基于模糊PID的采棉机作业速度最优控制算法与试验

针对采棉机作业速度影响采棉效率的问题,提出基于模糊PID控制技术的采棉机作业速度实时调整算法,建立行走速度调节模型,实现采棉机作业速度最优控制。该算法通过实时获取棉花在线流量,经采棉输入负荷梯度堵塞条件约束,并将模糊算法和常规PID控制相结合,应用模糊规则和推理方法对PID参数进行在线整定,实时调节行走速度,实现作业速度最优控制。借助基于FPGA的硬件控制器在4MZ-5型采棉机上进行了试验研究。试验表明:所提出的算法可以根据棉花在线流量当量大小实时调整作业速度,提高了采棉机作业效率;有效避免了因采棉量过大造成的输棉管堵塞故障,提高了采棉机智能化水平。     

基于最优控制的导航拖拉机速度与航向联合控制方法

为提高自动导航拖拉机工作效率和作业质量,以自动变速系统和自动转向系统为硬件支撑,结合最优控制理论,设计了基于速度和转向角的双参数最优控制算法.针对耙地作业要求,设计了直线路径跟踪与地头转弯路径跟踪控制器,运用Matlab软件对所设计的控制器进行了仿真分析,通过田间试验对所设计的控制器进行了验证.试验结果表明:控制器的横向偏差小于0.12m,航向偏差小于1.1°,速度偏差小于0.2 m/s,满足自动导航作业要求.     

玉米穗茎兼收割台切碎装置参数优化

针对玉米穗茎兼收割台的需求,设计了一种横置滚筒式茎秆切碎装置,并对其切碎性能及割台摘穗性能进行了试验研究。通过对切碎装置工作原理的分析,确定在拉茎速度与切碎滚筒转速比值一定的条件下,以机器作业速度、动刀切割前角、切碎滚筒转速为自变量,以玉米果穗损失率、籽粒破碎率、籽粒损失率、茎秆平均切段长度和几何标准差为试验指标,利用Box-Benhnken Design中心组合试验设计原理,进行了3因素3水平正交旋转组合田间试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行了响应面分析和回归分析,得到试验指标与试验因素间的数学模型。试验结果表明：机器作业速度和切碎滚筒转速与5个试验指标有二次非线性关系,动刀切割前角仅与茎秆平均切段长度、几何标准差有二次非线性关系,因素的交互项中仅机器作业速度与切碎滚筒转速的交互项对籽粒破碎率、茎秆平均切段长度有显著影响。对切碎滚筒转速进行圆整,得到最优参数组合为：机器作业速度为1.35m/s,动刀切割前角为52°,切碎滚筒转速为1350r/min,此时果穗损失率为1.1%,籽粒破碎率为0.23%、籽粒损失率为0.74%、茎秆平均切段长度为30.73mm、几何标准差为1.28。与田间试验结果对比可知,回归模型有很好的可靠性。将最优组合试验结果与优化前的参数组合（机器作业速度为1.11m/s,动刀切割前角为53°,切碎滚筒转速为1657r/min）得到的结果进行比较可知：优化后较优化前果穗损失率降低0.4%,籽粒破碎率降低0.784%,籽粒损失率降低1.318%,茎秆平均切段长度缩短12.20mm,几何标准差减少0.34。优化后试验指标低于标准规定的指标值,满足设计要求。     

基于粒子群算法和SDAE的采棉头故障诊断研究

针对采棉头故障诊断和故障预警缺失的问题,提出基于粒子群优化算法(PSO)优化堆叠降噪自编码器(SDAE)的采棉头故障诊断方法。将采棉滚筒转速与采棉头输入转速比和采棉头液压驱动压力作为输入,利用PSO算法对SDAE网络的超参数进行自适应选取,确定网络结构,然后将预处理后的数据输入PSO-SDAE网络进行深度特征提取,经过前向传播和反向微调,得到采棉头故障诊断模型。通过采棉头堵塞故障模拟试验对算法进行验证,试验结果表明：PSO-SDAE网络诊断方法在特征有效提取、故障诊断准确率方面均优于SDAE网络、支持向量机(SVM)、反向传播神经网络(BPNN)以及深度置信网络(DBN),可用于采棉头故障诊断和故障预警。     

自走式谷物联合收割机发展现状及趋势分析

大力发展谷物联合收获机是推动我国农业机械化、实现农业现代化的重要举措,目前我国的谷物联合收获机以中、小型为主,大型谷物联合收割机发展缓慢,研发喂入量10 kg/s以上的大型谷物联合收割机对我国的农业机械化具有重要意义。首先介绍了国外谷物联合收割机的发展现状,并指出其发展趋势是逐步向完全自动化收获作业的方向发展,向高效率、高质量、高智能、高舒适方向发展。然后介绍了我国当前谷物联合收割机的发展现状,指出我国的谷物联合收割机仍然以中、小型为主,大喂入量联合收割机的研制还处在起步阶段,通过比较得出我国联合收割机的现状与国外相比差距显著,最后针对我国谷物联合收割机行业及企业分别提出了建议,为我国谷物联合收割机的未来发展提供必要的参考依据。     

谷物联合收割机清选装置研究现状及发展趋势

谷物联合收割机的清选性能是影响整机作业性能的重要因素之一,对清选装置的研究有助于提高清选效率,降低清选损失率和含杂率。为此,通过从清选装置的结构、气流场、脱出物运动状态和清选试验等方面综述国内外谷物联合收割机清选装置的研究现状,提出了谷物联合收割机清选装置的发展趋势。     

基于自动机械式变速的拖拉机定速巡航系统

为了将定速巡航系统应用于大型农场拖拉机轻载作业(播种和喷药等),该文以福田雷沃TG1254型拖拉机为平台,研制了一种电-液自动机械式变速装置,设计了一种油门自动调节装置,开发了基于ARM7的单片机控制系统,设计了增量式比例积分微分(PID)控制算法。并在平整水泥路面上以不同车速对设计的定速巡航系统进行试验,试验表明,所开发的定速巡航系统具有较高的可靠性和稳定性,速度控制精度在0.2m/s以内,达到定速巡航要求。该文为实现拖拉机各种车速下的定速巡航提供了硬件支持。     

点刹递进式棉包缠膜系统设计与试验

针对国产圆包式采棉机棉包缠膜技术理论研究不足,存在送膜不畅、包边效果不好等问题,设计了一种点刹递进式棉包缠膜系统,主要由送膜机构、点刹拉紧机构和控制单元组成。通过研究棉包点刹拉紧缠膜机理,理论分析了送膜的必要条件、导向器上膜成功的有效区域、以及棉包端部包边形成的边界条件,确定了影响点刹递进式棉包缠膜系统作业性能的主要因素为打包带速度、点刹周期、制动时间与进膜时间比值(制动比),以平均棉包包边宽度、平均棉包密度为试验指标开展了三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析各因素对棉包缠膜系统作业性能的影响,得到了点刹递进式棉包缠膜系统最佳工作参数为：打包带速度156 r/min,点刹周期1 200 ms,制动比为1.2,以此参数组合进行验证试验,得到棉包的平均包边宽度为160 mm,平均棉包密度193 kg/m³,试验结果与理论优化值相差不超过5%。     

玉米收获机籽粒回收装置气流场分布试验研究

为了提高玉米收获机籽粒回收率和减小回收籽粒的含杂率,设计了上置风机振动筛式籽粒回收装置,用于清除轻杂物,促使苞叶翻转并顺利排出机外,并对其气流场的主要影响因素进行试验研究。为探究分风板对回收室内气流场的影响,应用Fluent模块进行仿真分析,仿真结果表明,分风板能够有效改善回收室内气流分布情况。为获取籽粒回收室内气流场的精确分布,在回收室内设置若干个测量点,采用风速仪测量各点处的风速,并观察分析苞叶在气流场作用下的姿态。为探究所设计气流场对籽粒回收率的影响,选取风机转速、出风倾角及作业速度为试验因素,籽粒回收率为评价指标,进行了3因素3水平正交田间试验,利用SPSS软件对试验结果进行方差和均值分析,得到各试验因素对试验指标的影响和主次顺序。试验结果表明,风机转速对籽粒回收率影响最大,出风倾角次之,而作业速度影响不显著。最佳组合为风机转速1 000 r/min,出风倾角15°。      

水平摘锭采棉理论分析与试验

采棉机作业效率主要与采棉头的滚筒转速、座管列数和摘锭转速等参数有关,且滚筒与摘锭的转速比为固定值。本文选择摘锭转速为研究对象,从摘锭顺利摘取棉花、绕尽单个棉瓣、棉籽甩离损失3方面进行理论分析,得到满足采棉要求的转速理论条件。根据已知摘锭参数及棉花力学特性等,计算出摘锭转速为3000～4000r/min。为了验证理论分析得出的摘锭转速范围,搭建单摘锭室内试验装置,以单朵棉花的采净率、采摘时间、功率消耗和棉籽甩离率为评价指标,分为1000、2000、3000、4000、5000、6000r/min 6个试验水平进行转速单因素试验。根据试验结果,建立多指标优化数学模型,在摘锭接近籽棉速度约为0.2m/s、棉籽甩离率不大于2.5%、采净率不小于90%的条件下,摘锭转速范围为3600～3700r/min,与理论分析结果相吻合,满足棉花采摘要求。