稻麦联合收获机拨禾轮转速自动控制装置研制

稻麦联合收获机拨禾轮转速对作业质量影响较大,拨禾轮转速过低导致作物喂入不及时,拨禾轮转速过高导致作物过度击打而造成落粒损失。若拨禾轮转速能够随作业速度自适应调节,将很大程度上降低割台损失。针对这一问题设计一种稻麦联合收获机拨禾轮转速自动控制装置,使拨禾轮以适当转速稳定转动。重点对拨禾轮驱动机构、转速测量装置和转速控制器进行设计。转速控制器采用PID控制算法比较实际转速和目标转速的大小并确定合理的电机转速控制信号,使拨禾轮主轴以目标转速旋转。性能测试结果表明,所研制的稻麦联合收获机拨禾轮转速自动控制装置的转速控制误差小于3.5 r/min,最大相对转速误差为8.6%,其控制稳定性和可靠性能够满足稻麦联合收获机田间作业的基本要求。     

玉米精量播种智能控制系统研制

针对现有玉米播种机地轮打滑、机械结构相对复杂且可靠性不高等问题,研制了基于电机驱动的玉米精量播种智能控制系统。该系统由可调速直流电机、人机交互终端、测速地轮、光电编码器及电子控制单元等组成,人机交互终端采用串口触摸屏,通过RS232接口与电子控制单元进行实时信息交互,以设置播种粒距、地轮直径、编码器线数等系统参数并实时显示播种作业状态。将此系统应用于指夹式排种器,在排种器试验台上进行了系统标定与性能测试试验,结果表明:在前进速度5.05 km/h下,设定播种粒距为30、35、40cm时,其实际播种的平均粒距分别为29.13、34.00、38.29cm,均方根误差分别为0.40、0.37、0.55cm;在前进速度6.95km/h下,设定播种粒距为30、35、40cm时,其实际播种的平均粒距分别为29.10、33.59、38.41cm。试验表明:所研制的玉米精量播种智能控制系统能够根据播种机前进速度准确控制排种器转速以实现粒距一致的播种作业。     

智能化排种器性能检测试验台研制

针对目前排种器性能检测试验台存在的成本高、检测精度差和检测不全面等问题,设计了可移动智能化排种器性能检测试验台。该试验台由直流电机驱动、msp430单片机控制、红外传感器检测及编码器测速等系统组成,液晶显示屏实时显示排种器的播种量、漏播率及重播率等性能参数,可实现排种器检测指标的在线、精准检测。利用指夹式排种器对该试验台的工作性能和传统带式试验台进行了检测对比试验,结果表明:播种量统计检测的误差值小于1.4%,漏播率的检测结果相对误差小于2.6%,重播率检测结果相对误差小于2.0%。对比试验表明,试验台具有很好的可靠性和准确性,为其使用与推广提供了保障。     

小型高地隙植保喷药机研制

针对现有植保机械使用维护成本较高、驾驶员易出现农药中毒等问题,研制了一种遥控式小型高地隙植保喷药机。喷药机主要由具备四轮转向、四轮驱动的高地隙行走系统和精量喷药系统组成;高地隙底盘行走系统由底盘框架、驱动总成、转向总成组成,用以固定安装控制装置、蓄电池和精量喷药装置,前桥采用铰接式悬浮机构使底盘具备良好的行驶稳定性和田间通过性。精量喷药系统由精量控制器、测速模块、药箱、液泵、喷杆和喷头组成,能够根据作业行驶速度实时调节液泵流量,保证喷药量的均匀一致。测试结果表明:该高地隙植保喷药机能够在人工遥控模式下沿直线路径和田间道路自动行走,横向偏差小于20cm,行驶速度能够根据作业需要实时调节,喷杆喷幅为6.5m,喷药量调节范围为4.2～18 L/min。     

高地隙植保机速度自动控制系统研制

针对当前高地隙植保机自动化程度不高、作业时行驶速度变化较大影响施药质量等问题,设计具备手动、自动切换功能的速度自动控制系统。以雷沃ARBOS高地隙植保机为研究平台,采用机电一体化控制方法对其变速执行机构、速度控制过程与特性进行分析,采用基于比例微分算法的速度控制方法,实时计算并控制速度执行机构的动作,实现行驶速度的自动调节。田间试验表明,高地隙植保机速度自动控制系统能够按照速度指令控制静液压行走驱动系统的输出,在平均行驶速度为0.21、0.83和0.94 m/s时,最大速度控制误差分别为0.05、0.10和0.10 m/s,满足高地隙植保机行驶速度控制的基本要求。     

稻麦联合收获机分段式脱粒装置设计与优化

针对纵轴流联合收获机在收获稻麦时出现的脱粒不彻底、分离不完全等问题,该研究设计了一种分段式纵轴流脱粒分离装置。该装置主要由锥形脱粒滚筒、脱粒强度可调式凹板筛、360°分离式凹板筛、作业参数电控调节系统等构成。通过单因素试验,分别获得了脱粒强度可调式凹板筛的开关板针对小麦和水稻脱粒的最佳开关状态。为寻求装置作业参数对脱粒效果的影响规律及最优参数组合,进行了多目标优化试验。以滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、凹板筛分离间隙及喂入量作为影响因素,以破碎率、损失率、脱出物含杂率为试验指标,建立了破碎率、损失率、脱出物含杂率的数学模型。试验结果表明:各因素对破碎率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、凹板筛脱粒间隙、导流板角度、喂入量、凹板筛分离间隙;对脱出物含杂率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、喂入量、凹板筛分离间隙;对损失率影响的显著性大小顺序为滚筒转速、导流板角度、凹板筛脱粒间隙、喂入量、凹板筛分离间隙。通过多目标参数优化分析,确定装置进行小麦脱粒的最优作业参数组合为脱粒滚筒转速905 r/min、导流板角度69°、凹板筛脱粒间隙18 mm、凹板筛分离间隙19 mm、喂入量4 kg/s。在该参数组合条件下进行了田间验证试验,结果表明,与常规纵轴流脱粒装置相比,整机作业破碎率由1.46%降为1.00%,含杂率由1.85%降为1.43%,损失率由1.72%降为1.20%,各指标实测值与模型优化值的相对误差均小于5%,满足国家相关标准要求。该装置有效解决了破碎率高、脱粒不干净、分离不彻底的问题,研究结果可为纵轴流联合收获机脱粒装置的结构改进和作业参数优化提供参考和依据。     

大豆脱粒过程籽粒力学特性试验研究

为了更准确地研究机械收获中大豆籽粒与机器脱粒分离部件之间的作用力、揭示大豆籽粒力学性能变化规律,采用万能材料试验机对5个大豆品种进行了压破、剪切和顶破试验。选取含水率作为试验因素,针对不同的受力方向、加载速度、刀片角度、钢针锥度、压入深度等试验方式,获得了不同试验条件下籽粒压破力、极限剪切力及硬度的变化规律,并对其函数关系进行了拟合。结果表明:大豆籽粒压破力与受力方向有很大关系,压破力随加载速度的增加而降低,随含水率的升高呈现先升高后降低的趋势;极限剪切力随刀片角度的增加而增大,随加载速度的增加而降低,随含水率的升高而降低;压入深度在0.2～1mm范围内,硬度与压入深度无明显关系,硬度随钢针锥度的增加而增大,随含水率的升高而降低。研究结果可为改进大豆脱粒和输送装置、确定大豆最佳机械收获时间和其它工艺参数提供理论依据和参考。     

轮式拖拉机转向角测量装置的研制与试验

针对轮式拖拉机自动导航中转向角测量及自动控制的需求,研制由非接触式角度传感器为测量元件的轮式拖拉机转向角测量装置。该转向角测量装置由转向角检测机构、数据采集模块及显示终端组成。角度传感器相对车体静止,磁块随前轮转向立柱一起做旋转运动,磁场方向的变化使角度传感器输出不同的电压值,从而测量前轮的转动角度。数据采集模块采用AD转换和数值标度变换方法实时采集并处理角度传感器输出的模拟电压信号,将结果发送至显示终端。在转向角测量试验过程中,根据RTK-GNSS记录的拖拉机行驶轨迹计算实际转向角度,并与所设计的转向角测量装置输出的测量值进行对比分析。结果表明:该装置在［-5°,+5°］时,实际转向角与测量转向角的最大误差为1.31°,RMS为1.08°;在［-45°,-5°)和(+ 5°,+ 45°］范围内时,角度测量的最大误差为1.93°、RMS最大为1.4°,测量结果准确可靠,可满足轮式拖拉机自动导航对转向角测量精度的需求。     

联合收割机纵轴流脱粒系统研究进展

目前国内外联合收割机大都采用纵轴流脱粒系统。脱粒装置的性能直接影响谷物脱粒的效果,对脱粒装置的研究有助于提高机械化收获效率,降低破碎率和损失率。为此,通过脱粒装置理论研究、参数优化、智能控制等方面综述国内外纵轴流脱粒系统的研究现状,并在加强对纵轴流脱粒装置脱分机理分析,针对不同作物脱分特性的参数优化,脱粒系统自适应技术研制三个方面阐述未来纵轴流脱粒系统的研究重点。     

基于高光谱成像技术的面条中马铃薯全粉含量检测

为了快速检测面条中马铃薯全粉含量，研究近红外高光谱成像技术定量检测面条中马铃薯全粉含量的可能性，自制了马铃薯全粉质量分数在0~35%内随机均匀分布的120个面条样品，在900~2500nm范围采集高光谱图像，随机选取80个样品作为校正集，分别采用原始光谱和经过6种预处理方法预处理后的光谱建立了偏最小二乘回归、主成分回归、支持向量机回归模型。结果表明经标准化预处理后用偏最小二乘回归建模效果最好，校正集决定系数（R2C）为0.8653，交叉验证集决定系数（R2CV）为0.6914。用回归系数法在经过标准化预处理后的光谱数据中提取了与全粉含量相关的特征波长，建立了马铃薯全粉含量偏最小二乘回归简化模型, 校正集决定系数（R2C）为0.8685，交叉验证集决定系数（R2CV）为0.8021，基于特征波长建立的模型效果优于全波段模型，模型效果得到了一定的提高。以剩余40个未参与校正模型建立的样品作为预测集，基于特征波长建立了标准化-偏最小二乘回归简化预测模型，预测集决定系数（R2P）为0.8546，模型具有较好的预测能力。结果表明利用近红外高光谱成像技术可检测面条中马铃薯全粉含量，可为马铃薯全粉面条的快速无损检测建立新的方法。