基于PLC技术的播种机电气自动化技术研究

目前,不少播种机虽然已将耕作、播种、填土等工作集于一体,但其控制系统多采用机械机构,尤其多采用齿轮副,通过不完全齿轮、槽轮机构或者棘轮机构等实现各装置的间歇运动。这种控制方法控制效率较低,故障率较高,如果采用PLC控制系统不仅提高播种机的自动化控制速度,还可提高整个电气化系统的运行效率,且通过闭环反馈调节,提高了播种机的播种质量。为此,将PLC控制器引入到了播种机电气自动化控制系统中,并对其播种效率和播种性能进行验证。验证结果表明:采用PLC控制后可以明显地提高播种效率和播种质量,对提高播种机电气自动化水平具有重要的意义。     

基于人工势力场和遗传算法的播种机路径规划设计

为了提高播种机对复杂地块的自适应能力,提升播种机的播种精度和播种效率,提出了适合精播机的基于子区域的折返全区域覆盖路径规划方法,并对播种机的排肥器和排种器进行了改进,以适应自动路径规划的需要。为了优化基于子区域的路径搜索方法,使用人工势场和遗传算法对寻优方法进行了优化,提高了算法的效率。为了测试该方法的有效性和可靠性,将路径规划系统安装到了播种机械上,通过对播种的测试发现,该方法实现了复杂地块播种的全区域覆盖,并且可以有效地躲避障碍物。对3种不同的算法进行对比测试发现:基于遗传算法的子区域路径规划模型的寻优效果最佳,其覆盖面积大,转弯次数少,用时少,最短时间为11.25 min,仅为其他算法时间的1/2,路径划分效率较高,满足智能化精密播种机的需求,可以在精密播种机的路径规划系统中使用。     

基于改进遗传算法的低能耗铣削参数优化

以铣削加工为例,建立了以铣削时间(加工相同体积的材料,铣削时间越小表示效率越高)和铣削能耗为目标的多目标优化模型,以主轴转速、进给速度、铣削深度和铣削宽度为优化变量,同时,铣削过程还要受到实际加工条件的约束,比如机床的额定功率和铣削力的约束。用改进遗传算法即多种群,即自适应度多种群遗传算法对该多目标模型进行求解,最后结合实际铣削实验,验证了该方法比传统的遗传算法效率更高,并对该方法进行了分析。     

基于改进复合三角函数的伺服压力机轨迹规划研究

为使伺服压力机具有良好的拉深性能,需要对其轨迹进行合理规划。针对六连杆大型伺服压力机,构建一种主传动机构轨迹规划方法。基于库伦-粘性摩擦模型,建立主传动机构的高精度动力学模型。考虑冲压过程中的工艺约束和要求,提出基于复合三角函数的伺服电机加减速控制的改进模型。针对主传动机构的能耗和效率进行分析,以滑块运动的周期能耗和生产节拍为优化指标,通过线性加权的方式构造多目标优化函数,引入机械手送料时间、滑块最大速度、主动件角速度、伺服电机动态限和热极限等约束,采用遗传算法完成了多目标优化设计。结果显示：优化后,伺服压力机主传动机构在一个周期的能效提升4.54%,生产节拍时间减小3.23%,实现了良好的拉深工艺模式。     

现代播种机调度系统设计——基于GIS旅游资源开发与规划

为了提高播种机的作业效率,实现多播种机的协同作业,基于GPS全球卫星定位技术和GIS地理信息系统,提出了一种基于GIS旅游资源开发规划的现代播种机调度系统,并对系统的性能进行了验证。利用GIS农田地理信息数据规划图,借助面向数据分析和路径的旅游资源规划方法,设计了GIS的播种机调度系统。为了验证系统的可行性,利用多播种机编队控制测试对系统的性能进行了验证,并对多播种机协同作业的路径规划进行了测试。结果表明:利用该调度系统可以成功地实现协同路径规划。同时,对作业效率进行了测试,结果表明:利用该系统可以有效地缩短等待时间和转弯路径,实现多播种机并行作业,从而大大提高了播种作业的效率。     

基于物理结构驱动特性的大型播种机性能优化

为了在提高播种机的播种性能的同时降低能耗，对播种机秸秆切断圆刀和播种开沟器进行结构驱动特性优化。对秸秆切断圆刀进行优化时，首先分析圆刀直径、工作偏角和前进速度对于前进阻力和切断率的影响；其次分别建立前进阻力和切断率模型，分析模型可靠性；最后建立基于前进阻力和切断率综合模型，得到秸秆切断圆刀最优工作参数。对播种开沟器优化时，以前进阻力和回土量为优化指标，得到优化结果为滑推角45°和上宽度50mm。系统测试结果表明：优化后的结构可以提高播种效果，降低前进阻力。     

播种机嵌入式超高频无源RFID系统调速特性研究

为了提高播种机播种距离的精度,减少排种器打滑现象,以及降低地形、地质对精密播种的影响,提出了一种新的超高频无源RFID调速优化方法。该方法考虑排种器无级变速和地轮的打滑,根据不同的地形和地质,可以自动调节播种机的速度,达到精密控制播距的效果。系统利用播距控制原理和RFID调速控制原理,将RFID嵌入到了轮胎和排种器中,以STC12C5A60S2作为主控芯片,实现了速度数据的采集、处理和调节。为了验证系统的有效性和可靠性,对普通机和调速机进行了播种测试,从而得到了速度随时间变化曲线及株距等测试数据。对数据进行分析发现:利用RFID调速优化的方法可以实现播种机速度的连续性控制,并且株距明显比普通机的变异系数小,播种精度有了大幅度的提高,可以为播种机的优化设计提供技术参考。     

基于SolidWorks的播种机零件参数化设计系统研究

为了提高播种机零部件的设计效率,将SolidWorks软件引入到了播种零部件数字化设计平台上,并利用VC对SolidWorks进行了二次开发,实现了播种机零部件的参数化设计。在设计零部件时,无需从底层进行建模,直接在VC界面输入相关参数,便可以自动生成零部件,有效提高了播种机零部件的设计效率。以播种机耧脚的参数化设计为例,对播种机多耧脚进行了设计,并对其应力应变等进行了分析。结果表明:采用参数化设计方法可以快速建立多个耧脚模型,并可以直接通过软件进行应力、应变等分析,在建模的同时实现了零部件的优化设计。     

大蒜播种深度智能调控研究

为提高当前大蒜播种机的播种效率与大蒜的出芽率,实现大蒜增产目标,从决定大蒜出芽率的关键装置出发,在理解大蒜播种原理及主要构造的基础上,通过对大蒜播种机的播种装置硬件结构及部件进行了选型及优化。其中,软件控制程序的智能调节与实时控制,实现了播种深度整体控制;加入多通道联合的神经网络智能算法,利用PLC控制原理实现了软件程序与控制算法的高度衔接。同时,进行性能试验,结果表明:对大蒜播种深度进行智能调控可行,播种深度合格率与播种深度稳定性较智能调控前显著提升,播种深度变异系数大幅度减低。     

小型电磁振动式小麦播种机的研制

针对传统小型小麦播种机的缺点,设计了一种播种质量高、速度快、安全可靠、播种成本低、适应不同田间要求、能有效减少能耗的小型电磁振动式小麦播种机。该机田间作业时,将开沟、播种、平土一次完成,大大简化了小麦播种时的生产流程,有利于进一步提高播种效率和解放生产力。为此,介绍了小型电磁振动式小麦播种机的整体构造,分析了小型电磁振动式小麦播种机的工作原理。通过对此播种机的性能试验,验证了本机具有能耗低、效率高、播种流程简单等优势。经过进一步的改进,此机将在播种小麦方面有较好的发展前景,同时对各种低能耗播种机的研制也具有一定的参考作用。     

基于多信道路由控制的精量播种机优化设计

为了提高花生播种机播种的质量及作业效率,在花生引播机的路径和排种器的控制系统中,引入了多信道独立通信原理,降低了播种过程的漏种率;利用模糊神经网络控制原理,结合模糊域对花生播种机的结构进行了非线性优化设计。为了验证设计的花生精量播种机结构和控制系统的可靠性,对花生播种机进行了田间试验,结果表明:多信道路由花生播种机的合格率要明显高于传统的播种机,重播率要明显低于传统的播种机,破碎率和空穴率都比较低。这说明播种机的路径选择和排种器的控制都达到了最优,为花生播种机的研究和设计提供了理论依据。     

耕种机虚拟样机精密单体播深和排种仿真研究

为了进一步改善耕种机的播深控制和排种精度,提高耕种机的设计效率,提出了一种基于数值仿真模拟的耕种机播种精度优化设计方法,建立了播种机的虚拟样机模型,并对播种参数的优化效果进行了仿真计算分析。利用三维绘图软件UG设计了排种器的零部件,建立了装配模型,设计了精密播种机的虚拟样机模型;采用ADAMS软件对排种器排种精度和播种机虚拟样机的播深合格率进行了动力学仿真。通过数值仿真模拟计算,得到了精密播种机播深随时间的变化曲线,以及ADAMS参数优化前后排种精度和播深合格率的结果。通过结果的对比分析发现:优化后的排种器排种精度有了明显的改善,且变异系数小;虚拟样机的播深合格率有了明显的提高,并且播深控制的稳定性较好,播深的控制精度较高,为播种机的优化设计提供了技术参考。     

基于小型电磁振动式小麦播种机的UG仿真

针对传统小型小麦播种机的缺点,设计了一种小型电磁振动式小麦播种机。该播种机具有播种质量高、速度快、安全系数大、播种成本低、适应不同田间要求,以及能有效减少能耗等特点。该机田间作业时,可以将开沟、播种、平土一次完成,大大简化了小麦播种时的生产流程,有利于进一步提高播种效率,解放生产力。为此,介绍了小型电磁振动式小麦播种机的整体构造和工作原理,并运用三维软件UG进行运动学分析,真实再现了小型电磁振动式小麦播种机新型开沟器的工作状况。结果表明:小型电磁振动式小麦播种机新型开沟器能够满足工作需求。经过进一步地改进和研究,此机将在播种小麦方面有较大的发展前景,同时对各种开沟器的研制也具有启迪作用。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器,播种精度低,播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机,存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器,设计了叉形分种器,实现窄行距精密播种作业;确定油电混合动力系统,排种器和风机采用电驱方式,排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统,该系统以PLC为主控制器,根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速,实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器,开发了播种质量监测系统,解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明,续航时间为10h,计数相对误差小于等于4.6%,型孔堵塞时能发出警报提醒;播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%,漏播率检测误差小于8.4%,试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。     

基于Exynos嵌入式的精密播种机自动射种装置的研究

为了提高田间播种效率和质量,满足农业现代化的精密播种需求,首先分析了精密播种机的结构及自动射种装置原理,然后基于Exynos嵌入式处理器,设计和实现了射种过程的自动控制。试验表明:基于Exynos嵌入式的精密播种机自动射种装置排种检测精确度、播深精准度及株距精准度均较高,能够满足设计要求。     

基于OpenGL的播种机机械部件离散元法仿真分析

为了提高播种机机械部件仿真的可靠性,克服传统几何仿真的局限性,提出了一种基于OpenGL建模和离散元仿真软件的播种机零部件虚拟设计方法,并以播种机开沟器和排种盘的实验和仿真验证了其可靠性。设计了播种机部件、土壤和种子的离散元建模方法,并设置了仿真模拟参数,通过实验测试了开沟器的力学性能和排种器的漏播率与重播率,最后将其和离散元仿真结果进行了对比。对比结果表明:利用离散元仿真模拟方法与实验测试得到的阻力、漏播率和重播率的结果基本吻合,从而验证了其在播种机部件设计优化中使用的可行性,为播种机部件的优化提供了一种新的设计方法。     

基于智能控制技术的精量播种机结构设计

为进一步提高我国精量播种机的智能化控制水平,以改善精量播种机播种深度可控、播种株距可调、播种定量化等参数为切入点,针对其结构布局展开研究.根据精量播种作业原理建立精量播种控制模型,并展开智能播种控制作业试验.试验结果表明:基于智能控制技术的精量播种机,在一定的作业条件下,理论播种量与实际播种量之间的误差相差不大,满足定...