基于改进蜘蛛群集算法的木薯收获机块根拔起速度优化

针对挖拔式木薯收获机由于较难获得块根拔起速度控制系统最优化控制参数,造成块根拔起速度控制精度较低,木薯块根收获拔断损失率较大的问题,开展拔起机构块根拔起速度控制系统控制参数优化的算法研究。该文以模糊PI作为块根拔起速度控制算法,采用多领域的动力学仿真技术,构建木薯收获机块根拔起机构控制系统的联合仿真模型,以较优块根拔起速度模型为控制目标,块根拔起阻力为条件,开展结合局部搜索算子的蜘蛛群集算法的模糊PI控制参数的优化研究,且进行了田间木薯块根拔起试验。结果表明,结合局部搜索的蜘蛛群集算法比蜘蛛群集算法具有较快的收敛速度和较高的搜索精度,模糊PI控制参数的优化结果,控制参数K_p为0.841,K_i为0.203 9,在优化的控制参数条件下,块根拔起速度能较好跟随较优块根拔起速度,木薯块根的垂直拔起速度与块根拔起较优速度的平均相对误差为4.5%,滑块位移与理论值的平均相对误差为3.7%。     

木薯收获机块根拔起机构自适应控制算法研究

针对挖拔式木薯收获机无法根据木薯块根生长情况和土质情况的变化实现精确控制木薯块根拔起,且在木薯块根生长情况和土质情况变化大时其块根拔断损失率高的情况,采用联合仿真技术,以较优块根拔起速度模型为基础,根据拔起力变化,控制木薯收获机拔起速度使其达到减少块根拔断损失率的目标,对木薯块根拔起过程进行模糊PID自适应控制,且对模糊PID自适应控制算法进行了优化和物理试验验征。结果表明:在木薯块根拔起过程中,优化的模糊PID控制算法能使齿轮齿条摆动液压缸转速很好地跟踪给定转速曲线,且整机的自适应控制效果好,能适应不同的工作载荷。     

木薯块根拔起机构仿真优化

针对广西大学设计的挖拔式木薯块根收获机拔起机构存在质量较大的问题,先采用ADAMS仿真软件,建立拔起机构的动力学仿真模型,通过动力学仿真,分析各主要部件的受力情况;后采用ANSYS软件及参数化优化方法,对各主要部件进行轻量化优化。结果表明:所建立的木薯收获拔起机构仿真模型精度较高,优化后块根拔起机构的前后直杆、花键轴及凸轮轴的质量分别减轻了81.6%、41.1%、51.3%、53.2%,达到了轻量化的优化目的。     

基于土壤分层的木薯块根拔起系统动力学仿真模型

针对土壤采用整体建模方法建模,木薯块根拔起过程动力学仿真精度受限及耕作层表土材料建模参数测定困难的问题,采用物理试验、FEM和光滑粒子流体动力学方法 (Smoothed particle hydrodynamics,SPH)的耦合方法,建立土壤硬度测试系统动力学仿真模型,对木薯种植地耕作层土壤建模材料参数弹性模量进行了反求。同时,建立了基于土壤分层的木薯块根拔起系统动力学仿真模型,且和采用整体建模方法建立的木薯块根拔起系统动力学仿真模型进行了精度比较。结果表明:建模材料参数弹性模量的反求方法有效,基于土壤分层的木薯块根拔起系统动力学仿真模型精度高。     

木薯块根收获机机电液联合仿真模型

以一种新型的挖拔式木薯收获机为对象,采用Solid Works、ADAMS、AMESim和Mat Lab/Simulink软件分别建立木薯收获机的机械系统、液压电气系统和控制系统的模型,并在Mat Lab/Simulink平台下通过接口文件将机械系统、液压电气系统和控制系统的模型进行连接,构建联合仿真模型,且进行了物理试验验证。结果表明:建立的木薯块根收获机机电液一体化联合仿真模型精度较高,可用于木薯收获机控制系统的优化研究。