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山地小型增程式油——电混动履带旋耕机动力匹配机制与控制策略研究
1
作者
赵立军
周文智
+3 位作者
殷文科
杨艳
李强
黎斌
《智能化农业装备学报(中英文)》
2025年第3期22-34,共13页
针对丘陵山地传统燃油履带旋耕机能耗高、污染物排放多,而纯电驱动旋耕机又存在峰值扭矩有限、续航不足的问题,本研究提出一种面向山地作业的小型智能增程式油电混合动力履带旋耕机方案。其核心设计采用柴油机直接驱动高负载的旋耕刀具...
针对丘陵山地传统燃油履带旋耕机能耗高、污染物排放多,而纯电驱动旋耕机又存在峰值扭矩有限、续航不足的问题,本研究提出一种面向山地作业的小型智能增程式油电混合动力履带旋耕机方案。其核心设计采用柴油机直接驱动高负载的旋耕刀具,同时由驱动电机独立控制双侧履带行走系统,通过分动箱实现机械功率分流以降低传动损耗;柴油机至旋耕刀辊的直驱传动链效率高达92%,较传统液压传动方案显著提升约27%。为优化能源管理与地形适应性,融合坡度、滑移率及土壤参数信息构建外部负载动态预测模型,并开发了SOC—扭矩双阈值分层控制策略,该策略包含电量安全保障、地形适应能力保障和作业效率与能耗优化3个递进优先级层级。利用AVL Cruise平台进行高精度建模仿真,结合履带滑移率实时优化算法提升系统通过性。在典型山地作业循环MTLC仿真中,相较于传统燃油系统,所提方案在25°陡坡旋耕工况节能20%,在35°坡行走工况节能21%,颗粒物PM排放降低45%,优于国家现行限值标准。基于工程样机的实地测试验证了关键性能:行走电机单侧可输出高达85 N·m的最大驱动扭矩,在35°黏壤土坡道上起步时实测峰值扭矩达82.1 N·m,平均滑移率稳定于21.5%;系统动态响应迅速,负载突变下电机扭矩补偿响应时间小于0.8 s;配备的2.88kW·h动力电池组在混动架构与智能策略支持下,使整机续航能力较传统方案提升40%。该研究为丘陵山地农业装备的绿色化与智能化升级提供了可靠的技术原型,其直驱作业加电驱行走的架构具有良好的多功能平台扩展性。
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关键词
履带旋耕机
增程式混合动力
丘陵山地
燃油经济性
动态协调控制
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职称材料
履带式电动微耕机自动导航系统设计与试验
被引量：
1
2
作者
王家博
魏文波
+4 位作者
王广阔
高菊玲
肖茂华
鲁植雄
王光明
《农业工程学报》
CSCD
北大核心
2024年第23期63-72,共10页
为提高微耕机智能化程度,满足日益增强的“以机代人”需求,该研究设计了一种适用于园艺环境的履带式自动导航电动微耕机。首先,以搭载ROS系统(robot operating system)的英伟达Jetson Orin Nano为主控,建立导航控制系统,并与电动微耕机...
为提高微耕机智能化程度,满足日益增强的“以机代人”需求,该研究设计了一种适用于园艺环境的履带式自动导航电动微耕机。首先,以搭载ROS系统(robot operating system)的英伟达Jetson Orin Nano为主控,建立导航控制系统,并与电动微耕机底层通讯。其次,基于卡尔曼滤波法和扩展卡尔曼滤波法,根据粗差对扩展卡尔曼滤波状态估计的影响,提出改进抗差自适应扩展卡尔曼滤波法,以纠正单项错误和多个特殊误差,从而最大程度限制并降低粗差对北斗引导PVT(position、velocity、time)解算的负面影响,并提高定位精度和信号稳定程度。采用梭式路径规划方法开展导航试验并记录定位数据,对比不同定位数据处理方法x、y、z轴定位误差标准差。结果表明,本研究提出的改进抗差自适应扩展卡尔曼滤波法在提高定位精度和信号稳定性方面具有一定优势。以车速、耕深、旋耕刀转速为试验因素,以碎土率为评价指标,设计Box-Behnken试验;对试验结果进行方差分析,建立评价指标与试验因素的回归模型。以提高碎土率为寻优目标,对作业速度、耕深、旋耕刀转速进行寻优求解,获得较优参数组合为作业速度1.4 km/h,耕深6 cm,旋耕刀转速234 r/min。开展田间耕作试验,碎土率可达95.8%,表明履带式自动导航电动微耕机具有较优的作业质量,满足园艺环境的旋耕作业要求。
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关键词
农业机械
定位
自动导航
旋耕
履带式电动微耕机
参数优化
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职称材料
1GZDY-120履带自走式遥控旋耕机的设计与试验
被引量：
6
3
作者
张俊杰
张西群
+3 位作者
马力
高常增
王明涛
焦海涛
《安徽农业科学》
CAS
2022年第20期193-196,共4页
河北省果园管理机械化水平低,果园管理上劳动成本高。针对此问题研制一种1GZDY-120履带自走式遥控旋耕机,其集机械技术、电子集成控制技术和液压控制技术于一体。通过发射器发送指令,接收器接收指令传输至液压元件或电子元件,控制机具...
河北省果园管理机械化水平低,果园管理上劳动成本高。针对此问题研制一种1GZDY-120履带自走式遥控旋耕机,其集机械技术、电子集成控制技术和液压控制技术于一体。通过发射器发送指令,接收器接收指令传输至液压元件或电子元件,控制机具行走快慢、转向、旋耕机升降、旋转刀轴停转等动作,通过测试试验,测得最小转弯半径小、平均接地压力大,抓地能力强,旋耕深度适宜且稳定性好。
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关键词
履带
遥控
旋耕机
设计
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职称材料
题名
山地小型增程式油——电混动履带旋耕机动力匹配机制与控制策略研究
1
作者
赵立军
周文智
殷文科
杨艳
李强
黎斌
机构
重庆文理学院智能制造工程学院
出处
《智能化农业装备学报(中英文)》
2025年第3期22-34,共13页
基金
国家重点研发计划(2022YFD2001800)
重庆市科技局英才计划项目(20231102)
+2 种基金
重庆市自然科学基金创新发展联合基金(CSTB2022NSCQ-LZX0024)
2025年重庆市研究生科研创新项目(CYS25869)
2024年重庆市研究生科研创新项目(CYS240775)。
文摘
针对丘陵山地传统燃油履带旋耕机能耗高、污染物排放多,而纯电驱动旋耕机又存在峰值扭矩有限、续航不足的问题,本研究提出一种面向山地作业的小型智能增程式油电混合动力履带旋耕机方案。其核心设计采用柴油机直接驱动高负载的旋耕刀具,同时由驱动电机独立控制双侧履带行走系统,通过分动箱实现机械功率分流以降低传动损耗;柴油机至旋耕刀辊的直驱传动链效率高达92%,较传统液压传动方案显著提升约27%。为优化能源管理与地形适应性,融合坡度、滑移率及土壤参数信息构建外部负载动态预测模型,并开发了SOC—扭矩双阈值分层控制策略,该策略包含电量安全保障、地形适应能力保障和作业效率与能耗优化3个递进优先级层级。利用AVL Cruise平台进行高精度建模仿真,结合履带滑移率实时优化算法提升系统通过性。在典型山地作业循环MTLC仿真中,相较于传统燃油系统,所提方案在25°陡坡旋耕工况节能20%,在35°坡行走工况节能21%,颗粒物PM排放降低45%,优于国家现行限值标准。基于工程样机的实地测试验证了关键性能:行走电机单侧可输出高达85 N·m的最大驱动扭矩,在35°黏壤土坡道上起步时实测峰值扭矩达82.1 N·m,平均滑移率稳定于21.5%;系统动态响应迅速,负载突变下电机扭矩补偿响应时间小于0.8 s;配备的2.88kW·h动力电池组在混动架构与智能策略支持下,使整机续航能力较传统方案提升40%。该研究为丘陵山地农业装备的绿色化与智能化升级提供了可靠的技术原型,其直驱作业加电驱行走的架构具有良好的多功能平台扩展性。
关键词
履带旋耕机
增程式混合动力
丘陵山地
燃油经济性
动态协调控制
Keywords
crawler tiller
extended-range hybrid power
hilly and mountainous areas
fuel economy
dynamic coordinated control
分类号
S223 [农业科学—农业机械化工程]
U469.7 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
履带式电动微耕机自动导航系统设计与试验
被引量：
1
2
作者
王家博
魏文波
王广阔
高菊玲
肖茂华
鲁植雄
王光明
机构
南京农业大学工学院
江苏农林职业技术学院机电工程学院
山东农业大学机械与电子工程学院
出处
《农业工程学报》
CSCD
北大核心
2024年第23期63-72,共10页
基金
江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师项目(2024)
镇江市重点研发计划项目(NY2023020)
+3 种基金
国家自然科学基金项目(52375251)
国家重点研发计划项目(2023YFD2000303)
江苏省现代农业装备与技术示范推广项目(NJ2023-02)
江苏农林职业技术学院基金培育一般项目(2023kj34,2024kj40)。
文摘
为提高微耕机智能化程度,满足日益增强的“以机代人”需求,该研究设计了一种适用于园艺环境的履带式自动导航电动微耕机。首先,以搭载ROS系统(robot operating system)的英伟达Jetson Orin Nano为主控,建立导航控制系统,并与电动微耕机底层通讯。其次,基于卡尔曼滤波法和扩展卡尔曼滤波法,根据粗差对扩展卡尔曼滤波状态估计的影响,提出改进抗差自适应扩展卡尔曼滤波法,以纠正单项错误和多个特殊误差,从而最大程度限制并降低粗差对北斗引导PVT(position、velocity、time)解算的负面影响,并提高定位精度和信号稳定程度。采用梭式路径规划方法开展导航试验并记录定位数据,对比不同定位数据处理方法x、y、z轴定位误差标准差。结果表明,本研究提出的改进抗差自适应扩展卡尔曼滤波法在提高定位精度和信号稳定性方面具有一定优势。以车速、耕深、旋耕刀转速为试验因素,以碎土率为评价指标,设计Box-Behnken试验;对试验结果进行方差分析,建立评价指标与试验因素的回归模型。以提高碎土率为寻优目标,对作业速度、耕深、旋耕刀转速进行寻优求解,获得较优参数组合为作业速度1.4 km/h,耕深6 cm,旋耕刀转速234 r/min。开展田间耕作试验,碎土率可达95.8%,表明履带式自动导航电动微耕机具有较优的作业质量,满足园艺环境的旋耕作业要求。
关键词
农业机械
定位
自动导航
旋耕
履带式电动微耕机
参数优化
Keywords
agricultural machinery
automatic navigation
positioning
rotary tillage
crawler
type electric micro-
tiller
parameter optimization
分类号
U226.81 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
1GZDY-120履带自走式遥控旋耕机的设计与试验
被引量：
6
3
作者
张俊杰
张西群
马力
高常增
王明涛
焦海涛
机构
河北省农业机械化研究所有限公司
邱县骏马机械有限公司
邱县农业农村局
出处
《安徽农业科学》
CAS
2022年第20期193-196,共4页
基金
河北省农林科学院科技创新专项课题(2022KJCXZX-NJS-4)
河北省农机新机具新技术研发项目“智能化遥控多功能履带作业机的研发”。
文摘
河北省果园管理机械化水平低,果园管理上劳动成本高。针对此问题研制一种1GZDY-120履带自走式遥控旋耕机,其集机械技术、电子集成控制技术和液压控制技术于一体。通过发射器发送指令,接收器接收指令传输至液压元件或电子元件,控制机具行走快慢、转向、旋耕机升降、旋转刀轴停转等动作,通过测试试验,测得最小转弯半径小、平均接地压力大,抓地能力强,旋耕深度适宜且稳定性好。
关键词
履带
遥控
旋耕机
设计
Keywords
crawler
Remote control
Rotary
tiller
Design
分类号
S22 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
山地小型增程式油——电混动履带旋耕机动力匹配机制与控制策略研究
赵立军
周文智
殷文科
杨艳
李强
黎斌
《智能化农业装备学报(中英文)》
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
履带式电动微耕机自动导航系统设计与试验
王家博
魏文波
王广阔
高菊玲
肖茂华
鲁植雄
王光明
《农业工程学报》
CSCD
北大核心
2024
1
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下载PDF
职称材料
3
1GZDY-120履带自走式遥控旋耕机的设计与试验
张俊杰
张西群
马力
高常增
王明涛
焦海涛
《安徽农业科学》
CAS
2022
6
在线阅读
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职称材料
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