基于MODBUS总线的智能农用阀门电动执行机构

阀门是管道系统中应用最广泛的执行机构.随着机电一体化技术和计算机控制技术的发展,实现阀门的数字化、智能化和网络化已变得十分迫切.为此,将先进的计算机通信技术应用于电动阀门的控制系统中,设计了一种基于Modbus现场总线的智能农用阀门电动执行机构控制系统,实现了农用阀门电动执行机构的自动控制和主从分机之间的数字通信等功能.     

基于DSP的电动执行机构的控制技术的研究

传统的电动执行机构控制精度较低,设备庞大,安全性不好。为解决相关问题,给出一种基于DSP驱动的电动执行机构的控制方法。方法中首先分析了电动执行机构的工作原理,完成了以控制芯片的选择、电机驱动控制和阀位检测通道为核心的硬件设计,并给出了信号传输通道的设计。最后,对该方法在研制的智能电动执行机构中的使用性能进行了阀位开关度测试。结果表明,该设计方案运行稳定并提高了控制系统的抗干扰性和阀位开关度的精度,开关度误差小于1%。     

联合整地小麦智能施肥播种机研制与试验

针对小麦播种智能化程度低,种植时播种量调节费工、费力,以及精确度差等问题,研制了一种联合整地小麦智能施肥播种机。以电子控制单元(ECU)控制技术为核心,采用电动智能播种作业,以串口屏作为人机交互界面,在线设置作业参数,实现小麦播种、施肥的数字化调节。机具一次作业可实现旋耕、深松、分层施肥、电动施肥、播种,以及漏播/堵塞监测等多道工序,提高了播种种植的作业效率与质量。     

基于STM32F407微型植物工厂智能控制系统研制

为了给微型植物工厂内部作物提供良好的生长环境,设计了一种基于STM32F407的微型植物工厂智能控制系统,包括微控制器模块、人机交互模块、数据采集模块、网络模块和执行机构驱动模块等。同时,制定了环境因子控制策略,构建了微型植物工厂智能控制系统软硬件,并进行了作物种植试验。结果表明:该系统稳定可靠,能够为作物生长提供适宜的光照、温湿度和水肥条件。     

图形学与人机交互下小麦收割机路径设计分析

为进一步提升小麦收割机作业路径识别与执行的精准度,结合图形学原理与人机交互技术,针对其路径跟踪系统进行了设计。以图形学技术下的小麦作物田间信息处理原理为基点,考虑田间垄距、垄台宽度及收割作业幅宽的因素,搭建小麦收割机路径控制模型,并设计了基于图形与人机交互下的小麦收割路径控制系统,将人机交互设计在控制系统的顶层决策板块,匹配智能通信、导航定位算法、电子控制单元及相应的I/O接口,执行机构将转向、行进、变速等动作在人机交互界面终端展示。路径规划跟踪试验结果表明:融入图形学与人机交互功能,整机的作业路径识别准确率可由86.60%提升至95.20%,系统路径指令执行率与系统稳定性均大于90%,满足农机作业控制要求,具有很好的推广价值。     

基于安卓系统的水涡轮特性参数无线监测系统

为了实现水涡轮水力机械性能试验参数的无线监测,提出一种基于Qt及安卓系统的水涡轮水力特性参数无线监测系统.系统以STM32为核心搭建水力特性参数监测下位机,通过A/D转换测量得到入口和出口压力,以捕获频率的方式得到流量、转矩和转速的数值;STM32对数据进行初步处理后显示在TFT LCD屏上,并通过串口和蓝牙分别传输给上位机和安卓手机;上位机以Qt编制,显示即时数据并按要求绘制相关曲线,生成报表,拥有的跨平台特性可以很方便地将程序移植到不同的操作平台;安卓手机通过安装配套的APP,通过蓝牙模块接收数据,拥有显示即时数据、保存到数据库、绘制曲线等功能.经过系统的现场测试表明:下位机可以准确地接收并处理传感器发送的数据,上位机和安卓客户端均可以通过特定的数据链路接收、处理数据并绘制曲线,用户体验良好,人机交互性、系统扩展性和可移植性都有了较大的提升.     

南水北调渠道边坡电动履带除藻车整车设计

南水北调长期运行过程中渠道边坡藻类滋生,严重影响南水水质。针对现有人工除藻方法作业效率低、安全性差和施工成本高等问题,设计了一辆能够满足作业要求的电动履带除藻车。通过对电动履带底盘结构及控制系统的设计,满足了大坡度爬行、临水作业和密封性等技术要求,并开展了除藻作业执行机构整体方案设计,执行机构能够实现回转、变幅、清扫和吸污等除藻作业功能。除藻车现场测试结果显示,除藻车各项技术指标均达到了设计目标,能够满足安全、高效及绿色化除藻作业要求,为南水北调渠道边坡藻类清理作业提供了专用设备。     

浅析硬密封调节型高压大口径管线平板闸阀的设计

针对石油、天然气管道上常规平板闸阀存在的阀体中腔带压工作介质,设计了一种硬密封调节型高压大口径平板闸阀,主要由阀体、阀盖、闸板、阀杆、阀座、弹簧、放空、排污阀和电动执行机构等组成。具有密封性能可靠、开关摩擦力矩小、安全性能高、耐冲刷、耐磨蚀及流量调节特性有保证等优点。     

基于电动赛车的无人赛车设计

针对目前无人电动赛车设计文献及参考资料过少,根据2017年FSAC比赛规则,将电动方程式赛车改装设计成无人电动赛车。首先分析了无人赛车传感器的工作原理,并提出选型规则及布置方案;最后设计了转向、制动执行机构的参数,并利用三维制图软件CATIA设计了结构。设计方案为无人电动赛车的研究者及FSAC参赛车队提供一定参考。     

电动韭薹类培土机的设计

为解决韭薹现有的培土问题,结合基础参数与当前国内外电动农业机械设计思路,运用电能作为动力源,设计出一种以直流电机作为驱动的机械装备,进行无污染高效率培土作业。电动韭薹培土机由执行机构、传动机构及驱动机构等组成:执行机构以直流电机驱动的旋转刀辊来进行培土作业,电动推杆进行高度的抬升与降低;传动机构为一行星齿轮减速器串联一圆柱齿轮减速机构的二级减速器;驱动机构为直流电机通过减速箱转动主动轮,主动轮与张紧轮配合使履带运动。试验结果表明:电动韭薹培土机可以满足实际工作的要求,且动力为电力,无污染。     

基于智能功率开关的EPS电机驱动电路研究

分析了传统电动助力转向系统电机驱动电路H桥的优缺点,提出了基于智能功率开关的H桥驱动电路的一种优化方案。对智能功率开关的功能特性和采用智能功率开关组成的H桥电路的控制方法与工作原理进行了系统研究,并在试验台上对新的H桥驱动电路进行了试验验证。结果表明:采用智能功率开关的H桥电路具有工作可靠、控制策略简单、可靠,电路制造成本低等优点。     

基于PLC的智能割草机器人控制系统

通过对目前割草机市场和智能割草机器人控制系统的分析,结合传感器检测技术、直流电机驱动技术、PLC控制技术、GPS定位技术以及触摸屏人机交互技术,设计了一套智能割草机器人控制系统,其具有运行稳定、安全可靠和响应快等性能。同时,该智能割草机器人的定位精度误差减小,割草工作效率大大提高,而智能化程度也大幅提高。      

基于安卓系统农业智能移动机器人的系统设计

为了改善农民劳动环境和提高农业生产水平,设计了基于图谱识别的智能农业机器人,用来进行草莓采摘和移栽等。系统包括上位机Android手机和下位机单片机的设计,上位机利用Java语言开发安卓手机操作的客户端界面,利用Java构建APP后台操作平台,XML构建手机APP界面,使其通过Wi Fi模块与机器人通讯,实现对机器人进行图谱识别和远程操作等。下位机采用STM32F407处理器作为移动智能机器人的核心CPU,借助分布的方式实现对于机器人的控制,主要包括供电模块、电动推杆模块、驱动模块、摄像头模块、机械臂模块和通讯模块等。用户用手机可实现移动机器人远程操控和图像处理。测试表明:该农业移动机器人具有较强的可操作性,制造成本较低,使用价值高。     

基于嵌入式的智能温室监控系统

为实现便捷、实时监控温室内环境参数,利用嵌入式技术和Zigbee无线传感器网络技术设计一种基于嵌入式的智能温室监控系统。系统分为嵌入式监控终端、无线数据传输网络、采集执行机构。采集执行机构负责采集和调节温室内温度、湿度、土壤含水率等参数;使用Zigbee无线传感器网络传输数据;嵌入式监控终端选用ARM平台并搭载Linux操作系统,利用Qt开发环境所含数据收发、数据分析和历史备份功能编写监控软件,并为用户提供人性化操作界面。经测试,系统运行稳定,能够实时监控温室内不同区域的环境参数。     

基于 ZigBee 的中国林蛙养殖大棚测控系统

基于ZigBee 无线传输协议和CC2430芯片,设计了用于中国林蛙养殖大棚环境的测控系统。该系统由PC上位机、协调器节点、路由器节点、传感器节点和执行机构节点组成。设计了人机交互界面,实现了实时监控环境参数、自动报警和执行。通过对传感器节点和执行机构节点的测试与验证表明,该系统能够快速、准确地对监测区域的温湿度与光照强度进行采集、传输和控制,减少了人员管理的工作量,提高了中国林蛙的成活率。     

我国农业机械电动化发展探析

【目的】促进绿色智能农业机械和节本增效农业机械化技术推广应用,推进电动农机、智慧农机、智能农机应用,实现节能减排。【方法】文章梳理分析了我国电动农业机械产业与纯电动、增程式、混合动力及氢燃料电池技术的发展现状,发现农业机械电动化存在产业发展相对滞后、实际运用成本高、续航里程受限及技术研发力量薄弱等问题,并探索了发展农业机械电动化技术的路线。【结果】发展电动农业机械应当借鉴具有优势地位的电动汽车、电动工程机械发展路径,借助先进的电动汽车,电动工程机械产业链、供应链和技术服务平台,结合农业机械规格类型及应用环境、工作条件、负载状况等,科学合理发展纯电动、混合动力、增程式或氢燃料电池电动农业机械。【结论】本研究有助于加快推进农业机械化,提升农机机械化率,加强电动化、智能化、复合型农业机械装备研发应用,推动农业机械产业面向先进技术装备转型升级。     

紫菜工厂化智能育苗技术控制系统设计

紫菜室内育苗环境全靠人的经验进行控制,难以达到精准化、标准化要求。以可编程逻辑控制器为核心,设计了一种智能控制系统。给出控制系统结构组成、人机交互界面功能设计方案、硬件器件选择以及软件设计流程。     

基于云计算的水肥一体化控制体系研究

以水肥一体化中的控制系统为出发点,探讨了未来水肥一体化施肥灌溉智能化控制面临的问题,并提出将云计算应用于水肥一体化智能控制体系中。为此,给出了智能水肥一体化云控制体系的概念,按照多层化、对象化、并行化、数据服务化思路,设计出一种具备云计算思想与特点的智能水肥一体化控制体系框架,实现了执行机构与控制系统相分离、按需分配计算资源及精准灌溉施肥。以思南县灌区为例,对水肥一体化云控制体系进行了试验验证。研究结果拓展了云计算的应用领域,为智能水肥一体化施肥灌溉提供了一种新思路。     

基于Android终端交互的果园变量喷药控制系统设计

开发了一套基于Android终端交互的果园变量喷药控制系统,采用流行的安卓手机或平板电脑作为人机交互界面,上位机与下位机通过蓝牙模块进行无线通讯,实现了通过手机或平板等智能终端对喷药阀门的控制及相关参数显示;采用mega128微控制器作为系统控制核心,实现喷药参数监测和单位面积施药量的自动变量控制;进行了变量喷药试验,结果表明:系统根据作业速度实时调节阀门开度,可以较高的精度和较快的速度完成对单位面积施药量的精确控制。     

水稻插秧机的人机交互智能化应用

针对水稻插秧机设计过程中存在的参数多、交互关系复杂、设计计算繁琐等特点,开发了一种人机交互式智能化设计平台,可缩短设计周期,优化水稻插秧机机构。通过对水稻插秧机的运动过程进行分析,认定插秧株距及插秧深度为插秧过程中的两大核心目标参数,建立各结构参数与目标参数之间的约束关系,并确定优化设计算法。利用优化设计算法,建立人机交互式设计系统,并利用设计系统得出水稻插秧机结构参数。对比分析及试验验证表明:该人机交互式智能设计系统可根据不同的设计需求快速有效地迭代出水稻插秧机结构参数,并进行最优化参数组合,有效地缩短设计计算周期,提高了设计效率及准确性。