1PJ-2500型激光精平机作业精度评价试验研究

基于田间试验数据,从高程标准差、测点高差分布和农田表面三维地形图等3个角度对1PJ-2500型激光精平机的平地作业精度进行分析评价。研究结果表明:在土地平整中,使用1PJ-2500型激光精平机可以获得高精度的土地平整效果,精平之后的平均田块高程标准差降低到1.54cm,田块表面96.77%的测点主要分布在ED<3 cm的区间内,农田表面平整度和测点高程分布均有大幅改善。     

农田平地机激光发射平台调平控制系统设计

为使农田平地机双源激光定位系统的激光发射平台检测数据更精确、调平实时性更好,设计了激光发射平台自动调平控制系统。该系统采用三脚支撑的平台支撑方式,利用倾角传感器检测平台的倾斜度,通过步进电机驱动平台3条支腿伸缩从而实现平台调平。通过加入倾角传感器数据处理算法和基于RBF神经网络的智能PID控制算法,激光发射平台检测的数据更精确,能满足双激光源定位系统的要求,使农田平地机平地作业更精确。     

基于三点调平的农田激光清平机设计与研究

为了使清平机在作业过程中克服农田高低起伏地面的影响而达到较高的平整精度,设计了基于三点调平的自动调平系统.即通过控制器控制3个永磁同步电机进行转动.由滚珠丝杠传动副将电机转动转化为直线移动,驱动3个调整轮相对机架做上下运动.同时,采用一组激光传感器和一组倾角传感器对清平机机身平台的海拔高度和水平度进行实时检测和反馈.经试验验证,其平整精度较高已达到±10mm/100m2,能够满足精确农业对农田土地平整精度的要求.     

自走式农田清平机测控系统研究

研究自走式农田清平机测控系统硬软件组成、控制方式及在线测控原理。系统采用激光发射器与倾角传感器作为基准信号源,并形成基准平面;激光信号与倾角信号经时间段封闭处理,避免同时调整时相互干扰;测控系统使清平部件实时平行于基准平面,并在该平面内保持水平。     

设施农业激光测控电动旋平机设计

目前设施农业机械多以内燃机为动力源,存在污染严重、操作不灵活等问题。本文针对设施农业地表的农艺要求,设计了一种设施农业激光测控电动旋平机。该机以铅酸蓄电池为动力源,针对北方温室的土壤特性,经过行走与旋耕速度、旋耕深度的理论推导与试验验证,最终确定了合理的行走与旋耕参数。采用电驱动桥升降系统结构实现旋耕深度的实时控制,激光测控系统精确控制精平刀组件达到旋耕精平一次完成,旋耕深度达180mm,平整度达±10mm/100m2;能够满足精准农业对旋平精度的要求。     

农田土地精平工程优化设计与评价软件

以修正平面法作为平地工程优化设计方法,开发具有田面高程数据录入与统计分析、田面微地形表述、平地土方量估算等多功能的农田土地精平工程优化设计与评价软件,并基于土地精平田面高程实测数据,对比评价3种数据网格插值计算方法的适用性.研究结果表明,基于3种插值方法获得的田面相对高程网格化数据都可用来描述田面微地形的整体分布状况,其中根据Kriging插值法得到的田面相对高程插值估算精度相对较高,据此估算的土地精平挖、填方量之间的差异和土方总量接近实际状况,可优先应用于土地精平工程优化设计工作中.     

水田复式整地机自动调平装置的设计与研究

为解决传统水田复式整地机需手动控制、驾驶员工作强度大、工作效率低等问题,研制了水田复式整地机的自动调平控制系统,适用于水田粗整地、整平地。采用水平传感器获取复式整地机机架的倾角姿态,控制器为STC12C5A60S2型芯片,通过调节脉冲宽度控制三位四通电磁阀,实现液压油流向的变换,用安装在整地机侧面的调平液压油缸实现整地机机架的自动调平。对自动调平控制系统进行了田间试验验证表明,该系统满足水稻插秧的农艺要求。     

自动调平喷杆式喷药机设计与试验研究

针对耕地存在缓坡起伏及不同农作物具有不同的植株高度的特点,设计一套能够自由调节喷杆高度的喷杆式喷药机。该机喷杆始终保持与地面平行,使喷药机在田间工作时能够通过液压系统进行自由提升,且在田间工作时可利用机械部件完成喷杆的调平工作。系统利用动滑轮和液压系统完成喷杆的提升,利用弹簧和阻尼器完成喷杆的机械调平工作。该喷药机对提高农药的利用率、降低农作物生产成本都具有积极的推动作用。     

激光测控自动农田清平机的研制

针对现时期科研单位或大学所研究设计的平地机绝大多数以铲刮方式进行工作,存在铲土堆积和耗功大等问题。为此,介绍了激光测控自动农田清平机,结合激光测控技术、旋切技术、自动控制技术和光电信号处理技术等,完成对土壤的切削和收集,并实现对土地进行清理和平整作业,为农业耕作提供快速、准确和高效的作业系统。     

激光测控自动农田清平机工作部件的研究

激光测控自动农田清平机主要用于农田清理和平整,也可广泛用于公路、铁路和广场建设。清平机的核心工作部件是旋切刀辊,它集切土、汇中和倾抛于一体,所以优化设计旋切刀辊对整个清平机尤为重要。刀辊的功率是清平机最重要的设计参数,包括旋切功率和抛扔功率。针对激光测控自动农田清平机的特种工作部件,运用类比方法计算旋切功率,参照铣刀对灰铸铁的铣削,根据两种物质的强度换算得出工作部件的功率。     

激光平地机液压控制装置的设计与试验

在对目前国内外常用平地机液压控制系统工作特性进行分析的基础上,根据我国常用中等功率拖拉机液压系统的类型、特性及性能参数,设计了结构简单、新颖,安装简捷方便的激光平地机液压控制阀及控制装置。试验结果表明,该液压控制装置具有良好的静、动态特性,且传动效率高、能量损耗低、工作平稳、无静沉降。     

农田精准平整过程中三维地形实时测量方法研究

为提高农田平整作业过程中平后区域田面地形实时测量精度,本文提出一种农田精准平整过程中三维地形实时测量方法(Real-time 3D terrain measurement, Rt3DTM)。以安装有GNSS双天线和姿态传感器的支撑轮式旱地平地机为地形测量平台,利用卡尔曼滤波器融合GNSS与加速度提高定位精度,通过建立平地铲运动学模型获得支撑轮底点的车体坐标,结合平地铲位姿信息对支撑轮底点进行世界坐标解算,并利用最邻近插值法生成地形图。静态试验表明,Rt3DTM方法能准确解算支撑轮底点坐标,平面测量均方根误差小于10 mm,高程测量均方根误差不大于20 mm。水泥路面试验结果表明,在3组不同车速下测量同一段水泥路面三维地形,与真值的高差均方根误差均小于30 mm。田间试验结果表明,Rt3DTM测量的高程均方根误差为16.5 mm,平整度为16 mm,小于30 mm的高差分布列为95.8%,相比机载GNSS测量方法的均方根误差准确性提高29.5%,平整度准确性提高11.1%,高差分布列准确性提高9.5%。提出的Rt3DTM方法能实时准确地获取平整作业过程中平后区域的地形信息,为无人化农田平...     

基于QBP-PID的履带式作业机全向调平控制研究

针对丘陵山区农业机械作业时的机身倾角变化大、工作品质和作业安全性差等问题,以履带式作业机为研究对象,设计了一种基于“3层车架”的液压全向调平系统,并提出了复合Q学习-BP神经网络-PID(QBP-PID)的全向调平控制策略。首先,给出了全向调平整机结构方案和工作原理,在此基础上,建立了包含全向调平系统的履带式作业机整机动力学模型。然后,针对PID控制参数难以整定的问题,通过BP神经网络对PID控制参数进行实时更新,并引入Q学习算法对神经网络连接权值进行在线更新,建立了全向调平复合QBP-PID控制器。仿真结果表明,QBP-PID控制下,20°横向调平时间为2.8 s, 25°纵向调平时间为3.2 s,相较于PID与BP-PID控制,减小了调平时间,并且未出现超调量。最后,进行横坡路面和纵坡路面的整机试验,与仿真结果相比,横向和纵向调平时间误差为0.6 s和0.4 s,且平地路面机身倾角小于1.5°,满足丘陵山区农业机械调平性能需求。     

激光控制平地系统研究与设计

激光控制平地技术是世界上最先进的土地精平技术。该系统以激光平面代替人工视觉,作为平地作业的参考基准面,以自动反馈控制技术代替人工操作,控制平地铲的升降,能够实现更高的平地精度。为此,介绍了激光平地系统的基本原理,开发了用于激光控制平地系统的激光发射器、激光接收器和激光控制器。     

基于PLC的番茄收获机电液调平系统设计

电液调平系统是番茄收获机正常运行的核心,其优良性直接决定机器割台刀具和动力链的机械磨损率,同时对色选系统的效果也有较大影响。通过分析机器倾斜角范围,确定系统作业环境压力,设计和研究出了基于PLC的电液调平系统。采用PLC和电液控制技术,利用AMESim软件进行仿真实验,对该系统的可行性和可靠性进行了验证,结果表明:系统运行稳定,调平时间短,完全满足系统设计要求,实际应用前景比较广泛。     

水田自走式喷雾机喷杆自动调平系统设计与试验

为提高水田自走式喷雾机喷施作业均匀性,设计了喷杆自动调平系统,包括自动调平机械结构、喷雾机车身倾角传感器和控制器,以及车身倾角传感器和控制器的硬件系统和软件系统,并研究了对加速度计和陀螺仪数据进行融合的卡尔曼滤波算法和喷杆自动调平PID控制算法。以井关JKB18C型喷雾机为平台,采用叉车调节喷雾机车身倾斜角度,用2台MTI-300高精度惯性传感器分别测量喷雾机车身和喷杆倾角,并进行了测试试验。结果表明:随着车身倾角变化速率的增加,喷杆倾斜角度的平均绝对误差、均方根误差和最大误差增大,平均绝对误差最大为0. 90°,均方根误差最大为1. 39°,最大误差为1. 70°,车身倾角变化速率对喷杆控制精度影响较大。为检测喷杆自动调平控制系统的田间作业性能,采用双天线RTK-GNSS导航定位系统测量喷雾机作业过程中喷杆水平倾角,并进行了田间试验。试验结果表明:喷杆相对于水平面的平均绝对误差最大为0.79°,均方根误差最大为0. 85°,最大误差为1. 70°,喷杆自动调平控制系统可以有效地控制喷杆的水平姿态。