摘要：针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率。为验证所提控制策略的有效性,开展了Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验。试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路面与随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性。研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案。

摘要：为满足对种子包衣合格率定量检测的需求,设计一套基于图像处理的检测系统,由上料下料系统、图像采集系统、控制系统和壳体等部件组成。该系统通过4个工业相机获取种子表面图像,通过工控机和软件进行处理,分别计算种子表面积和包衣面积,得到每粒种子包衣覆盖率和一批种子的包衣合格率。试验结果表明,单粒种子的平均检测时间小于3 s,覆盖率准确度的检测误差小于0.5%,覆盖率一致性偏差小于4%;一批种子合格率重复率为98.12%,差错率小于1%。与传统检测系统相比,该系统检测速度快,检测精度较高,差错率小,结构紧凑,能满足种子包衣合格率的定量检测。

摘要：针对热泵式低温循环粮食烘干机监控手段落后、信息化程度低等问题,设计了基于物联网的热泵式低温循环烘干机监控系统。系统采用感知层、传输层和应用层相结合的体系架构,以可编程控制器(Programmable logic controller,PLC)和HMI触摸屏为核心,设计开发控制系统,实现对烘干机和热泵的实时监测、图形化显示、安全保护和自动化控制;采用Linux的CentOS系统开发服务端系统框架,通过EG8000mini模块将采集的数据接入AP基站并存储至数据库,使用户可以通过计算机端或手机APP对热泵式低温循环粮食烘干机进行远程实时监控。试验验证结果显示,系统通信成功率高于98%,对环境温度、热风温度、热风相对湿度及热风风速实时检测平均绝对误差分别为0.3℃、0.26℃、1.2%和0.47 m/s,可满足热泵式低温循环烘干机远程监控需求。

摘要：针对目前果园开沟施肥存在耕作阻力大、功耗过高、搅肥不均匀,该文研制了1KS60-35X果园型双螺旋施肥机,采用前轴破土、后轴搅土施肥设计方案,并建立作业过程破土与搅土刀轴阻力矩方程,分析了螺旋叶片参数对耕作阻力影响,进一步研究了螺旋刃线成型参数方程,通过经验设计与理论设计计算确定破土与搅土施肥轴螺旋叶片参数,并运用PROE软件建立刀轴与整机三维参数化数字模型,并完成样机试制工作。样机的开沟、施肥田间试验结果表明,该机开沟沟深472~510 mm,平均沟深496 mm,平均推土高度120 mm,开沟深度稳定系数98.2%,开沟宽度一致性99.2%;土壤团粒直径多在3~6 mm之间,全土层与地表100 mm土层团粒直径范围5~40 mm,取样结果全土层与地表100 mm土层土壤团粒平均直径分别为6.75与6.86 mm,碎土合格率分别为98.7%与97.9%;颗粒肥料堆积现象较少,重心距离5~20 mm之间,重心水平与垂直平均距离分别15.53与16.24 mm,且各土层段施肥性能较稳定,满足果园施肥农艺要求,可为果园、桑园、茶园等开沟施肥作业提供参考。

摘要：为了解决油菜割晒作业输送铺放难题,研制了油菜割晒机拨指输送链式输送装置,可以实现油菜割晒输送、铺放作业。该研究对拨指输送链式输送装置进行了结构设计,在排禾口处,在保证拨指运动不干涉的条件下,控制拨指回缩的轨道应尽量前伸,以保证在排禾口处拨指一直对油菜茎秆有拨动输送作用。在分析拨禾轮对油菜植株作用过程以及对已割油菜茎秆推送作用的基础上,给出了油菜割晒作业顺利输送时输送装置、拨禾轮、割刀三者之间水平与垂直安装距离以及输送装置安装倾角。拨禾轮中心与割刀的水平距离调节范围应为0-276 mm,割刀和输送装置前端之间的水平距离应根据油菜茎秆高度而定,一般不超过300 mm。拨禾轮中心的高度应大于1 100 mm,高度可调。输送装置前端与割刀的垂直距离应小于125 mm。输送装置安装倾角10°-20°。分析了拨指运动轨迹方程,对输送带上油菜茎秆进行了受力分析。给出了油菜茎秆顺利输送铺放时机器前进速度、输送带速度、拨禾轮转速之间的相互关系。拨禾轮圆周线速度与机器前进速度的比值控制在1.1-1.5,输送带速度与前进速度的比值控制在3.2-5.0。田间试验表明,该输送铺放装置性能稳定,作业顺畅,油菜割晒作业总损失率≤0.85%,油菜茎秆铺放角≤32°,铺放角度差≤25°,铺放质量达到要求。

摘要：为给联合收获机谷物含水率在线检测提供一种简单、高速且精度高的方法和设备,基于电容法检测原理,设计一种谷物水分在线检测装置,该装置以STM32103单片机为控制器,利用平行板式电容传感器和DS18B20温度传感器分别测量待测谷物电容和温度。所测得的数据由组态显示屏显示并存储到SD卡,同时将数据上传到云端数据库;通过试验验证电容检测和温度检测电路的可靠性。选取小麦为试验对象,研究小麦含水率(10%~32%)和温度(30℃~45℃)对输出电容的影响;参考"模糊思想",建立"特征编码"处理方法,将输出电容所对应频率值编码,解决数据漂移问题;建立频率编码值与小麦含水率、温度的关系模型,并对模型可靠性以及含水率预测精度进行了检验。试验结果表明,对于含水率10%~25%的小麦样品,测量值与实际含水率平均相对误差小于1%,灵敏度为0.2%,检测周期为17 s;含水率25%~32%的小麦样品,测量值与实际含水率平均相对误差小于3.5%,灵敏度小于0.5%。

摘要：传统单旋翼植保无人机其喷杆固定在悬架上,作业时随无人机飞行姿态变化,喷杆倾角也发生相应的变化,为研究其对喷雾效果的影响程度,改进喷杆连接方式是研究的首要任务。根据建湖田间试验采集得到的单旋翼植保无人机飞行姿态谱,采用欧拉角法和四元数法解算出单旋翼植保无人机在作业过程中pitch方向的角度变化范围为-18°~18°,roll方向的角度变化范围为-15°~14°,并根据机身姿态变化范围、无人机机身结构和最佳旋翼风场条件建立喷杆悬架机构模型,其中对喷杆角度调节范围进行合理放大,时roll方向的角度调节范围为-20°~20°,pitch方向的角度调节范围为-30°~30°。使用ANSYS workbench对机构模型进行静力学分析和模态分析,在静力学分析中得到机构的最大应力发生在俯仰支架上,且最大应力为13.33 MPa,而铝合金的许用应力为280 MPa,表明结构满足要求;在模态分析中可以得出,从第5阶开始机构的固有频率明显增大,从振型云图上可以看出除喷杆的最大变形为60.153 mm,而其他连接结构变形较小,满足振动要求。

摘要：针对现有耕作试验台难以满足双轴耕作部件测试的需求、室内测试重塑土难以反映作业现场真实环境的问题,设计了一种集前轴正转抛土、后轴反转碎土功能于一体的双轴旋耕碎土田间移动式试验台,可实现前后刀轴相对位置及转速比的实时调整。阐述了整机工作原理,分析了前后刀轴相对位置的调节范围、碎土刀轴位置调节机构结构参数、旋耕刀轴调速装置的运动参数,计算并选型了碎土刀轴调速系统、功耗测试系统中液压及电气元件。为提高分层耕作质量同时降低作业能耗,以前期研究的双轴起垄机的双轴旋耕碎土关键部件为研究对象,开展了分层旋碎的田间试验,并采用中心组合试验设计方法,以两轴水平间距、垂直间距、碎土刀轴转速为影响因素,以双刀辊作业平均功耗、表层5 cm土层的碎土率为评价指标进行响应曲面分析。利用Design-Expert软件进行数据分析,建立各因素和平均功耗、碎土率之间的回归模型,分析各因素对平均功耗、碎土率的显著性,同时对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对平均功耗影响由大到小依次为水平间距、碎土刀轴转速、垂直间距;各因素对碎土率影响由大到小依次为水平间距、垂直间距、碎土刀轴转速;最优工作参数组合为水平间距为570 mm、垂直间距为96 mm、碎土刀轴转速为340 r/min,对应的平均功耗为17.92 kW、碎土率为91.65%,且各评价指标与其理论优化值的相对误差均小于5%。试验表明,所设计的双轴旋转耕作部件性能测试试验台设计合理,能够满足多因素多水平的测试需求,为双轴旋转型耕作部件的优化设计提供了新的测试手段。

摘要：针对药液难以穿透篱笆型果树冠层,施药机具对果树冠层的适应性差等问题,提出双侧同时气流辅助喷雾方法,采用电动丝杆调节雾化器的上下左右运动,以变频法调节风机转速,设计了可根据果树外形来调节喷雾位置的组合圆盘式果树风送喷雾机。设计的圆盘式雾化器为单叶轮级（R级）,风机叶轮直径为400 mm,当风机转速大于1 300 r/min时,风量大于1 m3/s;试验结果表明,组合喷雾执行装置完成升降、伸缩和旋转的时间分别为51.3、50.5、26.5 s;在0.4 MPa工作压力、风机转速为1 400 r/min时,不同喷头的喷雾量差异较小;雾滴粒径在射程方向上先增大后减小;垂直雾量分布的范围为1-2.4 m,雾量分布较均匀;在叶面积指数为37.6的非洲茉莉上,树冠外围的正反面覆盖率一致,冠层内叶片正反面覆盖率分别达到为12.77%和9.74%,最小雾滴数为47滴/cm^2,大于通用试验方法对风送喷雾中喷幅界定的20滴/cm^2。该研究为篱笆型果树病虫害防治提供新装备,为果园风送喷雾机改进设计提供参考。

摘要：绿豆干法脱皮设备脱皮合格率低、出米率低,关键参数研究缺乏的现状已成为制约产业健康发展的问题之一。针对这些问题,该文结合绿豆物理特性研究,采用二次正交旋转组合设计试验及响应曲面分析方法,开展绿豆干法脱皮设备关键参数中脱皮滚筒转速、砂辊转速、脱皮时间优化与试验,利用Design-Expert对数据进行了分析并探讨了各参数及其交互作用对脱皮合格率、整米率的影响,并利用该软件进行了多目标优化。试验结果表明:影响脱皮合格率的因素依次为:脱皮滚筒转速>作业时间>砂辊转速;影响出米率的因素依次为:作业时间>脱皮滚筒转速>砂辊转速;脱皮滚筒转速与作业时间交互作用对脱皮合格率影响极显著(P<0.01),其余参数交互作用影响不显著;脱皮滚筒转速与作业时间交互作用对出米率影响极显著(P<0.01),脱皮滚筒转速与砂辊转速交互作用对出米率影响不显著。多目标优化结果表明:绿豆干法脱皮设备作业关键参数的最优参数组合为脱皮滚筒转速25.20 r/min、砂辊转速1642.61 r/min、脱皮时间108.8 min。此时,脱皮合格率、出米率均达最大值,分别为99.72%、86.57%。将最优组合参数应用在设备上并开展累计20批次绿豆脱皮加工作业,得到脱皮合格率、出米率的均值分别为99.32%、85.63%,脱皮质量大幅提升,有效降低了脱皮损失。该研究可为绿豆脱皮机作业质量改善提供参考。