基于RTK-BDS的果园农用车辆自主导航系统研究

根据果园农用车辆作业需求,设计了一种基于RTK-BDS的自动导航控制系统。利用卡尔曼滤波技术提高了RTK-BDS在果园应用中的定位精度,同时将模糊控制与纯追踪模型相结合,设计了果园农用车辆直线跟踪导航控制器,并进行了追踪仿真和田间试验。结果表明:当果园农用车辆前进速度为0.5m/s时,最大横向误差不大于0.086m,平均误差不大于0.036m。     

久保田插秧机的GPS导航控制系统设计

将计算机技术、传感器技术、GPS技术和数据通讯技术等集成和融合,在久保田插秧机上开发了基于DGPS和电子罗盘的导航控制系统.论述了导航控制系统的结构和工作原理,提出了一种利用航向跟踪实现路径跟踪的控制方法.仿真和试验结果表明,该控制方法简单有效,导航控制系统可以控制插秧机按预定的路线行走.速度为0.75 m/s,直线路径跟踪时,平均误差0.04 m,最大误差0.13 m;速度为0.33 m/s,圆曲线路径跟踪时,平均误差0.04 m,最大误差0.087 m.     

高速插秧机工作状态检测装置的设计与试验

为了进行高速插秧机栽插质量检测,需精准提供其工作起始和结束点,以便准确测取统计数据。为此,采用陀螺仪、加速度计、霍尔式传感器、语音模块及单片机构成控制系统,研制了一种适用于高速插秧机工作状态检测装置。根据高速插秧机悬挂连杆机构在不同工作状态下与水平面间夹角的不同及工作时行驶速度的差异,设计了角度检测电路及速度检测电路,控制系统根据检测结果判断高速插秧机处于何种工作状态,并通过语音模块输出语音信号提示驾驶员。角度检测、速度检测的试验研究表明:角度测量平均误差为0. 95°;高速、中速和低速下速度测量平均误差分别为0. 041 2、0. 037 8、0. 063 6m/s,满足高速插秧机工作状态检测精度要求。     

农业车辆视觉导航控制系统

为提高农业生产智能化水平和降低人力成本,针对行间作物的特点,设计一套用于农业车辆的视觉导航控制系统。通过固定在农业车辆上的摄像头获取田间作物图像,基于Matlab进行图像处理得出车辆与规划路径的位置和角度偏差。控制器根据上位机得出的前轮目标转角和角度传感器得出的实际转角的偏差值作为输入变量,控制电控液压转向系统保证前轮沿着正确路线在田间行驶。根据田间实验结果,车辆行驶速度为2.08km/h时,前轮转向迅速、平稳,最大误差0.18m,平均误差0.048m。该控制系统快速性和准确性,能够保证农业车辆自主导航。     

基于触觉感知的水稻行弯度测量装置设计与试验

为解决水田环境下稻行弯度信息提取问题,提出一种触觉感知方法。根据除草期内水稻与杂草的生理高度及力学差异,基于弯曲传感器设计了一种稻株定位的感知梁。通过力学分析,建立了感知梁与稻株接触作用的力学模型,结合稻株抗弯强度,确定了感知梁抗弯刚度的设计原则。在此基础上,构建感知梁标定试验装置,获得了装置偏距与感知梁电压差的映射关系。基于多传感器技术,通过采集4根感知梁的电压(形变)变化特征,计算出稻行弯度。为检验测量装置的精度及稳定性,进行了田间试验,行进速度试验表明:行进速度的提高不利于测量结果的稳定性,在行进速度为1. 5 m/s时,平均误差为5. 90 mm,最大误差为8. 30 mm;稻穴株数试验表明:测量误差与稻穴株数有一定的相关性,稻穴株数为6株以上的测量误差最小,平均误差为2. 56 mm,4～5株的平均误差较大,为4. 36 mm,1～3株测量的平均误差最大,为6. 17 mm;水层厚度试验表明:测量误差与水层厚度没有明显相关性,误差均能控制在14 mm范围内。该装置测量结果可满足避苗机械除草等精准控制的要求。     

油菜分段收获捡拾脱粒机捡拾损失响应面分析

为降低捡拾脱粒机捡拾损失,采用响应面分析方法对捡拾部件的参数进行试验.试验结果和分析表明:影响捡拾损失的重要因素是机组前进速度、输送带速和输送倾角;3个影响因素按重要性排序为:机组作业速度、输送带速、输送倾角.确定了一组最优的参数组合:机组前进速度0.80 m/s,输送带速0.78 m/s,输送倾角11.19°,优化后捡拾损失率的理论值为2.91％.考虑实际机械作业过程中的参数调整问题,推荐参数组合为:机组前进速度0.71 m/s,输送带速0.80 m/s,输送倾角12°.     

太阳能干燥室内部气流场分布CFD数值模拟

为研究太阳能干燥室内气流场分布和构建气流运动模型,基于计算流体动力学(CFD)技术,运用标准k-ε模型对给定的不同气流速度对干燥室内气流分布的影响进行数值模拟.结果表明,与气流速度2 m/s和10 m/s相比,气流速度为6 m/s时干燥室内的速度分布满足要求,且气流分布更为均匀.     

自走式奶牛精确饲喂机控制系统

以计算机为信息管理平台,运用无线通信技术、射频识别技术及单片机等,设计了根据奶牛个体生理特征信息进行精确投料的控制系统.实现了奶牛精确饲喂技术中的智能识别、信息无线传输、双模行进及精确给料.该系统实现了奶牛养殖的自动化、精细化、智能化.实验表明:饲喂机的最佳行进速度为0.6 m/s,系统响应时间0.4s,识别率96％,计量误差小于2％.     

轮式拖拉机械诱导导航技术研究

为实现果园机械自动化,开发了一种结构简单的拖拉机机械式导航系统.以车辆的航向偏差、横向偏差和前轮转角为输入量,转向驱动电机的转速为输出量,设计了车辆直线跟踪的PID控制器.实验结果表明,当拖拉机行驶速度为0.53m/s时,最大横向偏差小于0.1m,能够满足拖拉机果园作业的要求.     

果树冠层参数实时检测系统

为了降低农药喷施环境污染和提高水果品质,实现果园果树仿形精确喷雾,建立了一套果树冠层参数的实时检测系统.该系统主要由作物识别系统、车辆姿态系统、主控单元和数据记录单元组成,采用CAN总线进行数据通信.对5棵临近的绿篱树进行了初步的靶标距离检测试验,试验重复3次.采用4个超声波传感器分时检测,拖拉机前进速度为0.3m/s,系统采样速率为5次/s.试验表明,系统能可靠地按一定的采样速率,实时检测和记录系统载体车辆位置、姿态(地面平整度)和果树靶标的距离等数据,为精确仿形喷雾提供了一个较好的喷雾控制平台.