智能柠条收获机平茬农艺参数控制方法研究

【目的】针对柠条智能化收获过程中存在的问题,研究柠条收获机留茬高度和漏割率的控制方法。【方法】根据柠条平茬农艺要求建立智能柠条收获机运动学模型,然后基于自适应模糊控制理论,结合遗传算法优选技术研究轨迹控制方法,并在Matlab/fuzzy平台上设计模糊控制器,对智能柠条收获机转向角度和评价函数收敛性进行仿真分析。依据割台结构及预先作用概念,在Matlab/Simulink和Adams软件中搭建割台控制算法仿真平台,对割台高度跟踪sin函数和矩形波函数的准确性进行分析。【结果】基于自适应模糊控制系统调整后的智能柠条收获机输出转角波动控制在-5°~5°,评价函数快速收敛;采用预先作用的方式进行割台高度控制,割台高度跟踪sin函数和矩形波函数效果良好,超调量较小。仿真结果符合柠条平茬农艺要求,漏割率明显降低,留茬高度控制精确,控制效果得到提高。【结论】智能柠条收获机轨迹及割台控制系统稳定可靠、适应性良好,可以实现柠条智能收获过程中重要农艺参数的自适应控制。     

基于倾角传感器的割台高度自适应调节系统

针对现有稻麦联合收获机割台高度自动调节系统存在传感器受环境干扰大、安装复杂和成本高等问题，提出一种基于车身倾角和割台倾角的割台高度间接测量方法，建立了相关的数学模型，并在此基础上研制一种基于倾角传感器的割台高度自适应调节系统。通过数学模型验证试验对比计算割台高度与实测割台高度以验证数学模型的准确性，并采用割台高度控制精度试验、系统响应速度试验和模拟田间过障试验验证基于倾角传感器的割台高度自适应调节系统的控制效果。结果表明:1)计算割台高度与实测割台高度变化曲线相关性系数为0.97，验证了数学模型的准确性；2)割台高度控制最大误差为18 mm；3)割台平均上升速度为0.22 m/s，下降速度0.17 m/s；4)在模拟田间过障试验中，相同过障条件下，开启该系统可将割台高度稳定性变异系数由未开启该系统条件下的10.77%降低为2.79%，鲁棒性好。本系统满足联合收获机的作业需求，适用于有小障碍物且较为平整的作业环境，可实现低成本、实时的自适应调节且安装方便。     

自然光照下智能叶菜收获机作业参数的获取

针对智能叶菜收获机作业过程中需自主获取导航参数与割台高度调整参数的问题,提出了利用机器视觉技术获取这两种作业参数的方法。首先对自主获取导航参数进行研究,将采集的叶菜田图像进行预处理、获取导航离散点,利用稳健回归法对离散点进行线性拟合进而获得导航控制参数,以便收获机调整作业方向;然后对于割台高度调节参数,将叶菜割茬图像预处理及割茬高度特征提取以获得割茬高度,利用割茬高度作为收获机割台高度调整的参数。结果表明,导航线准确识别率为97%,留茬高度的平均测量误差为8mm,最大相对误差为11.9%。说明该方法在自然光照下,能有效获取作业方向参数和留茬高度,为无人驾驶式收获机的智能、精准作业提供了技术支持。     

联合收获机喂入量模糊控制系统研究

【目的】设计喂入量模糊控制系统,为提高联合收获机收获效益提供支撑。【方法】采用油压力传感器检测喂入量,根据滚筒扭矩与行走速度之间的关系,建立喂入量模型。设计模糊控制器并在MATLAB下进行仿真,利用PLC建立模糊控制系统,通过电控静液压系统控制行走速度来调整喂入量,并以新疆-3稻麦联合收获机为试验机型,进行喂入量自动控制田间试验。【结果】基于模糊控制系统调整后的联合收获机损失率小于1.2%,破碎率小于1.0%,损失率和破碎率均与经验丰富的驾驶员手动控制结果基本持平,符合国标要求。在作物密度不均匀的区域进行试验,指令喂入量取2kg/s时计算平均喂入量为2.04kg/s;指令喂入量取3kg/s时计算平均喂入量为3.08kg/s,喂入量能稳定控制在±10%的范围以内。【结论】联合收获机喂入量模糊控制系统稳定可靠,能提高收获效益。     

玉米果穗割台悬挂式调整机构改进设计

为开发出一种秸秆粉碎机前置的果茎兼收自走式多功能玉米联合收获机,需要将割台的调整方式由托举式改为悬挂式。割台悬挂式调整机构是改型玉米收获机的重要组成部分,其强度直接影响到机组作业性能。利用AIP软件的运动仿真和有限元耦合分析功能对割台悬挂机构进行改进设计。通过运动仿真得到割台悬挂机构及割台的运动范围和运动轨迹,进而将悬挂机构运动载荷传递给油缸连接支架和割台支撑装置,通过有限元计算,得了到2个重要部分的等效应力、位移及安全系数,为玉米割台悬挂式机构改进设计提供了理论依据。样机试制和田间试验表明,改进设计的悬挂式割台调整机构在收获作业中稳定可靠,取得了预期改进效果。     

玉米收获机板式割台参数分析

玉米联合收获机的割台装置是玉米收获机的核心部件,其技术性能优劣,直接影响玉米联合收获机的作业质量,为了更好地改善玉米收获机割台装置所存在的损失大,易堵塞,适应性差的问题,对割台装置结构参数进行更深入的数学和物理分析并进行相应的田间试验比对,从而获得更加科学的结构和运动参数,为板式割台的设计制造提供科学的参数依据,从而提高玉米收获机的作业质量和技术水平。研究的基本方法是建立数学计算模型和数学试验模型,通过数学计算和模型试验得出更加科学可靠的运动参数。     

收获机械智能割台预收集装置及信息管理系统设计

针对收获机械复杂的田间作业条件,传统联合收获机械仅靠人工方式调整割台作业参数,实时性和准确性较差,且不能实时获取和分析割台作业状态与作业性能数据,收获机械智能化程度较低,极大地增加了驾驶员的劳动强度。为了便于高产稻麦作物收获作业割台损失测量和适应收获割台智能化的发展要求,本文设计了收获机械智能割台预收集装置,开发了收获机械信息管理系统,实现了收获机械作业过程实时监控以及作业信息采集、显示、存储等功能。     

4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机割台振动分析

针对油菜联合收获机振动剧烈,整机稳定性、工作可靠性和驾驶舒适性较差等问题,以4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机的割台为研究对象,在道路运输（仅发动机工作）、道路运输（发动机与工作部件同时工作）以及田间收获作业 3 种典型工况下,在割台上选择3个测点,利用DHDAS动态信号采集分析系统对油菜联合收获机割台振动进行了测试,并基于时域分析、小波分析和频域分析对试验数据进行了处理。研究表明：发动机、拨禾轮、割刀的振动是整机主要激振源,但作物喂入割台后,吸收了部分振动,使得拨禾轮和割刀的振动总量分别下降了23.5％和68.7％;振动信号主要集中在0~125 Hz内,油菜联合收获机割台上各激振力的激振频率以低频为主;油菜联合收获机工作时发动机引起的一阶惯性振动频率为29.18 Hz;研究结果对提高油菜联合收获机工作的可靠性、降低收获损失、减轻驾驶员的疲劳具有重要意义。     

基于模态及谐响应的谷物联合收获机割台振动分析

一台谷物联合收获机在工作时割台振动强烈,强烈的割台振动导致收获割损和机械疲劳失效。强烈的割台振动主要由割台结构的固有频率和固有振型决定,当结构的固有频率和激励频率相近时,就会引起结构的共振。基于ANSYS有限元软件对割台进行模态及谐响应分析,计算割台的前8阶固有频率和振型。结果表明,割台的第1、第2阶模态接近于收获机发动机的主轴转速和收获机的二次清选转速。来自路面不平度的激励载荷在车速为20~40 km/h时所产生的激励频率为17.36~34.72 Hz,接近割台框架的前2阶固有频率,会引起割台的共振。同时考虑到割刀对割台的作用力和振型分析,对割台进行谐响应分析,发现割刀的往复运动对割台局部的最大位移为0.418 9 mm,因此割刀的往复运动对割台的振动较小。综合模态和谐响应分析的结果,割台振动主要来自发动机和传动部件等简谐激励频率,和来自路面的不平衡激励。研究结果为联合收获机割台框架的设计与研究提供了参考和依据。     

油菜联合收获机分体组合式割台的设计

针对油菜联合收获机割台损失大和脱离滚筒因油菜茎秆高粗导致脱离装置出现堵塞的问题,在传统割台具有切割与推送系统的基础上增设了一种对茎秆具有初步切断和脱粒分离功能的油菜联合收获机分体组合式割台,并采用运动学和动力学方法分析确定了割台的复合式推运器和拨禾轮等关键部件参数。试验结果表明:设计的分体组合式割台集成了切割、拨禾、分禾、推送、初步切断茎秆和脱离的功能,可将油菜茎秆切断为长度小于450mm的短茎秆,能有效避免油菜茎秆堵塞脱离滚筒,提高脱离滚筒内部物料流动的通畅性,保证联合收获机的稳定性和适应性。     

4LZD-2.0大豆联合收割机

南京农机化研究所和星光农机股份有限公司研制的4LZD-2.0大豆联合收获机,配置大豆低割装置,对地面适应性好,损失率低,受到大豆种植大户的一致好评。长期以来,在我国大豆收获主要采用稻麦联合收获机作业,据田间测量表明,由于机器参数、部件结构不适合收获大豆等原因造成的收获损失高达10%。自2013年起,经过课题组成员的努力,成功设计试制出了4LZD-2.0大豆联合收获机,在普通稻麦联合收获机基础上,设计了适合于大豆收获的低割装置,保证割台随地面仿行,对割台参数进行优化，减少割台损失。对脱粒清选系统进行参数优化，减少破损率。通过田间试验表明，该机能实现大豆低创要求，损失率小，破碎率低。     

番茄收获机割台特点及发展现状

通过对国内外番茄收获机割台上的分苗装置、切割装置、辅助切割装置与辅助输送装置等关键装置结构与性能的分析,综述了番茄收获机割台的特点及其发展现状,并对割台各装置的设计提出了建议,为番茄收获机国产化提供了一定的参考依据。     

谷物收获机割台的发展现状及趋势

【目的】随着我国农业机械化水平的不断提高,谷物收获机的应用也越来越广泛。充分分析谷物收获机割台发展现状有利于保证收割质量,减少收获时的损失,并适应国际上谷物收获机的发展趋势。【方法】通过查阅国内外文献以及报道,综述了谷物收获机割台主要部件拨禾轮、切割装置、割台螺旋推运器的原理和特点,主要说明了谷物收获机各部分高度和速度对于收割的影响,并进行分析,并介绍了一些国内对于割台振动情况的研究以及国内外谷物收获机的发展现状。【结果】国外谷物联合收割机械起步比较早,一些发达国家已经基本实现了利用自走式谷物联合收割机来完成农产品的收割,而我国收割机起步时间很短,所以需要着重创新型发展。【结论】通过对比我国与国外先进收获机的差距,并对当前我国收获机的发展情况和国外收获机的发展情况展开分析,指出当前谷物收获机的主要发展方向为大功率、多功能、智能化、节能化,并对我国以后的谷物收获机割台发展提出相应的建议。     

窄幅低损伤摘穗割台设计与试验

针对西南地区玉米-大豆带状复合种植模式缺乏配套玉米收获机具,且常规玉米联合收获机作业时存在果穗损伤大、效率低等问题,利用计算机辅助设计与有限元方法设计两行窄幅低损伤摘穗割台.割台利用弹性缓冲原理实现柔性低损伤摘穗,可一次完成摘穗、秸秆粉碎还田等联合作业.文章结合玉米-大豆带状复合种植模式农艺特点和力学原理确定割台结构参数;对割台关键部件开展结构设计和理论分析;割台机架模态分析结果表明割台机架不会与发动机产生共振.通过二次回归正交试验探究拉茎刀辊转速、喂入速度、果穗距摘穗板高度对落粒损失率和籽粒破损率影响,利用Design-Expert软件作二次回归响应分析,得到割台较优参数组合.试验表明,拉茎刀辊转速800 r·min-1,喂入速度0.700 m·s-1,果穗距摘穗板高度370 mm时,落粒损失率0.05％,籽粒破损率0.01％,满足玉米-大豆带状复合种植模式下玉米机械化收获要求.     

联合收割机割台高度自适应调节系统的设计与试验

针对联合收割机作业过程中割台高度调节依赖机手经验的现状,为碧浪4LZ–1.2履带自走式联合收割机设计了一种割台高度自适应调节系统。该系统主要由作物高度检测装置、割台高度检测装置、液压执行装置和控制单元组成。系统采用单侧红外反射的方式检测作物高度,通过位移传感器测量举升液压缸伸缩量来检测割台高度,通过改变电磁阀的闭合时间及方向实现割台升降,以作物实际切割高度为控制对像,采用模糊PID算法进行控制。试验结果表明,割台高度调节的最大误差为2 cm,作物高度检测装置的检测误差范围为0~2 cm,割台在上升和下降时系统响应速度分别为0.22 m/s和0.16 m/s。     

中农农机控股科技创新引领市场前沿

<正>展会期间,中农农机控股旗下的中农博远最新机器自走式玉米联合收获机和中农福安的移动烘干机齐聚亮相,受到参展人员高度关注。现行的玉米收获机械断茎多、籽粒损失严重,一直是需要突破的技术难题。中农博远通过不断创新,根据收获机割台板式、辊式摘穗结构的优缺点,取长补短,研发出一种新型组合式摘穗棍,其最大优点是断茎少。由于更改了部分结构,大大降低了割台前端卡玉米、秸秆的现象,提高了工作效率。     

基于遗传算法优化模糊PID的甘蔗收获机切割器控制系统

针对甘蔗收获机切割器无法自动控制入土深度,从而影响收获质量的问题,设计一套甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统。该系统主要包含角度式仿形机构、入土深度检测系统以及液压系统和控制系统。利用基于遗传算法优化的模糊PID控制算法进行入土深度的实时调节,通过Simulink阶跃响应以及带随机干扰的阶跃响应仿真,结果显示：基于遗传算法优化的模糊PID控制算法超调量为4.9%、调节时间为1.535 s,与PID控制算法以及模糊PID控制算法相比均有所改善。室内试验结果表明,基于遗传算法优化的模糊PID控制算法误差在（-0.5,0.5）,误差最小,有效实现了切割器入土深度自动控制。     

4.5 m矮盘式秸秆饲料收获机割台的设计

针对国内秸秆饲料收割机械割幅小、适应性较差、收获效率低、可靠性差等问题,通过三维实体建模技术设计了4.5 m矮盘式秸秆饲料收获机可折叠割台。该割台由变速器、折叠装置、分禾器、喂入滚筒和切割器等组成,利用折叠装置可实现4.5 m宽幅割台的折叠运输,同时提高了割台的收获效率;割台专用变速器实现了同轴不同转速的输出,提高了割台传动系统的可靠性和紧凑性,对国内4.5 m以上大割台的设计具有重要的参考价值。     

玉米收获机割台问题及割台试验台浅析

随着社会的持续发展,时代的不断进步,经济的稳步增长,农民的传统观念与生活水平也在逐步提高,农业机械化应用也普遍扩大,尤其是在玉米收获环节,机械的应用更为普遍,割台是玉米收获机的关键工作部件,玉米收获机稳定、可靠工作的前提取决于玉米收获割台的质量与结构问题,玉米收获机械设备割台试验台的建立及应用可以为玉米收获机械设计与研制提供准确完备的理论参考,并且根据室内割台试验台的试验数据及结果的分析计算,对玉米收获机的割台结构参数与割台质量进行优化、改进,不仅割台的工作故障率能够有效地降低,而且玉米收获机的收获效率及收获质量会显著提高。     

4YW-Q型全幅玉米联合收获机

4YW-Q型全幅玉米联合收获机是天津富康农业开发有限公司独立研发的不对行玉米联合收获机。该机可以从任意角度进地作业,横向、斜向或转圈工作,实现在割台割幅范围内任意行距、行数的玉米全幅不对行收获,解决传统对行收获机型不适应我国各地行距不一的难题,先后取得13项专利技术。