花生播种机仿形机构的运动仿真分析——基于UG

仿形机构是播种机的重要工作机构,仿行机构工作性能的好坏直接影响到播种深度的稳定性。利用UG软件的运动仿真模块对花生播种机仿形机构进行运动学的分析,通过运动仿真动画来观察仿行机构的运动过程,利用开沟器运动轨迹曲线来研究仿形机构的运动规律,并分析影响仿行误差的相关因素,以此来验证仿形机构设计的合理性及优化的方法。     

小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统设计与试验

针对华北一年两熟区玉米根茬地小麦免耕播种机作业时存在开沟器易堵塞、通过性差等问题,提出精准对行避茬的方法,设计一种小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统。通过理论分析构建调偏横移机构的下悬挂臂力矩平衡、偏移距离及液压缸受力平衡方程,确定影响调偏横移机构提升性能与调偏性能的关键因素。调偏控制系统运用临界比例度法对PID控制进行参数整定,通过土槽试验平台对调偏控制系统的性能进行验证,超调量全部小于5%,平均响应稳态误差小于3mm,移动响应时间为2.8s。田间试验结果表明,当行间秸秆覆盖量、作业速度逐渐增大时,小麦免耕播种机的纵向调整距离和播种均匀性变异系数随之逐渐增大,避茬率逐渐减小,即当免耕播种机作业速度小于等于1.4m/s,行间秸秆覆盖量小于等于1.5kg/m2时,避茬率大于等于90%,纵向调整距离小于等于2.5m,小麦播种均匀性变异系数小于等于26.75%,可满足小麦免耕播种机的调偏作业要求。     

基于改进蚁群算法的风洞试验俯仰机构运动误差优化

为提高风洞试验俯仰机构的运动精度,减少初始误差,提出了基于改进蚁群算法的俯仰机构运动误差优化分析方法。针对影响俯仰机构运动精度的3个误差源——弧形导轨半径R、连杆长度L、直线导轨安装位置yOa,建立俯仰机构运动误差分析数学模型;推导了可用于分析误差的改进蚁群算法模型,将俯仰机构3个误差源的求解转换为对目标函数优化问题的求解,采用改进算法进行误差优化。对比传统数值方法,改进后的蚁群算法对误差求解精度达到10~(-5)mm级,有效地避免了结构自身产生的初始误差源对计算结果的影响。     

脚踏式玉米播种机摆动前推机构的设计与试验

针对北方播种玉米的垄作区内存在一些不适合全机械化播种机工作的特殊地块,设计了一种脚踏式播种机,核心部件是摆动前推机构。根据不同垄宽和株距,设计了由摆动前推杠杆和限位槽组成的摆动前推机构;通过分析摆动前推机构的运动特点,建立空间笛卡尔坐标系,求解摆动前推杠杆两端点的相对坐标,确定杠杆长度和限位槽关键结构参数。田间试验表明:在垄株距分别为350mm×270mm、380mm×300mm和400mm×3 3 0 mm时,垄距误差因脚踏式播种机结构的对称性及播种机支撑装置与垄形状的相似性而相互抵消,株距误差分别为7.44%、5.13%和1.91%。脚踏式玉米播种机摆动前推机构的设计满足了农艺要求,可为便携式脚踏播种机的设计提供参考。     

小型气力式蔬菜精量播种机设计与试验

针对温室大棚空间狭窄、大田气力式精量播种机无法进入作业,而现有小型机械式播种机播种精度低的问题,设计了适用于温室大棚的小型气力式蔬菜精量播种机,采用正负压双作用排种器提高播种精度,并通过更换排种盘配合不同的开沟分种装置实现不同蔬菜及不同行数的播种作业,提高了播种机的适应性。对排种器进行基于EDEM的离散元仿真分析,探究充种区种群运动规律和搅种装置性能。对整机进行田间试验,结果表明:漏播率≤5%,重播率≤5%,种子机械破损率≤1%,播深一致性合格率≥90%,各项指标符合蔬菜种植农艺要求。     

基于PID控制的小麦智能播种机研制与试验

针对小麦播种机工作时地轮打滑和手动播量调整不精准等问题,研发一种基于PID控制的小麦智能播种机。该播种机控制系统工作时,由速度传感器获取播种机行进速度,根据行进速度、亩播量及播种机相关参数,计算排种轮转速的给定值,利用PID控制器实现对排种轮转速的控制。室内试验结果表明：播种机在不同作业条件下实际亩播量与设定亩播量误差均在2%以下,满足小麦精量播种的农艺要求。在中速和中高速作业条件下,智能排种系统控制精度最高,稳定性好。田间试验结果表明：小麦播种机的实际亩播量与设定亩播量之间最大误差为2.33%,略大于室内试验结果,主要是由田间作业环境等因素造成的。研制的基于PID控制的小麦智能精量播种机能有效提高播种精度。     

拖拉机机组无人作业协同控制系统设计与试验

为提高拖拉机作业机组无人作业的智能化水平,实现机组横向运动、纵向运动和机具提升作业的协同控制,设计了无人作业协同控制系统。以播种作业机组为研究对象,将拖拉机机组无人作业协同控制系统划分为规划层、决策层和执行层。规划层结合播种农艺要求和机组运动学特性,采用经/纬度坐标规划作业路径,为了同时满足直线作业区域与转向曲线区域的路径跟踪,提出自适应预瞄路径跟踪控制算法。决策层制定了拖拉机机组无人作业联合控制策略,实现拖拉机-播种机联合作业精准控制。执行层对拖拉机转向机构、机具提升机构、油门踏板、制动器、离合器等机构进行硬件线控设计。在此基础上,分别开展无人播种作业仿真与田间试验,仿真结果验证了拖拉机播种机组无人作业协同控制系统的可行性。田间试验表明：拖拉机转向器、油门踏板、离合器、制动器、机具提升机构严格根据规划层与决策层制定的控制指令协同动作。试验过程车轮转向平均误差0.45°,直线段横向误差均值为0.035 m,转向段横向误差最大值为0.11 m;机具提升响应时间为1.2 s、机具提升转角超调量小于1.5°;油门踏板、制动器、离合器均根据决策指令完成操纵动作。无人作业协同控制系统满足拖拉机机...     

离散元模拟振动幅值对玉米种群运动速度的影响

排种器是免耕播种机的重要组成部分,排种盘吸种性能直接影响免耕播种机播种合格率。排种室内种群运动速度对排种盘吸种性能影响较大,而振动是影响种群运动速度的重要因素。为此,应用离散元软件模拟排种室内玉米种群的运动,得到排种盘和搅种轮转速为17.8 r/min,排种室内充种3 750粒,排种器振动频率为1 5 Hz,振动幅值分别为0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4 mm时,振动幅值对排种室内种群运动的影响。通过离散元软件后处理模块得到4 s时间内,以0.02 s为间隔所有时间点的玉米种群运动最大速度、最小速度、平均速度和竖直方向玉米种群最大速度、最小速度,由Origin软件得到排种室内玉米种群速度与振动幅值的拟合曲线。模拟结果表明:玉米种群最大速度、最小速度与排种器振动幅值呈二次曲线变化;玉米种群平均速度和竖直方向种群最大速度与排种器振动幅值呈线性关系;振动幅值大于2mm时,竖直方向种群最小速度基本保持不变。本次仿真为室内排种试验振动幅值的选择提供了依据。     

双行整秆喂入式木薯精密播种机设计与试验

为了提高木薯机械化种植水平,针对木薯种植机研究目前处于起步阶段,进展缓慢,国内还没有技术成熟、可推广的木薯种植机等问题,设计了一种整秆喂入式木薯精密播种机,主要由旋耕起垄机构、施肥机构、精密播种系统、覆土装置及传动装置等组成,可实现起垄、开沟、施肥、切种、薯种竖直播种及覆土等功能。通过经验设计和理论计算确定了精密播种系统中切割机构、调姿机构、扶立机构及夹持输送机构的作业参数,并对整机动力配备和稳定性进行分析。田间试验表明：当作业速度为5km/h时,重播指数为3.3%,漏播指数为5.3%,合格指数为91.4%,满足木薯播种机精密播种性能要求,为木薯播种机的研究和设计提供了技术参考。     

玉米免耕播种自动调偏系统设计与试验

为适应新疆滴灌区宽窄行免耕种植模式,解决传统大型玉米免耕播种机播种过程中触碰根茬、无法精确约束路径、玉米粒距合格率低等问题,结合免耕播种农艺要求,在采用导航定位技术获取播种机当前位置与目标路径间偏差的基础上,设计一种玉米免耕播种自动调偏系统。该系统主要包括避茬装置、液压执行系统和控制系统,通过建立整机力学模型,对避茬装置和液压执行系统进行运动和受力分析,确定避茬装置和液压执行系统关键结构参数,获取避茬装置最佳挂接长度和液压执行系统最大驱动力。进一步优化控制系统,实现避茬装置自动调偏及接收反馈信息功能。对免耕播种避茬装置自动调偏系统进行性能试验,试验结果表明,神经网络PID的期望调偏角最大稳态误差为0.932°,超调量全部小于1%,平均响应稳态误差小于0.9°,满足预期。田间试验结果表明,当拖拉机作业速度不大于1.0m/s、行间秸秆覆盖量不大于1.0kg/m2时,避茬率不小于85%,纵向调整距离不大于8.6m,玉米粒距变异系数不大于21.63%。此时播种机调偏避茬效果最佳,满足玉米免耕播种机农艺指标要求。     

基于PLC监测系统和远程控制的玉米播种机设计

为了提高玉米播种机的自动化水平和播种精度,设计了一种新型的基于PLC监测系统的远程控制玉米播种机,并对玉米播种机的开沟机械装置和播种机械装置进行了改进,结合PLC监测和控制技术,实现了播深、排种精度和播种机行驶方向的实时监测和控制。为了实现播深和排种精度的自动化调节,使用PLC对开沟器和排种轮进行实时监测,并利用四连杆结构和直流驱动电机对其进行控制,采用灰色预测模型对排种器的排种轮转速进行预测,可以有效地提高播深和播种精度控制的自动化水平。最后,对播种机的性能进行了测试,通过测试发现:基于PLC监测系统的远程控制播种机可以有效地对排种轮转速、播种机行驶速度、行驶方向进行实时监测,播种机的漏播率和重播率都较低,满足高精度播种机的设计需求,为现代化播种机的设计提供了较有价值的参考。     

基于稳定性的并联机构自适应控制

针对并联机构存在参数变化及不可预测的未建模误差的特点,提出一种基于模型的参考自适应控制策略。将机构系统的参数变化及未建模误差看成对实际系统的扰动,建立理想的参考模型,依靠系统状态及其误差构造自适应反馈律,利用稳定性理论推导自适应控制律,使得实际机构与参数模型具有相同的动态特性。实例显示,自适应控制器对参数变化及未建模误差引起的运动误差具有很好的抑制作用,保证机构对规划的目标运动具有很高的跟踪精度。     

基于单片机的伺服高效免耕播种机设计与研究

为了提高免耕播种机排肥量和株距控制的自动化水平,解决播种机播种过程株距不均匀的问题,实现排肥量的自适应调节,基于单片机和伺服系统设计了一种新的免耕播种机,大大提高了播种机的效率和自动化水平。为了测试本次优化设计的免耕播种机的可靠性,对其播种性能进行了测试,测试项目包括株距控制、排肥量控制以及免耕播种机的各项性能指标。通过测试发现:实际株距和理想株距的最小误差仅为0.1cm,排肥量的最小误差仅为0.12 L/min,满足精密播种机的设计要求,其各项指标均在行业标准的范围内。     

移动并联式六自由度转运调姿方法研究

针对大型航天相机长距离转运和快速精确自动调姿需求,提出一种基于全向移动平台和3-RPS并联调姿机构的移动并联式六自由度调姿方法。首先,测得相机当前姿态和目标姿态,推导二者位姿矩阵;通过运动学模型反解全向移动平台和并联调姿机构的各轴运动参数,将多轴耦合的空间六自由度完全解耦;建立全向移动平台和并联机构的运动学模型,实现上述运动参数的驱动;最后,进行了调姿算法试验,结果表明,调姿设备能够快速精准实现大型相机任意姿态向目标姿态的自动化柔性姿态调整,全向移动平台移动精度优于0.3mm,旋转精度优于0.05°,并联机构杆长精度优于0.5mm,验证了自动调姿的准确性。     

轮式并联调姿机器人冗余控制策略研究

针对大型精密复杂零部件的集成装配,提出一种将全域全向运动与调姿微运动融合于一体的轮式并联调姿机器人。通过共享部分自由度方式将全向运动特征融合于并联机构,解决大范围任意方向移动与小空间内精密调姿高效连续操作的问题;针对轮式并联调姿装备的定平台开放特性与冗余特征,设计基于力位混合的单分支与整体冗余控制策略,选取并优化轮式并联调姿机构的主动输入方式,基于螺旋理论对位置控制轴的选取合理性进行分析,评估2种控制方式在不同的末端姿态域内的性能,得到设备在不同目标姿态时力位混合控制主动输入选取策略。基于ADAMS与Simulink软件搭建环境一致性良好,可控制较强的机电一体化模型,验证轮式并联调姿装备采用力位混合控制策略可行性与设备调姿精度。工程样机实验结果验证了所提出的冗余控制策略能够实现轮式并联调姿机器人功能,保证了调姿精度,为开发具有高可靠性、大尺度、重载荷、高精度同时兼具高精度全向运动和精密调姿功能的高效连续作业特征的6自由度并联调姿、对位、装配智能机器人奠定了理论与实践基础。     

基于EDEM的振动种盘中水稻种群运动规律研究

基于离散元法的基本方法,采用Hertz - Mindlin接触模型,运用EDEM软件对气吸式精密播种机振动种盘中水稻种群运动进行模拟仿真.分析了不同频率、振幅、种层厚度对种群空间分布密度的影响.对仿真区域垂直于种盘方向进行均匀分层,得到不同时间种群在每一层的分布情况.仿真结果表明:种盘振动频率11～12 Hz、振幅12～13 mm、初始种层数3～5时,种群在振动种盘中的空间离散程度较为理想.在播种机试验台上进行试验验证,选取种盘振动频率、振幅、初始种层数、吸种距离为试验因素进行正交试验,得出振动频率为11 Hz、振幅为12 mm、初始种层数约为4、吸种距离为30 mm时吸种效果理想.     

虚拟轴工作台机构的误差分析和补偿

为了了解机构的原始误差对运动平台输出位姿的影响,从而采取措施消除误差来提高精度,对3T-1R4自由度并联机器人机构作误差分析和补偿。在已建立的位置反解模型基础上,确定参与机构误差建模的结构参数,以全微分误差分析理论为基础,建立机构的误差模型以及误差求解算法。针对结构参数和输入运动参数等的原始误差作误差求解仿真和定量分析。充分运用误差正解和反解模型,探讨软件补偿法的工作空间补偿和关节空间补偿,提出相应的误差补偿算法。用误差补偿算法仿真了机构的误差补偿,实例说明2种误差补偿算法可靠实用。     

小区育种条播机落种部件的试验研究

为提高小区育种试验条播机播种作业的均匀性能,重点对影响小区播种机落种部件的相关运动进行理论分析,优化播种机落种部件的结构及参数,解决育种试验条播机中落种部件对育种自净性能影响及落种部件对锥体分种均匀性影响的问题,以提高育种试验的播种精度。     

基于ADAMS的播种机仿形机构运动仿真

仿形机构是播种机的重要工作机构.为此,介绍了利用ADAMS软件建立平行四连杆仿形机构仿真模型的过程,并对前仿形和后仿形运动情况进行了仿真分析.结果表明,运行结果与理论分析一致,对播种机仿形机构的设计具有指导意义.     

一种拖拉机核心执行机构的可靠性分析

以拖拉机转向机构为研究对象，对不确定因素下转向机构的运动精度进行分析，并利用概率学相关理论对转向机构运动误差和可靠性进行建模，同时采用一次二阶矩阵进行可靠性模型求解。结果表明：受转向机构工作过程可靠性不确定因素影响，拖拉机转向机构结构件误差最大时，其失效概率并未达到最大值。