摘要：为满足番茄、辣椒等蔬菜作物的移栽需求,基于向下取苗原理设计了一种适用72穴和128穴两种主要番茄钵苗穴盘规格的变距取苗机构,通过建立数学模型获得了取苗机械手参数的目标函数,并利用粒子群和模拟退火混合算法对其结构参数进行优化。同时,为实现变距取苗机构的精确控制,提出了一种基于PSO-BP的模糊PID算法以提高控制精度,介绍了系统的结构与工作原理,并通过选型计算与分析建模建立了控制系统的数学模型。针对传统PID控制器稳定性差、响应速度慢等不足之处,利用PSO-BP模糊PID对控制器的参数进行在线调整,以满足控制过程中对参数的不同需求。仿真结果与试验数据的分析表明:在参数相同条件下,基于PSO-BP模糊PID控制系统系统稳定性更好、响应速度更快,具有良好的鲁棒性,提升取苗成功率的同时降低了基质损伤率,能够满足变距取苗机构高精度快速稳定控制的需求。

摘要：基于虚拟仪器技术并结合各种传感器,设计了籽棉残膜分离装置的测试系统,并将系统采集数据和四通道智能压力风速风量数据采集仪及手持式激光转速计测量的数据进行对比分析。试验结果表明:大、小滚筒转速采集数据的最大相对误差为0.68%,风速采集数据的最大相对误差为8.95%。系统测试精度满足对风速和转速的测量要求。

摘要：针对旱地干红花人工采收时不易捏取导致采摘效率低、掉落率高等问题,该研究结合红花的物理特性和种植模式,设计了立式辊刷干红花收获机采摘装置。根据机具结构对刷丝排布方案进行理论分析,确定刷丝排布方案为螺旋式,螺旋升角为30°,旋向为右旋。对辊刷采摘干红花进行力学分析,得出使花丝脱离果球的关键作用力为法向力FN。采用Hertz弹性接触理论对FN进行分析,并建立刷丝-果球接触力学模型,揭示干红花的采摘原理,明确影响采摘质量的主要因素为刷丝材质、丝径、长度和辊刷转速,进一步对立式辊刷结构与运动参数进行分析,得出采摘装置优化参数组合为:辊刷长度300 mm,辊刷直径100 mm,辊刷转速360 r/min,刷丝材质为聚酰胺610(PA-610),刷丝长度30 mm,刷丝丝径0.3 mm。通过植株通过率试验确定立式辊刷与栅条架的间隙为12 mm。田间采摘试验表明,该装置的红花采摘率和伤果率分别为87.04%和4.19%,机具采摘效率为人工采摘效率的7.71~10.92倍。研究结果可为辊刷式干红花收获机的设计与优化提供参考。

摘要：新疆棉花特殊的地膜栽培模式导致在机械采收过程中容易混入残留地膜(简称残膜),残膜的存在是降低机采籽棉质量等级的重要因素之一。为有效清除机采籽棉中混有的残膜,设计了网状滚筒和正压风力结合的分离设备,建立了分离对象的运动控制方程,借助离散相模型(DPM)对机采籽棉残膜分离机的籽棉与残膜的分离原理进行了分析,通过数学模型分析的籽棉运动轨迹和基于CFD仿真分析的籽棉运动轨迹阐释了残膜的整个分离过程,最后对分离机籽棉入口处流场速度进行了试验。结果表明,在保证分离效果的前提下,得到了籽棉在入口处最佳速度为4.5m/s。该文提出的分离原理和设计方案可以为具有类似特性差异的农产品分离提供理论依据和借鉴。

摘要：针对气吸式穴播器存在重播和漏播,而传统排种检测装置不适配且易受环境温湿度影响的问题,该研究开发了一种基于叉指型电容传感器的棉花穴播取种状态监测系统。首先设计符合其结构和工作特点的传感器,以Pcap02微小电容采集模块采集电容输出值并对其处理分析,实现对正常单粒播种、重播和漏播的准确判定,并进行试验,试验结果表明:该模块的测量误差在1%以内,棉种质量预测误差小于3%,满足使用要求。在速度为30~50 r/min范围内,正常单粒播种误判率小于3%,重播误判率小于4%,漏播均可以被准确判定,但由于棉种质量差异,存在正常单粒播种被误判为重漏播、重播被误判为正常单粒的情况;由于振动导致系统整体监测精度下降,但均保持在93%以上;系统监测与机器视觉监测的正常播种、漏播和重播数,不存在显著差异(P>0.05)。说明该系统能满足气吸式穴播器的结构和工作特点,能准确判定其取种状态,具有较好的准确性和稳定性,对棉花实现精量播种具有重要意义。

摘要：清选系统是气吸式红枣收获机的重要组成部分,降低清选含杂率、损失率和破损率是实现红枣收获机械化的关键技术。利用枣、杂惯性和流体力学特性差异,设计了一种惯性气流式红枣清选系统,并对其关键部件及结构参数进行设计和分析。采用Fluent软件探明了该清选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的清选。为获得清选系统最佳工作参数,以气流速度、调节板开度为试验因素,以含杂率、损失率和破损率为评价指标,设计二次正交旋转组合试验。建立试验因素与指标间的回归模型,采用多目标优化算法进行参数优化,确定清选系统最优参数组合:气流速度为32.0 m/s,调节板开度为3.4 cm。在该条件下开展验证试验,得到含杂率、损失率和破损率分别为1.38%、3.37%和0.60%,与优化参数相比分别增加了0.06、0.12、0.03个百分点。该清选系统满足枣、杂清选作业要求。

摘要：针对带勺式马铃薯排种器作业过程中存在漏播问题,分析排种器工作过程,设计漏播检测与补种系统。对检测模块、补种模块、单片机模块、显示模块和声光报警模块进行电路设计、硬件选型和机械结构设计,针对整个控制系统的控制要求编写控制程序,实现马铃薯漏播检测与补种控制。采用高速摄像技术,对补种模块动作的响应速度进行分析,结果显示,可以满足排种器在当前最快运行速度6.8 km/h下的连续补种需求。搭建试验台进行系统漏播检测与补种的成功率性能测试,结果表明,当取种带线速度为0.14~0.54 m/s时,原始漏播率为5.9%~11.4%,经该系统补种后,最终漏播率为0.9%~2.1%,该漏播检测模块漏播检测成功率为100%,补种模块的补种成功率平均为83.0%,在试验速度范围内,随着取种带线速度的增大,该系统漏播检测仍准确,且补种成功率较为稳定。

摘要：针对膜上移栽存在穴口大、直立度低、穴口地膜破损等问题,基于有效零速栽植机理提出一种行星轮系五杆栽植机构。针对有效零速栽植运动特性,分析该机构的运动要求及轨迹形成原理,建立圆柱凸轮间歇运动机构与行星轮式五杆栽植机构的运动学模型。在确定优化目标的基础上,基于VB的人机交互分析软件优选机构参数,通过虚拟样机运动仿真表明优化参数可以满足栽植嘴植苗轨迹要求。台架高速摄影试验表明栽植机构运动轨迹与零速栽植理论要求轨迹一致,栽植嘴入土前后栽植嘴垂直性好,重合度高,能实现有效零速植苗。田间试验结果表明,机组前进速度为0.5 m/s,栽植频率为50株/min时,该机构移栽漏苗率为3%,膜口撕裂率为3.2%,穴口大小其实只是栽植嘴的实体尺寸大小,小于70 mm,钵苗直立度为96.7%,达到了加工番茄钵苗膜上移栽的栽植性能要求,验证了栽植机构设计的合理性与准确性。该研究可为膜上钵苗自动移栽机栽植机构的研发提供参考。

摘要：针对现有气吸式穴盘育苗播种机对含杂较多且没有丸粒化的不规则小颗粒蔬菜种子存在吸孔堵塞而导致排种精度下降的技术难题,该研究摒弃小孔径、长导程吸孔,设计了一种基于高压静电吸附特性的蔬菜育苗播种机。通过理论分析及电势等值线分布仿真试验确定介电绝缘层材料;构建静电吸附力学模型,明确影响静电吸附力的主要因素及其相互关系,确定影响播种性能的电参数及范围;以型孔加工直径、正向高压静电发生器输出电压和种箱底面倾斜角度为试验因素,以播种合格指数、重播指数和漏播指数为响应指标进行三因素三水平Box-Behnken中心组合试验,得到各试验因素与响应指标间的数学模型,应用Design-Expert 10.0.4软件对数学模型进行多目标优化,得到最佳参数组合为:型孔加工直径5.91 mm、正向高压静电发生器输出电压17.67 kV、种箱底面倾斜角度14.69°,此时播种合格指数为91.13%、重播指数为3.02%、漏播指数为5.85%。播种性能验证试验的播种合格指数相较于优化结果降低了0.61个百分点、重播指数相较于优化结果降低了0.17个百分点、漏播指数相较于优化结果增加了0.78个百分点。试验误差在允许范围内,参数优化结果可靠,满足精量播种技术要求。研究结果可为不规则小颗粒蔬菜种子精量播种机械装备的研发提供参考,同时也可为不规则小颗粒物料定量吸附和快速分离方法研究及设备开发提供参考。

摘要：为优化脱绒棉种介电分选参数,采用二次回归通用旋转组合设计方法,建立介电分选后获选棉种的介电常数、棉种电导率和棉种活力指数分别与分选电压、滚筒转速和棉种含水率3个主要的介电分选影响因素之间关系的数学模型,分析各影响因素对各试验指标的影响,并进行参数优化,确定各影响因素的参数组合为:分选电压6000～6574.43V,滚筒转速30.08～34.38r/min,棉种含水率为4%。