基于Simulink林业装备作业平台调平控制系统仿真与分析

为了更好地研究林业装备作业平台的运动,选用六自由度并联机构运动平台作为林机驾驶员的作业平台进行研究,运用Simulink软件对作业平台控制系统进行建模仿真,分析作用效果。通过对虚拟信号的输入及调试,使系统在动态环境中能得到最佳的控制效果,该作业平台的调平控制可为提高驾驶员的驾驶舒适性及安全性提供理论支持。     

一种两自由度运动平台控制系统设计

提出一种两自由度运动平台以实现俯仰和横滚运动.测控系统采用多级控制方式,上级计算机与下级计算机之间通过以太网进行通讯;驱动系统采用非对称阀控制非对称液压缸,利用动压反馈校正的方法提高系统阻尼比,从而改善系统的非线性特性.     

基于多平台激光雷达数据集成的森林资源调查研究进展

随着森林资源调查的深入,基于单平台激光雷达数据的空间信息获取方式存在着精度低、数据完整性差等缺点,无法满足精准林业要求的森林信息提取的高精确性。文中系统总结了森林点云数据配准方法和多平台激光雷达数据配准融合在树木属性、立木材积等调查研究中的应用,以及多平台激光雷达数据协同作业在树木生长特性、森林地上生物量等方面的研究现状,对当前森林资源调查和多平台激光雷达数据集成技术存在的问题进行了讨论并提出未来研究展望。     

基于Pro/ENGINEER的伐木头进料辊设计

近年在森林抚育采伐中,联合伐木机伐木头进料辊存在进料不稳的缺点.利用Pro/ENGINEER（CAD/CAM/CAE一体化的三维软件）对联合伐木机伐木头进料辊进行三维建模,并通过虚拟装配和运动仿真,完成对该进料辊的虚拟样机设计.最后确定进料辊的齿轮辊套的圆周工作面采用弧形齿凹形表面结构,在齿轮辊套和辊轴本体之间设有压缩弹簧.多面实体运动包络模型最大长度1 308 mm,最大宽度645 mm,最大高度706 mm,两个进料辊在采伐作业过程中无碰撞.结果表明,该进料辊设计结构合理并且能解决进料不稳的缺点,缩短装备开发周期和减少研发费用,并为后续研究提供良好基础.     

基于Pro/ENGINEER的伐木机起重臂虚拟样机设计

起重臂作为伐木机的重要工作装置,决定了伐木机的作业能力与作业范围。本研究利用Pro/ENGINEER软件强大的三维实体建模功能和机构运动仿真与分析功能,实现伐木机起重臂从三维模型设计、建模、装配到运动仿真的全过程,完成伐木机起重臂虚拟样机的设计。由运动仿真结果,得出伐木机起重臂作业范围及其最大作业半径(带伐木头)为9 435mm,最大作业半径(不带伐木头)为7 349mm。通过静态与动态干涉检查,最终结果无干涉现象发生,表明设计可靠。整个虚拟样机设计研究过程,有效地避免了实体样机研发过程存在的缺陷,明显缩短产品的研发时间,有效地降低设计成本。     

应用激光雷达估测森林生物量的研究进展

激光雷达相比传统被动遥感技术具有较强的穿透性,有利于森林垂直结构分布信息的获取,被广泛应用于林业研究中森林计测参数的估算。展望了激光雷达在森林生物量估测中的应用研究,主要以多源遥感数据协同估测森林生物量为研究思路,结合应用多源数据探索复杂地向条件下对森林生物量的高精度估测,以及探索不同算法对生物量估测的精度影响和相应适用条件。研究了以森林生物量估测为重,从三种不同搭载平台出发,结合相关研究总结近年来地基激光雷达、机载激光雷达、星载激光雷达三种雷达数据在生物量估测中的研究进展,旨在总结研究成果,展望未来生物量估测研究中模型构建、生物量估测研究方向及数据源的选择,并以此提出了参考性意见。     

基于PLC气动机械手的研究设计

通过对上料机械手工作环境的研究分析,确定其运动原理。并根据其运动原理及要求,设计气压传动系统和控制系统,包括气动原理的制定、气动元件的选择以及PLC选型和控制梯形图的设计,最终实现工件在七个工位之间的顺利交接。     

仿人机械臂和灵巧机械手的结构设计研究与实践

指出了随着科技的发展,机器人的应用领域不断扩大,仿人机器人的研究和制作从未停止过,其中世界各国都将机械手臂和机械手作为重点研究突破的一个点。通过对机械原理和机械设计的深度研究,设计制作了一个实用的仿人机械手臂,整体设计运用了欠驱动的思想,非常符合节能环保的科学发展思想。该机械手臂主要由仿人机械臂和灵巧机械手两部分组成。灵巧机械手一共有16个自由度,拥有5个手指和一个手掌。每个手指都包含3个被驱动关节,每个手指包含3个自由度,大拇指与手掌之间添加一个自由度。仿人机械臂则拥有6个自由度,在仿人的关节处皆添加有自由度,以实现所需的基本动作。设计制作过程中大量运用了增材制造技术(3D打印)、计算机辅助设计(CAD)等先进技术。使用结果表明:该机械手臂能够实现2kg有效载荷的抓取和灵巧运动。     

基于地基激光雷达胸径提取的单木位置精确测量

[目的 ]为将单木位置匹配至更精确的树干中心处,本研究发展了一种基于地基激光雷达提取胸径中心位置的空间校正方法。[方法 ]对高密度地基激光雷达点云数据,使用霍夫变换的方法提取单木胸径及圆心点,以外业调查的胸径数据作为精度控制基础,再用空间点校正方法将外业测量的样地单木相对空间位置匹配至提取的单木胸径中心点处,最后通过数字冠层高度模型特征分析实现单木位置的地理位置匹配。[结果 ]以黑龙江佳木斯孟家岗林场为研究区,对比分析3种不同株数密度的落叶松样地,提取胸径误差在1 cm之内,高、中、低株数密度样地单木位置在空间点校正时胸径误差2 cm误差范围内位置正确匹配率分别为91%、92.5%、98.6%。全部匹配的外业调查单木相对空间位置误差控制在1 m之内,且与机载激光雷达数字冠层模型影像地理位置匹配误差在0.5 m内。[结论 ]基于地基激光雷达提取胸径匹配单木空间位置的方法,极大地提高了单木空间位置测量精度。此方法的发展,不仅为局部样地单木分割等提供精确位置信息,也为大范围遥感数据提供可靠地面基础位置验证数据,是可靠的单木位置测量和多源数据匹配方法。     

基于PLC的自动化电镀生产线设计

为提升工件电镀作业的自动化水平,基于西门子S7-200型PLC设计一款自动化电镀生产线。对系统的工艺流程、控制要求、程序思路和组态监控界面设计过程进行了详细阐述,通过生产现场应用验证了该系统提升工件电镀自动化作业的有效性。该系统能对金属工件的自动电镀、回收、清洗作业进行控制,操作人员可通过MCGS组态触摸屏对整个作业流程进行远程操控。     

大型原油储库地基处理中CFG桩的设计理论及工程应用

某大型原油储库地基处理设计原计划采用振冲碎石桩复合地基,但存在质量控制困难、工期较长等因素影响,加固效果不理想,达不到设计要求,根据场地和施工技术条件,确定采用CFG桩复合地基处理方法。考虑油罐地基处理方案的重点在于地基的承载力、变形,尤其是不均匀变形,通过对场地条件的分析,按强度和变形双重控制理论进行了设计。工程试验表明,在本场地所采用的复合地基设计方案是合适的,可作为同类工程借鉴。     

基于PLC的产品自动打包生产网络通信系统设计

基于西门子S7-200型PLC设计产品自动打包生产控制系统,构建“1个上位机+1个主站分流机+4个从站打包机”网络通信控制体系,实现对生产线产品的自动网络化集成装箱作业控制。详细阐述了系统功能、操作控制要求、硬件组建方法、软件程序设计等内容,通过实际生产应用发现：该系统实现了产品自动打包生产的多级网络通信控制,打包作业的准确率、数据通信效率、响应时间均满足生产要求,具有较好的网络通信能效。     

基于闭环控制的空间自平衡担架设计

为防止恶劣环境救援时担架对伤员造成的二次伤害，设计出一种能够在倾斜地面上保持伤员稳定平躺的可拆卸空间自平衡担架，通过倾角传感器对担架倾斜角度进行测量，基于电容极间场强原理的非线性PID算法计算需要调整的角度，然后向驱动电机发送指令，通过4根电动推杆与球形万向节实现多自由度的调整，实现担架的空间自平衡，提升救援质量。     

基于地基激光雷达的植被聚集指数反演方法

植被聚集指数是表征冠层元素空间分布聚集特征的重要参数。精确反演聚集指数对研究植被碳氮循环、冠层生物量估算具有重要意义。地基激光雷达凭借其快速精确获取植被三维空间信息的优势,已成为提取植被聚集指数的重要手段。针对现有聚集指数反演方法均存在一定程度的点云信息浪费,本研究利用地基激光雷达点云数据,提出了一种基于三维间隙的植被聚集指数反演方法。首先通过多站地点云拼接、去噪、滤波等预处理操作,将地面与植被点云分离,再基于滤波结果获取归一化植被点云;然后采用分治方法建立植被点云Delaunay四面体格网模型,用三维孔隙替代传统二维孔隙以获取间隙累积分布函数;最后利用间隙大小分布法计算植被冠层聚集指数。将该方法应用于研究区20块植被样地的地基激光扫描数据,反演得到其植被聚集指数。经实测数据验证,结果表明:该方法充分利用激光雷达精确获取三维空间信息的能力,实现了植被聚集指数高精度反演(R~2=0.74,rRMSE=8.94%),对于激光雷达定量反演植被结构参数具有指导意义。     

基于模糊PID控制的EPS助力仿真

通过对电动助力转向系统EPS动力学分析,建立EPS系统的数学模型,运用Matlab软件建立EPS系统助力过程的仿真模型并进行仿真运算.由于单一运用PID控制或者模糊控制对EPS进行助力控制,会存在运动滞后性和稳定性差的问题,设计针对EPS系统的目标电流模糊控制器并结合PID控制器对EPS进行精确控制,通过模糊控制器和PID控制器共同控制来满足EPS控制系统快速特性的要求.结果表明,运用PID和模糊两种控制方法共同对EPS控制,EPS具有良好的稳定性并且反应迅速.     

激光雷达和高光谱遥感技术在树种识别中的应用

快速准确识别树种是研究和保护森林资源的基础,通过遥感技术进行树种识别已成为森林调查重要手段之一。激光雷达数据可以提供森林垂直结构的信息,而高光谱遥感数据可以提供树木详细的光谱信息,因此联合激光雷达和高光谱数据能够提高树种分类精度。文中阐述了激光雷达和高光谱遥感在森林树种识别中的研究现状,总结了单一遥感源进行树种识别的优缺点,介绍了联合激光雷达和高光谱遥感数据的树种识别方法,最后从数据平台、数据提取、数据融合及识别模型等4个方面探讨了当前树种识别研究中面临的问题以及未来的研究方向,旨在为提高树种识别精度提供参考。     

联合采育作业精确进料控制系统开发与测试

为提高林木联合采育机的工作效率,开发测试一种进料辊精准进料控制系统,该控制系统是基于PID控制算法研究林木联合采育机作业机头自动精准进料的控制系统。本文从林木联合采育机作业机头自动精确进料的控制需求出发,结合其控制过程,研究基于增量式PID控制算法在自动精确进料控制上的应用。试验中针对不同的P、I和D参数,分组对进料结果进行了分析,随后提出改进的多段自适应PID控制算法。实验结果表明,通过改进的PID控制算法可以实现林木联合采育机作业机头进料辊自动精确进料,其误差在允许范围之内。此方法适应性强,能够有效提升采育机的作业效率,但仍需在后期作业中,针对不同树种树径、造材长度等特征数据,进行进一步优化。     

基于TLS数据构建落叶松树干削度方程

利用地基激光雷达获取数据,构建TLS数据代替伐倒木实测数据的树干削度模型,采用地基激光雷达扫描林口林业局6块落叶松样地和18株解析木。首先对TLS数据提取的解析木不同高度处的直径进行精度分析,再分别采用解析木TLS数据与实测数据建立树干削度方程,利用R软件拟合5个基础模型,采用Bias、RMSE、R2、P%对削度方程进行评价。结果表明：地基激光雷达获取的树干直径精度达到98%以上;TLS数据与实测数据构建的削度方程拟合结果基本相同,最优模型都为Kozak (2002)-II方程。采用TLS获取数据具有较高的精度,0.7H为直径提取最适高度,模型拟合效果较好,可以利用TLS获取树干直径代替伐倒解析木量取数据。     

地基激光雷达技术在森林调查中的应用研究进展

森林资源的实时监测是森林经营管理的重要基础。地基激光雷达以其快速性、准确性、非破坏性和自动化等优点逐渐取代了传统的森林资源调查方法,可用于单木参数和林分信息的提取,特别是传统方法难以获取的冠层信息,并解决森林地上生物量估计中的不确定性。文中主要介绍地基激光雷达技术在森林资源调查中应用的研究现状,分析讨论该技术的优缺点,并对其未来的应用前景进行展望。     

自动双头圆榫机电气-液阻尼系统典型故障分析

电气-液阻尼缸具有电气和液压设备两者的优点，它以电器元件控制压缩空气为动力，同时还具有液压缸的某些良好性能，已得到普遍应用。在生产过程中，该电气控制系统故障现象通常最终反应为气动执行器动作无力。我公司从德国进口的自动双头圆榫机因故障停机时，其故障现象就为工作台运动无力，并伴有自动停止。