追踪和对行喷雾控制。实验室和田间试验表明:改进的作物行中心线提取算法平均耗时12.51ms,喷杆横向偏移量计算误差小于0.44cm;电动喷杆右移最大误差0.3cm,左移最大误差0.5cm;小车速度为0.26m/s时,对倾角为5°、10°、15°模拟作物行的最大对行误差分别为3.22、2.86、2.51cm;小车速度为0.2 4 m/s,最大偏移1 4.0 2 cm时,对田间玉米幼苗的对行喷雾最大误差为4.8 6 cm,为实现作物行追踪和对行喷雾控制提供了一种有效的解决方案。     

蔬菜高效施药装置药量专家系统测试

为了满足蔬菜高效施药的精确性和便捷性,借助信息技术手段将专家知识库存贮在单片机芯片中,通过快捷的选择调用达到蔬菜高效施药的目的。本文介绍了高效施药装置专家系统的工作原理,并通过试验验证了其理论施药量和实际控制值具有较好的一致性。     

风送喷雾雾滴粒径测量系统设计与影响因素试验

为方便测量不同喷雾条件下雾滴粒径大小,该文设计了喷头位置、喷雾角度、喷雾压力和风速大小等试验条件可精确调节的风送喷雾雾滴粒径测量系统。该系统喷头xyz三维空间位置调节范围分别为0～0.9、0～0.8和0～0.7m,调整精度为±0.04mm;喷雾角度调节范围为0～360°,调整精度为±0.005°;喷雾压力调节范围为0.2～0.5MPa,相对误差不大于1.5%;风速调节范围为0～15m/s,相对误差不大于4.17%。雾滴粒径风速影响特性试验表明,常用的3个粒径统计项D32、D43和DV0.5随风速增加而增大,其平均变化率分别为2.62、3.59和6.83μm·s/m,速度从3m/s增加到15m/s时,三者分别增加46%、26%和71%;雾滴粒径喷雾压力影响特性试验表明,D32、D43和DV0.5随压力增加而减小,其平均变化率分别为90.33、232.3和300.2μm/MPa,喷雾压力从0.2MPa增加到0.5MPa时,三者分别减小31%、36%和56%,表明风速和喷雾压力对雾滴粒径影响较大,在喷雾系统中进行风速和压力选择时需着重考虑其对粒径变化的影响。     

幼树靶标探测器设计与试验

针对果园对靶喷药中幼树靶标难以精准探测的难题,该文基于红外传感器设计了幼树靶标探测器,该探测器能同时探测喷药机两侧果树树干,根据用户设置的喷雾宽度和延迟距离等参数计算出靶标喷雾位置,并准确控制电磁阀开闭以进行对靶喷药。实验室试验表明,在传感器探测范围内探测距离和树干直径对探测器探测准确性几乎没有影响,速度对探测准确性有微小量影响,速度不大于1m/s时喷雾总宽度计算精度不小于96.1%。果园试验表明,行走速度不大于0.94m/s时,幼树靶标探测器能100%探测到树干并准确计算出喷雾位置和喷雾宽度。     

基于仿生学原理的新型电子驱鼠器的设计与开发

基于仿生学原理,运用现代集成电路技术,设计和开发了一款新型电子驱鼠器.该驱鼠器主要包括超声波和音频两大模块.系统经过仿真、测试和现场试验表明:该驱鼠器工作稳定.