中国农业机械化绿色可持续发展理论框架研究

分析农业机械化绿色可持续发展理论提出的现实与政策背景。介绍中国农业机械化发展阶段划分现状以及国内外现有农业1.0-4.0理论框架体系,在此基础上提出农业机械化1.0-4.0各发展阶段的内涵,分别从种植业、畜牧养殖业、水产渔业各狭义行业对1.0-4.0发展阶段特点进行阐述。提出农业机械化发展4.0阶段工作模式,并对其决策层、数据层、物理层、约束层、网络层、共享层等各层次的内涵进行探究。提出了农业机械化绿色可持续发展理论框架体系并分析其运行机制,分别从信息化技术、资源要素、产业链、基础支撑体系、全程全面高质高量装备、农业机械化政策支持体系等层面详细阐述各要素内涵及作用。最后对绿色可持续农业机械化的发展方向与趋势进行总结。     

犁耕土壤表面的三维分形插值重构

利用非接触式激光地面不平度仪测量三维犁耕地面不平度,采用不同的剔除率,对剔除后的犁耕地面不平度数据进行了三维分形插值重构,使用统计特性参数及分形特性参数对原始测量的犁耕地面不平度与插值重构后的犁耕地面不平度进行对比分析。研究结果表明:在剔除率小于80%的前提下,使用三维分形插值方法可重构出三维犁耕土壤表面,真实表达了原始的三维犁耕表面;并可得出犁耕土壤不平度的纵向无标度区间为459 mm,横向无标度区间为23 mm。这对三维犁耕地面不平度的最小测量间距提供了理论依据,为三维犁耕地面不平度重构提供了实用方法。     

农业土壤表面不平度和测量与分析

农业土壤表面不平度与土壤风蚀、行走装置的相互作用和田间土壤含水量测定分布图等方面具有极其重要的作用.本文利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地地面、圆盘耙地地面和驱动耙耙地地面的不平度,测定地面不平度沿着三个方向进行,即平行于耕作方向、倾斜于耕作方向和垂直于耕作方向.对每一种地面不平度的RMS值、相关长度和自相关函数进行了分析,结果表明对于短的地块,可用单一尺度来表征地表不平度的特征,地表不平度特征属于指数相关函数,RMS高度和自相关长度具有明显的相关性.对于长的地块,平整的农业地表不平度具有分形性或多尺度性,其自相关函数是一种分形过程.     

基于拖拉机作业轨迹的农田面积测量

为了精确测量拖拉机在农田作业时的作业面积,以评价拖拉机的作业效率。该文选用双星定位(GPS卫星和伽利略卫星)接收机采集定位数据,采用自适应卡尔曼滤波算法提高接收机单点定位精度,利用高斯投影算法将GPS接收机采集经纬度转化成平面坐标来计算面积。选用回耕法、梭形耕法、套耕法3种方法旋耕地块,利用安装拖拉机上的GPS识别出作业轨迹,利用图像处理计算3种方法的有效作业面积、实际作业面积和重漏耕面积。试验表明:卡尔曼滤波提高了GPS单点定位精度;面积测量相对误差为2.09%;地块1(回耕法)漏耕率为14.29%,重耕率为6.19%,地块2(梭形耕法)漏耕率为10.72%,重耕率为5.54%,地块3(套耕法)漏耕率为1.80%,重耕率为6.82%。随测量面积增加,测量精度越高;套耕法效率最高,梭形耕法其次;回耕法的漏耕率最大,作业效率最低。     

小型水田驱动耙的设计

阐明了小型水田驱动耙的设计方法和依据，并对样机进行性能测试。测试结果表明：小型水田驱动耙的碎土率达７４．４９％，平整度为８２．５％，班次生产率达０．２６ｈｍ２／ｈ。提出小型水田驱动耙是解决水田整地机械化的有效途径之一。     

基于BAS-BP模型HMCVT换段液压系统故障的诊断方法

[目的]为了提高液压机械无级变速器(HMCVT)换段液压系统的平稳性和安全性,设计了一种应对换段液压故障的诊断方法。[方法]利用自主研发的液压机械无级变速器试验平台,获得5种油路故障状态模式数据集;通过数据预处理及随机抽取的方法得到120组单一故障样本集和21组组合故障样本集,基于天牛须搜索算法(beetle antennae search, BAS)和BP(back propagation)神经网络,对处理后的120组单一故障样本建立了故障诊断模型;对标准BP神经网络模型和优化型BP神经网络模型进行试验测试和比对研究。[结果]所使用的BAS-BP方法对试验样本实现了5种油路状态模式分类;与标准BP神经网络相比,BAS-BP方法可以更好防止网络受限于局部极小值,且故障诊断正确率提升10%。[结论]与常规优化算法相比较,BAS-BP方法所需训练时间短、收敛速度快,算法运行速率提升85.76%,拥有更好的稳定性和判别精度。特别需要指出的是,该方法对于组合故障的判别仍然有效。     

人字形花纹轮胎压实土壤垂直应力分布规律研究

为了完善人字形花纹轮胎在影响因素下压实土壤形成的垂直应力分布规律,并且明确这些因素对于垂直应力的影响,该文使用应力传感器在自主设计并搭建的单轮土槽试验台架上,进行人字形花纹轮胎压实土壤表层垂直应力分布规律的研究,并利用多元线性回归法建立垂直应力和影响因素之间的预测方程,主要结果:1)当胎压为69kPa时,土壤-轮胎表层垂直应力分布曲线相对平坦并且垂直应力峰值渐渐发生在距离轮胎边缘1/4处,而当胎压为138和207kPa时,垂直应力峰值发生在轮胎中心处;2)载荷对于垂直应力的影响最大,然后依次是胎压、行驶速度、纵向距离和横向距离;3)垂直应力与胎压和行驶速度成线性关系,与载荷、横向距离和纵向距离成抛物线关系;4)轮刺产生的垂直应力是胎面产生的垂直应力的1.2～2.3倍,而且越靠近轮胎宽度方向的边缘,轮刺的影响越大。研究结果能够对拖拉机的通过性分析提供有力的理论分析依据,基于建立的预测方程,在实际应用中通过改变这些影响因素值的大小,减小垂直应力,从而减小土壤压实。该研究可为拖拉机的通过性分析提供理论依据。     

拖拉机电液悬挂系统力位综合调节控制技术的研究

设计拖拉机电液悬挂系统,实现力、位信号以及控制阀信号的采集,利用模糊算法控制系统,设计模糊控制器,对整个系统进行试验,试验证明系统各项性能基本满足设计要求。     

剪式座椅和前桥空气悬架匹配对拖拉机振动特性的影响

以常发CF700型拖拉机为研究对象,基于MATLAB/SIMULINK为研究平台,选用布置空气弹簧的剪式座椅悬架和前桥空气悬架,建立拖拉机系统的四自由度平面振动模型。通过仿真分析得到,拖拉机机身质心垂向加速度均方根值、俯仰角方向加速度均方根值、座椅垂向加速度均方根值以及前轮胎动载荷均方根值较无悬架拖拉机系统分别下降了16.92%、36.82%、32.71%和20.57%。在GB/T 10910-2004规定的100 m较平滑跑道上对样机进行振动测试并与同等条件下的仿真结果对比,结果表明平均误差率为11.37%,在可接受的范围内,仿真结果可以真实反映拖拉机的振动趋势。     

爆炸焊接冲击载荷下土壤应力测试

在野外爆炸焊接现场,用压电式传感器测试了粘土和砂土两种地基的应力波波形。分析得出：应力波峰值在粘土和砂土中的衰减系数α分别为１９．３０５和１０．６７０;在同一水平面上压力的分布规律与起爆方式有关,中心起爆中间压力大,两边压力小,而边缘起爆起爆端压力小,尾部压力大,近似线性关系;粘土中应力波波速Ｄ与质点速度ｕ的近似关系式为Ｄ＝１２４．６９＋３６．７２５ｕ,砂土中应力波波速Ｄ与质点速度ｕ的近似关系式为