基于模型预测控制的农机主从跟随作业控制方法

针对实际环境中由于农业机械（简称农机）作业过程的作业量以及土壤条件的变化等不确定性因素的影响，导致协同作业跟随农机的行驶工况不稳定、跟随协同作业响应慢、控制困难等问题，在综合考虑不确定性以及响应性能的基础上，提出了一种农机跟随分层控制架构，搭建农机田间作业下的纵向跟随动力学模型，并以间距保持、速度跟随、燃油经济性、加速度跟随性能为目标，进行基于模型预测控制（MPC）算法的上层控制器推导，基于前馈以及PI反馈的控制器作为下层控制，以上层控制器获得的控制加速度为目标，进行力矩（电流）跟踪，在保证抗不确定性以及干扰噪声的同时，提高跟随农机的响应能力。通过Matlab/Simulink仿真和田间试验验证，结果表明，该控制方法可以有效解决农机作业的跟随控制问题，与滑模变结构控制器相比，能够实现稳定跟随行驶，且速度误差和加速度误差更小，速度误差控制在-0.29132~0.18001m/s，加速度误差控制在-0.05678~0.05628m/s2，稳定跟随距离误差为±0.45m，具有良好的跟随效果。     

拖拉机电液耦合转向试验平台设计与硬件在环试验

针对电液耦合转向方案转向特性尚不明晰、转向数据采集和记录困难等问题，提出一种硬件在环拖拉机电液耦合转向试验平台设计方案。平台参数设计过程主要考虑功率损耗，为了满足电液耦合转向系统的性能要求，进行精度设计与量程设计。通过总体参数设计，得到电动助力、液压助力和阻力加载系统的参数计算模型，并基于AMESim建立电液耦合转向系统的控制与机械模型仿真进行了参数优化。通过基于dSPACE以及PXI的硬件在环控制方案，进行了各类转向工况试验验证，验证结果表明：阻力加载模拟系统能根据不同的地面条件、行驶工况等参数实现动态加载，响应速度和控制精度均能实现田间阻力模拟要求；电液助力转向系统能够产生较好的平滑助力，具有良好的转向路感；控制系统能与各传感器硬件协同配合，使拖拉机电液耦合转向试验平台具有良好的响应特性，能够真实还原拖拉机转向过程。     

纵轴流辊式组合玉米柔性脱粒分离装置设计与试验

为满足黄淮海地区较高含水率玉米籽粒直收作业要求，解决现有籽粒收获机籽粒破碎率和未脱净率高、玉米芯轴苞叶易堵塞凹板等问题，在分析现有脱粒装置结构特点的基础上，设计了一种“柔性钉齿+双扭簧压力短纹杆”组合式脱粒元件和“六棱孔网格筛+鱼鳞式脱粒橡胶辊”组合式脱粒凹板相配合的柔性脱粒分离装置。对关键部件进行理论分析，确定了影响脱粒性能的主要因素，利用搭建的纵轴流辊式组合玉米柔性脱粒试验台进行单因素试验，得到脱粒性能较好时滚筒转速、辊筒传动比以及脱粒间隙的变化范围。以滚筒转速、辊筒传动比和脱粒间隙为试验因素，以籽粒破碎率、未脱净率为指标进行三因素三水平正交试验。结果表明，对籽粒破碎率和未脱净率影响由大到小均为滚筒转速、辊筒传动比、脱粒间隙；最优参数组合为滚筒转速475r/min、辊筒传动比1.5、脱粒间隙45mm，此时籽粒破碎率为3.76%，未脱净率为0.52%。对该组合进行试验验证，各指标符合国家相关标准要求。     

灰葡萄孢Bctre1的基因组定位、蛋白质结构预测及表达分析

本研究选取灰葡萄孢菌株BC 05.10为试材,克隆Bctre1基因的核苷酸序列并对其进行生物信息学分析,同时采用荧光定量PCR法研究该基因在不同侵染时期、分生孢子萌发过程中以及不同碳源、海藻糖诱导下的表达情况。结果表明:该基因ID号为5428296,全长3 341 bp,位于scaffold_17负链的495 880～499 211位置,与核盘菌Sstre1的同源关系较近; BcTRE1蛋白由1 033个氨基酸残基编码组成,该蛋白N端具有2个6发卡结构的超糖苷酶家族和1个C端糖基水解酶家族63。荧光定量PCR结果显示,随着侵染时间的延长Bctre1表达量显著增加(P0.05),48 h后表达量增加不显著;Bctre1在分生孢子萌发24 h时表达量最高;Bctre1在海藻糖为单一碳源的培养基中表达量最高,在海藻糖诱导下12 h后Bctre1表达量显著增加(P0.05)。综上,Bctre1与侵染寄主过程中分生孢子萌发及不同碳源利用密切相关,在侵染后期对促进菌丝生长发挥重要作用。     

气力输送式小麦播种机垂直型分配器设计与试验

传统小麦播种机存在作业效率较低、生产成本高、各行排量一致性差等问题,设计了一种适用于气力输送式小麦播种机的垂直型分配器。分配器采用垂直分配的种子分配方式,能使种子运动轨迹平滑,运动方向变化小,实现种子均匀分配。通过研究种子在分配器内部的受力情况,确定了风速、圆锥角度等对排种性能影响较大的关键参数;采用Flow Simulation对分配器进行了内部流场仿真,得出了气流场在不同圆锥角度及风速作用下的状态;通过对种子的运动仿真,得出了种子在分配器内运动状态,验证了垂直分配式分配器的分配效果。搭建了气力输送式小麦排种试验台,以排种器转速、圆锥角度和风速为试验因素,以小麦排种系统各行排量一致性变异系数为试验指标进行正交试验,确定较优参数组合为风速15m/s,排种器转速40r/min,圆锥角度90°。在该条件下,测试结果各行排量一致性变异系数2.78%,远远满足小麦播种各行排量一致性变异系数低于3.9%的要求。     

青贮收获机动定刀间隙自动调节装置与控制系统研究

国产玉米青贮收获机切碎装置的动定刀间隙依赖人工手动调节,过程繁琐且调节精度较低,尚未实现自动化控制,为此,本文提出了先接触后退刀的动定刀间隙调节思路,设计了一种电驱摇臂偏心式动定刀间隙调节装置,在动刀为人字形排布的切碎装置两侧各安装一组,同步调节定刀先“接触”动刀使间隙“清零”,后退定刀,重新调节间隙至设定值;设计了基于振动加速度传感器的控制系统,通过定刀即将接触旋转动刀时的振动加速度信号判断接触状态;搭建了青贮收获机动定刀间隙自动调节试验台,以间隙设定值和滚筒转速为试验因素,以左、右两侧动刀与定刀间隙的均匀性变异系数为评价指标进行双因素重复试验。结果表明,间隙设定值、滚筒转速对间隙调节均匀性均具有显著影响,二者交互作用不显著;左、右两侧间隙同步调节误差仅为0.12%（＜1%）;滚筒转速为500r/min时,各间隙设定值下左、右两侧间隙调节精度均最高,间隙设定值为0.2、0.6、1.0mm时,间隙均匀性变异系数均值分别为6.03%、5.78%、5.36%,符合设计要求（≤10%）;试验结果表明滚筒转速越低,间隙设定值越大,间隙调节越均匀。该研究实现了人字形排布的平板式动刀与定刀间隙的精准调节与控制。     

大量元素水溶性肥料对草莓生长、品质和产量的影响

本研究以不施肥处理作为空白对照,设置相同养分含量的3种肥料(单一肥料混合、常规复合肥、水溶性肥料)处理进行草莓田间试验,旨在分析施用水溶性肥料与其它处理相比对草莓生长、品质和产量产生的差异性影响。结果表明:与单一肥料混合和常规复合肥相比,水溶性肥料增加草莓的净光合速率,更好地促进地上和地下部的生长,有利于壮苗促根,并能够提高草莓的品质;与等量的常规复合肥相比,施用水溶性肥料的草莓产量增加9.20%。     

条带对行主动式玉米免耕播种防堵装置设计与试验

针对我国黄淮海地区小麦秸秆覆盖地玉米免耕播种机高速作业时开沟器易堵塞、播种质量差等问题，基于旋耕防堵理论设计一种浅旋条带对行主动式防堵装置。根据黄淮海地区小麦玉米种植模式中小麦苗带状况，对防堵装置的刀型排布结构和刀轴转速进行设计；从秸秆流动、抛撒轨迹和受力角度进行分析，确定防堵装置结构参数设计的合理性，并对影响其性能的关键因素进行土槽试验；选取刀轴间距、刀轴转速和机具前进速度为影响因素，以秸秆清秸率和动土率为性能评价指标，进行离散元模拟仿真和多因素正交试验，对影响作业性能刀轴间距和防堵装置工作参数进行优化。仿真试验结果表明，在刀轴转速为800r/min、刀轴间距为70mm、机具前进速度为7km/h时，综合作业质量最优；对优化结果进行玉米播种田间试验，在秸秆覆盖量为1.02kg/m2，前进速度为8km/h时，秸秆清秸率为91.85%，沟深稳定性为86.67%，动土率为26.47%，可满足高速作业要求。     

水稻育苗的技术措施

随着人口的增加,我国的粮食问题的发展已经开始逐步进入到了白热化阶段,因此我国面对耕地面积锐减,良田数量少的情况,开始进行技术研究与推广,提高水稻的单产,保证人民的吃饭问题。     

纵轴流玉米脱粒分离装置设计与试验

针对黄淮海地区籽粒直收时籽粒损伤严重及未脱净率高的问题,结合现有的玉米脱离分离装置的特点,设计了一种纵轴流式变径变间距玉米锥形脱粒滚筒,以及利用可调节双头拉杆调节工作倾角的脱粒分离装置倾角调节装置。设计了脱粒元件在锥形滚筒的安装位置及排列方式,分析了脱粒元件与籽粒接触的脱粒动力学过程,并查阅相关文献确定了脱粒装置关键参数分别是滚筒转速、喂入量及脱粒分离装置倾角,确定了籽粒破损率和未脱净率两种指标为判断影响因素的主要指标。通过Design-Expert10.0软件进行二次回归正交旋转中心组合试验分析,结果表明:最优参数组合为脱粒分离装置倾角2°、滚筒转速404.7r/min、喂入量6kg/s。验证试验结果表明:籽粒破损率平均值为3.25%、未脱净率平均值为0.66%,试验所得最佳工作参数组合结果与优化结果基本吻合,并且满足玉米脱粒的相关国家标准要求。