摘要：为了能方便准确地测定农作物茎秆的剪切力学特性,设计了一种手动与电动两用便携式农作物茎秆剪切仪。该仪器以交流电动机或发条驱动装置作驱动机构,以STM32单片机为核心组成嵌入式控制平台,由拉/压力传感器采集压力信号,压力曲线等试验结果可以实时显示和SD卡存储,同时还能完成做功、最大压力等参数的计算。试验结果表明,该剪切力测试仪精度达到0.84%,工作稳定可靠。该仪器可满足作物茎秆剪切力检测的要求,为进一步研究农作物茎秆的力学性能提供了方便。

摘要：针对网棚养殖蝗虫的捕集问题,设计了旋风分离式蝗虫吸捕机。使用CFD软件对吸嘴和分离装置的内部气流场进行了数值模拟。样机试验表明:当吸嘴倾角为75°、吸口气流速度为14 m/s、吸嘴距地高度为40 mm、机器前进速度为0.4 m/s时,可以获得较高的吸捕率和较低的破碎率。实际作业时可根据蝗虫分布密度,灵活调节吸口风速和机器前进速度,以提高吸捕效率、降低能耗。

摘要：及时和准确地识别奶牛发情在牛群管理中具有重要地位。根据奶牛发情期活动量上升、静卧时间变短和体温升高等生理学特性,采用振动传感器、姿态传感器和温度传感器实时检测奶牛的活动量、静卧时间和体温等参数。建立了以奶牛行走步数、静卧时间、行走时间、温度为输入,以奶牛行为特征为输出的LVQ神经网络发情行为辨识模型与预测模型。经过初步试验验证,设计的监测系统和神经网络辨识算法检测奶牛发情的准确率可达100%,发情预测率达到70%以上。

摘要：为改进现有智能烟草打顶机数据传输和烟草打顶高度精准识别不足等问题,增强检测算法的实用性和鲁棒性,设计了烟草打顶抑芽机无线控制系统。首先利用无线路由系统进行图像采集;然后采用MSRCR算法对图像进行预处理,消除光照对烟草高度识别的影响;再通过同心圆摄像机标定算法对烟花进行定位,确定打顶高度;最后通过单片机控制步进电动机和电磁阀分别进行打顶作业和抑芽剂的喷施。试验结果表明:该高度检测算法在静态试验下烟花识别率达到98.5%,摄像机标定精确度达96%,打顶准确率达95%。打顶准确率高,抑芽剂喷施精准,系统运行稳定可靠,满足烟草打顶的农艺要求。

摘要：为了解决烟苗移栽成活率低、肥料利用率低等问题,研制了 2ZFS-1A 型多功能移栽机。该机主要由定点定量施肥搅拌系统、投苗移栽系统、浇水系统、传动系统、机架和安全护罩组成。定点定量施肥搅拌系统在传动系统的带动下,实现肥料定点定量穴施及搅拌。该机还可实现投苗移栽和浇水等功能的一体化作业。通过对该移栽机进行的性能试验与生产试验表明:该移栽机质量误差低于 0.1%,施肥量误差为 0.55%～1.3%,株距误差为 1%～2%,施肥深度误差为 4%～8%,漏苗率和伤苗率都小于 2%,生产性能稳定率达 93%以上,故障率低于 0.03%,能够满足烟草种植农艺的要求。该研究可为烟草多功能作业机械的设计提供参考。

摘要：为提高烟草打顶抑芽作业工作效率,降低劳动强度,采用机器视觉技术进行烟草智能打顶抑芽作业。首先对烟叶和烟花色彩特征进行分析,利用潘通色卡选取与绿叶相似的印染布作为图像采集背景,减小烟花提取难度;以普通摄像头作为图像采集装置,对烟草图像进行处理,在可见光波段利用颜色特征进行烟花位置定位,确定具体打顶高度;最后通过工业控制机和单片机控制步进电动机、电磁阀,实现烟草打顶抑芽的快速、实时作业。田间试验表明：该烟草智能打顶机作业效率2~3 s/株,烟花检测准确率96%左右,打顶准确率90%左右,抑芽剂喷洒准确率80%左右;满足设计要求,能够有效提高作业效率和作业效果。

摘要：为提高农业车辆导航路径自动跟踪精度,提出一种基于线性时变模型预测控制的路径跟踪方法。该方法将农业车辆非线性运动学模型线性化和离散化处理,作为控制器预测方程;建立以系统控制增量为状态量的目标函数,为防止无可行解,引入松弛因子;设计系统控制量、控制增量和状态量约束条件,并将目标函数求解转为带约束的二次规划问题;采用内点法进行求解,将求得的控制输入增量第一个元素作用于系统;重复以上过程,实现优化控制。基于Matlab/Simulink平台进行了模型预测控制器设计,并分别进行了导航坐标系下的直线和圆形路径跟踪试验。结果表明,所设计的控制器能够实现直线路径的完全跟踪(误差始终为0);跟踪圆形路径时,1 m/s时的横向平均跟踪误差为7.5 cm,3 m/s时的横向平均跟踪误差为10 cm;整个跟踪过程,前轮转角始终被限定在约束范围内。不同控制器参数下的仿真结果表明,增大预测时域和控制周期能够减小跟踪误差和前轮转角变化幅度,控制时域的变化对控制器路径跟踪响应速度影响较小。同时基于设计的模型预测控制器进行了场地试验。结果表明,试验小车以1m/s的速度跟踪直线路径时,横向最大误差均值为1.622 cm,横向平均误差均值为0.865 cm;跟踪圆形路径时,当行走速度低于1 m/s时,横向最大误差小于10 cm。

摘要：为提高大田施肥精度和水肥利用效率,进一步促进灌溉施肥技术在大田中的应用,设计了大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机并进行样机试验。首先,对一体机的移动式行走架、精量配肥装置和首部枢纽装置进行机械设计。其次,基于作物不同生长期所需水肥量,结合实时测定土壤墒情信息,设计3段式全自动灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态计算方法;建立母液浓度动态调控数学模型,针对不同类型颗粒肥溶解时间差异问题,设计一种含Smith预估器的PID切换控制方法快速稳定母液浓度,并通过Simulink对控制方法进行仿真验证;在此基础上,设计并实现一体机的中央控制系统,集成灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态调控方法,实现全自动灌溉施肥功能和母液浓度精准调控;最后,在大田环境中对试制样机开展灌溉施肥试验,测定注肥口电导率(EC)响应曲线并进行分析,结果表明:EC响应曲线呈3段式变化,表明一体机能够按设计的时间分配模型对大田作物进行全自动作业;施肥阶段EC值平稳,误差波动幅度小,过渡时间短、坡度陡、超调量小,表明针对不同类型的颗粒肥,提出的切换控制方法可以快速稳定母液浓度。

摘要：设计了一种基于对射型红外光电传感器和单片机控制的智能烟草定量穴施追肥机。该追肥机在发动机牵引下前进时,先由传感器检测装置中的20对对射型红外光电传感器检测出烟株中心位置和直径,再由单片机决策出最佳追肥点,控制鸭嘴完成自动化定量穴施追肥。试验表明:传感器检测装置检测准确率达99%,追肥准确率达97%,烟苗损伤率小于2%。

摘要：为预防果树霜冻害,提高果园管理水平,该文设计了一台基于模糊控制策略的果园防霜机。利用STM32微控制器和触摸屏开发了防霜自动化控制系统,通过无线射频网络进行环境信息采集,设计了回转平台的摆头速度变频控制系统,实现不同摆头速度的360°往复运动。防霜机有效工作半径为5～48m,最大保护面积约7150m2。试验结果表明,防霜机摆头速度和防霜机的距离对温度和风速有交互作用,在模糊控制条件下,平均温度和风速的下降量小于常规控制条件的下降量。在试验期间,应用模糊控制和常规控制的平均温升均分别是3.1和2.8℃,模糊控制和常规控制下的苹果树芽孢受冻率分别是5.6%和11.6%,模糊控制的防霜机运行时间节省21.1%。结果说明该防霜机可以实现防霜智能控制,运行模糊控制策略后,防霜效果好于常规控制,并且运行时间相对较短。