农田残膜压缩成型的参数优化

针对机械回收后农田残膜集条(堆)质地松散、储运本成本高,为残膜二次回收利用带来巨大困难的问题,采用多因素正交试验方法,以残膜成型块松弛比和比能耗为试验指标,压缩力、保压时间、含土率和含水率为影响因子,对影响残膜压缩成型各因素及其影响规律进行研究,建立并分析了各影响因素与残膜成型块松弛比和比能耗的回归模型。试验结果表明:影响残膜成型块松弛比的主次参数依次为:压缩力含土率保压时间含水率;影响残膜压缩过程比能耗的主次参数依次为:压缩力保压时间,含土率和含水率对残膜压缩比能耗影响不显著。残膜压缩成型作业最优参数取值为:压缩力13.3 MPa、保压时间25 s、含土率53.9%、含水率16.7%,可得到残膜成型块松弛比为1.321,比能耗为26.92 J/g。研究结果可对后续农田残膜压包成型机具的设计及作业参数优化提供理论依据。     

基于模糊PID控制的玉米精量播种机单体驱动器设计与试验

为提升新疆地区玉米精量播种机作业效率、稳定高速工况下播种质量,该研究以气吸圆盘式玉米排种器为研究对象,设计了一种基于模糊PID控制的玉米精量播种机单体驱动器。基于电机驱动排种控制系统硬件构成及工作原理,搭建了以STM32F103C8T6单片机为核心的功能电路。该单体驱动器工作时,由霍尔传感器采集播种机的作业速度,通过高精度光电旋转编码器实时反馈电机转速,利用增益调整型模糊PID算法使调速系统根据转速偏差和偏差变化率实时修正PID控制参数,使电机转速快速精准地跟随作业速度的变化。通过转速控制特性试验可知：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM）频率为60 kHz时,电机具有良好的启动特性;电机转速在307～10 441 r/min范围内,电机实际转速变异系数均小于6.29%,具有较好的稳定性和线性度。电机调速试验结果表明：在设定电机目标转速为1 500 r/min时,模糊PID调速系统相比传统PID调速系统超调量降低0.4%,上升时间和调节时间分别缩短0.12和0.49 s,稳态误差减小0.3%;在种床带速度反馈周期T=1.0 s时,模糊PID动态调速精度较高、鲁棒性好。电机驱动排种台架试验结果表明：作业速度为8、10 km/h时,两种控制方式的播种性能指标差异较小;作业速度为12 km/h时,模糊PID控制的播种合格指数大于93.04%,重播指数小于5.13%,漏播指数小于1.83%;与传统PID控制方式相比合格指数均值提高2.50个百分点,重播指数均值降低0.85个百分点,漏播指数均值降低0.88个百分点,各播种性能指标均优于传统PID控制方式,适于高速播种作业。研究结果可为玉米高速精量播种机的研发设计提供参考。     

黄瓜采摘机器人远近景组合闭环定位方法

针对黄瓜采摘机器人远景定位精度不高,以致切伤果实和茎蔓的问题,设计了一种基于机器视觉具有空间位置反馈功能的末端执行器。对温室环境下黄瓜果实采摘区域图像信息获取方法加以研究,综合HIS色彩空间H、S分量进行阈值分割,结合RGB色彩空间G通道边缘分布特征以及黄瓜形状特征,提取黄瓜采摘区域。基于摄像机线性透视模型,研究了采摘切割点空间定位方法,最终向采摘机械臂控制器反馈位置微调信息。采用远近景组合闭环定位方法,对采摘目标进行闭环定位,有效地解决了采摘机器人一次远景定位误差较大的问题。试验结果表明,排除温室复杂光照情况,机器人末端执行器定位精度达到2mm,满足采摘作业要求。     

滚筒式残膜回收机田间作业性能试验分析

为了检验研制的滚筒式残膜回收机结构和工作参数的合理性。文中对滚筒式残膜回收机进行了3因素3水平正交试验,并对试验数据进行分析,通过分析得出影响残膜回收率的最优参数组合。     

不同海水浓度对辣椒产量和品质的影响

发掘耐盐性蔬菜作物、合理开发和有效利用盐渍化土壤,是目前设施蔬菜研究的重要课题。为揭示海水胁迫对辣椒生长发育的影响,本研究利用线性回归拟合和水盐生产函数模型,对不同海水浓度处理下辣椒的相对产量、品质、耗水量、土壤含盐量进行分析,以期为探究海水灌溉对辣椒栽培的可行性提供参考依据。结果发现,5%海水浓度灌溉条件下,辣椒产量和可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸含量以及品质综合指数均达到最大值;线性拟合结果表明,辣椒耗水量和土壤电导率与海水浓度的回归系数分别为-0.2048和0.2739,说明随着海水浓度的增加,辣椒耗水量呈现减少趋势,土壤电导率呈现增加趋势,土壤含盐量和辣椒耗水量呈反比的关系;辣椒相对产量与土壤含盐量之间的回归系数和截距分别为-9.51和7.38,说明土壤盐分含量的增加可以显著降低辣椒的相对产量,但5%海水浓度下,辣椒的相对产量略有增加,说明轻微的水盐胁迫可能对辣椒产量具有一定的促进作用。该研究为辣椒的耐盐性研究和海水资源利用提供了相关理论依据,同时为沿海地区设施辣椒的栽培和种植提供了参考。     

分层施肥机作业监测系统的设计与田间试验

为解决分层施肥作业过程中难以人工判断缺肥或堵塞等问题,并根据施肥作业实际需求,设计开发了一种分层施肥监测系统,解决了传统施肥作业无法实时监测机具作业状态和可视化操作的问题.以三菱FX2N PLC及外围电路进行传感器输入信号的采集,采用适配modbus协议的LoRa无线扩频技术实现了与上位机的无线数据通信,减少了现场布线.通过人机交互界面进行相关参数设置,为不同机型机具进行系统的移植提供了方便.选取了穿透性强、辐射角度广的对射式光电传感器实时监测施肥流动状态.在机具地轮处安装霍尔传感器并可依据安装磁钢的数量提高作业速度的精度,从而提高作业面积的数据准确性,也为故障位置信息记录提供可靠保障.田间试验表明,该监测系统可有效监控分层施肥作业状态,人机交互良好,系统稳定性高,满足复杂农业中的作业要求,可以实现100％缺肥或堵塞等故障报警,作业面积统计误差小于0.05％,可以实现分层施肥作业的监测目标.     

玉米精量播种机排种监测系统设计

为提高玉米精量播种机田间作业质量,设计开发了一种排种监测系统,可实现播种量、漏播量、重播量等参数统计及漏播故障报警。系统以红外发光二极管和红外接收二极管分别作为监测探头发射和接收端,两者采用平行对射排布;通过设计优化二极管及探头支架结构,消除了发射端散射光线对接收端形成的杂光干扰,增强了光线集聚性,提高了系统监测精度。控制器采用STM32单片机分析处理排种信息,当排种盘连续出现漏投、多投种粒时,系统将发出报警信号,显示故障信息。台架试验结果表明:该系统对排种量、漏播量和重播量监测精度分别可达到98.1%、94.6%与87.9%。     

农业物料压缩成型技术研究现状

压缩成型技术可显著降低农业物料空间占比,降低储运成本、提高能量密度,被广泛应用于饲草、秸秆等生物质资源的加工领域,国内外相关学者对农业物料压缩成型技术展开了长期深入的探索研究。本文分别从田间回收成型、收后加工处理两方面概述了农业物料压缩成型技术理论发展历程和研究现状,总结了当前国内常用的农业物料压缩机具类型与功能特点,探索了以农田残膜为代表的非生物质特殊农业物料压缩技术研究进展。针对当前研究中存在的问题提出发展建议,为农业物料流变学研究以及压缩成型装备的优化设计提供重要借鉴参考。     

CMJY-1500型农田残膜捡拾打包联合作业机设计与试验

为降低残膜储运成本,提高机收残膜回收利用率,研究设计了CMJY-1500型农田残膜捡拾打包联合作业机。机具主要由捡拾机构、脱膜机构、打包机构、传动系统、地轮、机架等组成,可同时完成集条残膜的自动捡拾、杂质分离与打包成型作业。根据捡拾机构结构特征与作业原理,建立捡拾机构与物料对象动力学模型,分析获得了核心弹齿最佳空间排布形式与优选安装倾角45°。为降低残膜物料土壤掺杂量,基于残膜与杂质尺寸密度及缠绕特性差异,开发了离心分离与振动分离相结合的多级膜土分离系统,提高了捡拾物料压缩比,减小打包作业压缩阻力。设计了液压驱动式电控打包机构,残膜经打包机构压缩成型,以方包形式卸料,利于装载运输。2015年10月于兵团第六师共青团农场,对残膜捡拾打包机进行了40 hm~2实地田间作业性能测试,试验结果表明:机具残膜捡拾净率达92.8%,打包成捆率高于94%,单包成型耗时58 s,残膜捡拾打包联合作业机作业效果良好的、系统稳定,具有较高的应用推广价值。     

基于键合图理论的间歇式精准喷施系统喷雾压力动态特性

为解决传统喷施系统农药利用率低的问题,设计基于双阀控制的精准间歇式喷施系统。针对喷施系统多能域相互耦合的特点,采用键合图方法建立系统状态方程,并基于20-sim键合图仿真平台进行仿真计算,得到不同压力工况下的喷雾压力动态特性。试验研究喷施系统在0.2、0.3和0.4 MPa压力下喷头的喷雾压力动态特性,并采用轮廓分析统计学方法研究仿真结果的准确率。试验结果表明:车速为0.8 m/s,作物间距20 cm,作物茎叶覆盖直径10 cm情况下,间歇式精准喷施系统的喷雾准确率>89%,仿真计算与试验结果最大相合置信水平为0.088。基于键合图理论建立的数值模型能够很好的预测间歇式精准喷施系统的喷雾压力动态特性。