农用三轮摩托车转向盘减振研究

针对一种农用三轮摩托车转向盘振动严重的现状,通过试验模态分析和有限元计算分析,将两者所得结果进行比较,分析了结构不合理的原因、提出多种改进方案优化其结构,并通过试验进行验证。试验证明优选的转向盘达到了理想的减振效果。     

离心式撒肥机性能试验台的设计

撒肥施肥技术具有效率高,施肥机械结构简单等特点,是目前常用的施肥方法。离心式撒肥机在撒肥机械中应用范围较广,但其设计未达到完全优化的程度,因此需要对离心式撒肥机的撒肥盘、排肥机构等核心部件进行优化,以提高撒肥均匀性、撒肥量可控性和排肥流畅性。本文依据离心式撒肥机工作原理和结构特点设计离心式撒肥机性能试验台,可更换不同的离心式撒肥盘和排肥机构做不同的试验。基于西门子MM440变频器设计控制系统和LabVIEW软件开发环境设计的数据检测系统,可对试验台工作参数进行实时调整,并实时检测离心式撒肥盘与排肥机构工作性能和机器振动参数。该试验台具有较高的通用性和自动化程度,为离心式撒肥机研究提供基础试验平台。     

联合整地机平整部件参数优化

为了确定联合整地机平整部件的关键参数,对其进行田间试验,以作业速度、合墒盘直径和合墒盘偏角为影响因素,地表10 cm内碎土率为响应指标,采用3因素3水平的响应曲面分析试验,并通过Design-Expert软件建立指标与因素之间的回归方程,进行参数优化,得出最优参数组合为:作业速度10.63 km/h、合墒盘直径450 mm、合墒盘偏角17.71°,此时碎土率为91.92％,符合农艺要求.     

高效农用涡旋压缩机密封与控制响应分析

为解决农用涡旋压缩机切向和径向泄漏的问题,对涡旋压缩机的密封装置进行了设计和优化。涡旋压缩机的主要由防自转结构、支架体、动涡旋盘和静涡旋盘组成,其主要工作部件为动涡旋盘和静涡旋盘。采用迷宫密封结构及定长流动理论进行密封流场的计算,并利用湍流模型对通道模型进行计算,优化迷宫槽尺寸和结构,以提高密封性。对迷宫密封的泄漏量进行试验,确定了泄漏量的计算公式,并通过试验证明了迷宫密封方式的密封效果良好。     

农用拖拉机牵引装置智能化测试与改进

为进一步提升农用拖拉机牵引装置的牵引效率和整机作业效率,针对其牵引装置进行智能化测试与改进研究。在全面理解农用拖拉机牵引装置工作机理及组件结构的基础上,建立牵引系统理论模型,并对相关联的悬挂装置同步改进,将驱动、牵引、悬挂形成闭环且协调的智能控制系统,进行试验测试。测试表明:选定牵引效率、燃油消耗率(经折合换算后)、悬挂稳定保持率和拖拉机整机作业效率4个变量参数,改进后的优化效果分别达到+2.8%、-3.7%、+12.1%和+15.8%,改进效果明显,可为农用拖拉机或其他动力驱动机械的类似部件优化提供思路和参考。     

有机肥撒播机关键部件设计及参数优化

针对一种有机肥撒播机械的施撒锥盘进行了结构设计和参数优化。     

农用运输车系列产品创新设计平台的开发与研究

针对三维模型和有限元模型分析了机械产品快速设计技术,研究了基于三维CAD的产品模型的建模方法和模型参数之间的关联关系,开发了一个集模块化参数化设计和变量设计技术于一体的农用运输机械产品创新设计平台,实现了农用运输机械产品的快速设计与分析,结合某机械集团公司生产的农用运输车,对该平台进行了应用实践.     

基于单片机控制的农用无人机导航研究

为进一步提升农用无人机导航控制系统的精度和时效性,在深入理解农用无人机的工作原理及部件组成的基础上,结合单片机控制机理对农用无人机的导航控制系统进行了设计。通过硬件部件配置选型匹配及参数设定等环节实现高准确度的导航信息获取传输,并对软件控制程序进行优化处理,实现后台实时性的无人机位姿调整且进行了导航控制试验。试验结果表明:在单片机控制程序下的农用无人机自主导航系统可实现整机的转速和方向控制,且对比经度和纬度信息,可实际飞行数据与试验飞行数据的最大误差为1.425 1m,满足农用无人机导航控制系统要求。该研究可为农用无人机深度优化提供思路,同时也可用于其他喷洒自控装置的设计开发,具有一定的推广价值。     

农业部农业机械试验鉴定总站拖拉机试验室

农业部农业机械试验鉴定总站拖拉机试验室拥有能满足国际OECD农业拖拉机官方试验标准和国家标准检测要求的仪器设备,承担拖拉机、农用运输车、农用挂车及农田基本建设机械的检测及相关工怍,具有手扶拖拉机、手扶拖拉机变型运输机、轮式拖拉机、履带拖拉帆、农用三轮、四轮运输车、农用挂车等整机动力、经济、怍业性能检测能力,井具有农业机械重心高度测量、农业机械质量(重量)参数测量、农业机械静翻稳定性台架试验能单项试验能力。(1)农业机械重心高度测定试验台The test of gravity heightmeasurement for farm ma-chinery(2)拖拉机安全…     

南瓜种子姿态约束定向组合式排种器设计与试验

为实现南瓜种子定向播种,提出先调整南瓜种子运动姿态再进行定向的组合式定向方法,设计了一种南瓜种子组合式定向排种器。该定向装置的关键部件包括限位清种板和导向板两部分。基于南瓜种子几何特性确定了限位清种板的结构参数。建立南瓜种子定向过程的运动学方程,明确了南瓜种子定向过程中姿态变化与导向板结构参数的关系,确定了导向板结构参数。利用CFD-DEM耦合法,验证了南瓜种子组合式排种器定向排种的可行性,确定了排种盘转速取值范围。搭建试验台,以平躺吸附率为试验指标,通过单因素试验确定了排种盘型孔直径。以单粒率为试验指标,通过单因素试验确定了负压和排种盘型孔数取值范围。选取负压、排种盘型孔数、排种盘转速为试验因素,以单粒率、定向成功率为试验指标,进行了三因素三水平二次中心组合试验,得出影响排种器单粒率的主次因素为负压、排种盘型孔数、排种盘转速,影响排种器定向成功率的主次因素为排种盘转速、负压、排种盘型孔数。对优化后参数进行田间验证试验,结果表明,当排种盘型孔数为16、负压为10kPa、排种盘转速为4r/min时,单粒率为94.7%,定向成功率为82.7%,南瓜种子落入穴盘的正负偏转角度为18.5°。     

基于卷积神经网络的拖拉机工况识别

农机工况识别在细化农机作业状态和帮助掌握区域污染物排放趋势方面有着重要的研究价值。基于拖拉机不同运行状态下的行驶速度、发动机转速以及实时油耗等时间序列,首次提出将图像识别方法引入到拖拉机工况识别中的思路,并分别应用参数优化的支持向量机与卷积神经网络对实际作业拖拉机工况进行研究。结果表明:(1)基于参数优化的支持向量机可以较好地实现样本点的工况识别且识别准确度达到99.851 9%,但无法实现农机工况的连续性识别,同时无法对农机工况转换阶段进行有效识别。(2)以拖拉机运行速度与发动机转速等信息构建样本图像来描述农机工况变化的数据表达,并在此基础上应用卷积神经网络可以有效实现农机工况的连续性识别,且识别准确率可以达到93.3%。本研究在农机工况识别方面具有一定参考价值,并为后续农机不同工况下区域污染物排放研究提供技术支持。     

小麦玉米规模化周期性耕作装备优化配备研究

针对小麦玉米两作规模化生产技术装备优化配备的特点,通过对山东省小麦玉米规模化生产的大量调研,制定了适合山东省小麦玉米两作规模化周期性耕作(4年)技术模式,提出了一种适用于优化配备通用数学模型建立的以生产环节为单位的技术模式组织方法,并以不同的作业环节组织周期性耕作技术模式;采用专家法进行机组的最优配套和选型,以作业成本最小为目标,分别采用线性规划方法和整数规划方法建立了农机装备优化配备通用数学模型。此模型适用于不同规模和生产技术模式下的全过程作业环节的农机装备优化配备方案生成,建立了优化配备基础数据库,开发了农机装备优化配备系统,生成了优化配备方案。研究结果表明:线性规划优化配备方案作业成本低于实际规模的作业成本15%~35%,整数规划优化配备方案作业成本低于线性规划优化配备方案的作业成本。可见,小麦玉米两作规模化生产技术装备优化配备结果正确合理。     

基于任务多样性的农机装备维修策略研究

目前农机装备维修策略的研究主要以装备故障数据或退化数据为依据,往往无法保证装备在某一具体作业过程中的任务成功性,从而很难满足现代农业对农机装备高任务完成度的要求。针对这一问题,提出了一种基于任务多样性的农机装备维修策略。首先,根据农机装备在具体作业过程中多阶段任务的特征,分析了农机装备各系统退化状态与装备任务可靠性之间的关联关系,建立了农机装备任务可靠性评估模型;其次,利用蒙特卡罗法模拟农机装备实际作业情况,给出了农机装备任务可靠性的综合评估流程,并对多作业任务下的农机装备任务可靠性进行定量化描述;再次,基于农机装备任务可靠性和维修成本的关联性,以最低可靠度和最低维修成本为约束条件,得到了装备各系统的最佳维修不等周期和最优维修次数;最后,引入机会维修策略,建立了农机装备的维修优化模型,并根据最佳机会维修阈值确定农机装备最优维修计划安排。以国产某轮式拖拉机的历史故障数据和维修成本数据为例,确定了该拖拉机故障率较高的4个子系统以及2个作业任务剖面,在整机可靠度阈值为0.8的情况下,得到了不同机会维修阈值下的最优维修费用分布情况。当最佳维修阈值为8h时,维修成本最低,为2.587元,通过与农机装备传统维修策略相比,总维修费用降低了30.4%。     

基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法研究

为提高农机作业时直线行驶的精度,提出了一种基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法。在建立了运动学模型和纯追踪模型的基础上,对农机直线跟踪方法进行研究;针对GPS导航精度易受噪声干扰的问题,通过卡尔曼滤波对航向误差以及横向误差进行了平滑处理,以获取更高精度的航向误差和横向误差;为提高纯追踪模型的自适应能力,以横向误差和航向误差的均方根误差为基础,构建适应度函数,并设计了权重函数,采用横向误差作为主要决策参数,通过粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法实时确定纯追踪模型中的前视距离;为使粒子群减少计算时间、尽快进行局部搜索,对PSO算法中惯性权重系数进行了改进。以东方红1104-C型拖拉机为试验平台,设计了农机自动导航控制系统,进行了农田播种试验。结果表明:当农机行驶速度为0.7 m/s时,采用基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法,直线跟踪的最大横向误差为0.09 m;当行驶距离超过5 m后,最大横向误差为0.02 m,该算法能够有效地提高农机作业时的直线行驶精度。     

变速条件下农业机械路径跟踪稳定控制方法

为提高农业机械(农机)路径跟踪控制在不同速度条件下的稳定性和鲁棒性,提出了基于链式系统模型和小范围稳定性分析优化的直线路径跟踪控制方法。首先,根据几何约束建立农机非线性运动学模型,并基于链式系统模型将其转换为线性链式系统,进而对系统的误差项进行线性组合,得到农机路径跟踪控制方法;然后,基于控制方法在平衡位置小范围的稳定性分析,对控制方法进行优化,使得农机路径跟踪控制在平衡位置小范围的稳定性与行驶速度无关;最后,以水稻穴直播机为实验平台开展了直线跟踪对比实验和农机作业实验。结果表明,相比于PID控制方法,本文控制方法在3种不同速度下均能保持直线跟踪控制的稳定性,并且具有较高的控制精度。同时,本文路径跟踪控制方法的稳定性与行驶速度无关,农机作业的行驶速度在0. 4～2. 0 m/s范围内均能实现稳定控制,平均绝对误差均值为0. 047 m,最大绝对误差为0. 128 m。     

基于运动特性的农机导航控制方法

农业机械（农机）运动学模型的精度影响导航控制精度和稳定性,为提高农机路径跟踪控制器精度,提出了一种基于运动特性的农机导航控制器设计方法。该方法主要是对传统二轮车运动学模型建模方法进行改进,针对传统二轮车模型小角度近似替代（方向角等于横摆角）的缺点,采用加入侧偏角的方法优化农机运动学建模过程。采用相同的控制方法（状态反馈控制）和不同的运动学模型设计控制器进行对照实验。直线路径跟踪时,侧偏角对模型精度影响较小,引入侧偏角可以在一定程度上影响农机的跟踪精度;曲线路径跟踪时,侧偏角对方向角的变化影响较大,可以大幅影响路径跟踪精度。以安装有自动导航设备的拖拉机为实验平台进行实地实验,结果表明：直线行驶的最大横向误差平均值为0.0454m,绝对平均误差平均值为0.0149m,标准差平均值为0.0119m;曲线行驶的最大横向误差平均值为0.1613m,绝对平均误差平均值为0.0688m,标准差平均值为0.0434m;基于本文提出的优化模型设计的路径跟踪控制器对直线路径跟踪有一定提升,对曲线跟踪精度有大幅提升。     

农业装备运维与作业服务管理信息化技术研究进展

智能农业装备是信息化、自动化、智能化的综合体,其智能化水平主要表现在作业过程状态感知、数据分析、科学决策与自主控制等先进技术的应用。目前,我国农业装备在作业服务方面主要存在故障自动监测实用性差、维修服务资源配置失衡以及服务调度成本高等问题。本文以农业装备中典型机具——联合收获机为例,重点综述了国内外联合收获机运维服务管理相关典型技术的现状和特点,阐述和剖析了农业装备远程运维服务平台、作业数据监测、多机协同作业以及运维服务优化等方面的研究现状和发展动态。阐述了运维服务管理平台总体构架与技术进展;并分别阐述了作业工况、作业质量感知与车载终端管理等远程运维数据监测技术研究进展,路径规划、协同控制与任务分配等多机协同作业技术研究进展,故障诊断预测、维修策略与群体调度等运维服务优化技术研究进展;最后,结合实际应用场景,总结分析了农业装备运维服务管理技术所面临的挑战和机遇,提出了农业装备信息化管理技术的未来发展方向;并指出我国农业装备运维服务管理信息化技术未来研究方向。     

基于动态前视距离纯追踪模型的温室农机路径跟踪研究*

为提高温室内智能农机自动导航的路径跟踪精度,提出一种基于粒子群算法的纯追踪模型动态前视距离确定方法及其路径跟踪控制方法。利用超宽带(UWB)模块和电子陀螺获取温室内智能农机的位置偏差和航向偏差;为提高纯追踪模型的自适应能力,对农机位姿偏差进行定量分析并根据位姿偏差程度构建适应度函数,通过粒子群优化(PSO)算法实时确定纯追踪模型中的最优前视距离,为提升算法求解效率对惯性权重系数进行改进;根据农机位姿偏差程度构建速度控制函数对农机进行变速控制。样机试验结果表明:在3种初始状态下的直线路径跟踪时,平均偏差均值为24.4 cm,稳态偏差平均值为4.3 cm,导航时间平均值为13.2 s,稳定距离平均值为318.1 cm。路径跟踪的各项指标均优于同等条件下的恒速固定视距试验。     

大数据运作平台下的植保机作业布局研究

为进一步提升无人植保机应用的合理性与高效性,以大数据运作平台技术为支撑,针对其作业布局展开研究。通过系统分析植保机作业过程与主要控制组件,根据田间飞行作业特点,确定系列核心控制参数,并依据大数据布局内部算法分配规则建立大数据运作模型。同时,考虑各系统模块的数据耦合性,生成大数据运作平台下的植保机作业布局并进行试验,结果表明:在各自占空比一定条件下,喷洒流量在0.3~0.6L/min波动时,所获取的流量误差控制在6.33%~15%;选取关键对比控制参数,较一般作业布局状态而言,基于大数据平台作业布局下的植保机续航能力可提升7.79%,试验效果良好。该布局优化充分提高了植保机的作业效率,可为类似农机系统布局提供改善思路。