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丘陵山区小型玉米收获机单行去穗机构设计与试验 被引量：2
1
作者 向旺 孙玉华 +3 位作者 王鹏 王佩根 龙海天 谢守勇 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第1期28-34,共7页
玉米作为我国主要农作物之一,在丘陵山区玉米的产量并没有较大提升,其原因是丘陵山区玉米收获机械化程度较低。因此,针对丘陵山区玉米机械化收获的问题,设计一款单行不平行去穗机构。通过受力分析,玉米脱离方向的合力大小是决定玉米是... 玉米作为我国主要农作物之一,在丘陵山区玉米的产量并没有较大提升,其原因是丘陵山区玉米收获机械化程度较低。因此,针对丘陵山区玉米机械化收获的问题,设计一款单行不平行去穗机构。通过受力分析,玉米脱离方向的合力大小是决定玉米是否从穗柄脱离的关键,摘穗辊的转速与植株结穗位置直径大小是影响合力的关键参数。同时,设计适应于丘陵山区的三角履带底盘,通过受力分析知道由三角履带底盘承载的玉米收获机能够在最大坡度19.2°的山坡作业,并通过试验验证。由Adams仿真得到玉米穗在受到竖直方向拉力时玉米穗脱离穗柄的力在100~200 N之间。同时,利用拉力试验机对随机选取的郑单958玉米进行5种不同拉力速度试验,验证仿真结果的准确性。基于试验与仿真的结果,确定摘穗辊的转速应大于473 r/min。最后在自制的小型单行玉米收获机上进行去穗试验,试验结果表明:籽粒破损率为0.69%,玉米穗撞击损伤率为0.83%,断穗率为6.7%,所设计的去穗机构去穗效果良好,同时搭载三角履带底盘能够满足玉米收获机在较大坡度山地的作业要求,可靠性较高。 展开更多
关键词 丘陵山区 玉米去穗机构 动力学仿真 拉力试验 抗倾覆试验
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丘陵山区田间道路自主行驶转运车及其视觉导航系统研制 被引量：38
2
作者 李云伍 徐俊杰 +3 位作者 王铭枫 刘得雄 孙红伟 王小娟 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期52-61,共10页
自然条件的限制使得丘陵山区农产品和物资的田间转运难以实现高安全性的机械化作业。为此,该文研制了一种在丘陵山区田间道路上自主行驶的转运车及其视觉导航系统。该系统采用RTK-GNSS(real-timekinematic-global navigationsatellitesy... 自然条件的限制使得丘陵山区农产品和物资的田间转运难以实现高安全性的机械化作业。为此,该文研制了一种在丘陵山区田间道路上自主行驶的转运车及其视觉导航系统。该系统采用RTK-GNSS(real-timekinematic-global navigationsatellitesystem,实时动态-全球卫星导航系统)进行路网信息采集、实时定位和路径规划,利用机器视觉进行田间道路识别并提取路径跟踪线;田间道路非路口区域由机器视觉系统进行导航,路口区域采用RTK-GNSS实时定位进行导航。全局路径规划中对A*算法估价函数进行改进,将路口节点处的道路曲率及道路起伏信息引入代价函数。图像处理中强化道路上的阴影处理和信息融合,实现道路与背景的准确分割;然后将道路区域分块求取形心点,拟合后生成道路的虚拟中线作为局部路径的导航线。路径规划仿真表明,改进的A*算法能融合丘陵山地道路起伏变化的特征,规划的路径更合理。转运车自主行驶测试表明,在直线路径、多曲率复杂路径以及地形起伏路径3种工况下,自主行驶轨迹与实际道路中线的平均偏差分别为0.031、0.069和0.092 m,最大偏差分别为0.133、0.195和0.212 m;转运车沿道路中线自主行驶的平均相对误差分别为5.16%、11.5%和15.3%,满足田间道路转运车自主行驶的安全要求。 展开更多
关键词 农业机械 自动导航 机器视觉 RTK-GNSS 转运车 丘陵山区
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基于改进空洞卷积神经网络的丘陵山区田间道路场景识别 被引量：32
3
作者 李云伍 徐俊杰 +1 位作者 刘得雄 于尧 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期150-159,共10页
基于机器视觉的自主导航是智能农业机械的主要导航方式之一。丘陵山区复杂的田间道路场景,使得智能农机在田间道路上的自主导航与避障存在较大的困难。该文根据丘陵山区田间道路图像特征,将田间道路场景对象分为背景、道路、行人、植被... 基于机器视觉的自主导航是智能农业机械的主要导航方式之一。丘陵山区复杂的田间道路场景,使得智能农机在田间道路上的自主导航与避障存在较大的困难。该文根据丘陵山区田间道路图像特征,将田间道路场景对象分为背景、道路、行人、植被、天空、建筑、牲畜、障碍、水塘、土壤和杆等11类,构建了基于空洞卷积神经网络的田间道路场景图像语义分割模型。该模型包括前端模块和上下文模块,前端模块为VGG-16融合空洞卷积的改进结构,上下文模块为不同膨胀系数空洞卷积层的级联,采用两阶段训练方法进行训练。利用CAFFE深度学习框架将改进的网络模型与经典的FCN-8s网络模型进行了对比测试,并进行了道路阴影的适应性测试。语义分割测试结果表明:Front-end+Large网络的统计像素准确率、类别平均准确率以及平均区域重合度都最高,而FCN-8s网络最低;Front-end+Large网络在无阴影道路训练集和有阴影道路训练集上的平均区域重合度分别为73.4%和73.2%,对阴影干扰有良好的适应性。该文实现了丘陵山区田间道路场景像素级的预测,能为智能农业机械在田间道路上基于机器视觉的自主导航和避障奠定基础。 展开更多
关键词 农机 导航 机器视觉 田间道路 场景识别 语义分割 空洞卷积神经网络
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振动深松技术及装备研究现状分析 被引量：1
4
作者 李明生 鄢玉林 +3 位作者 谢守勇 王元俊 刘伟 李相 《拖拉机与农用运输车》 2024年第3期1-10,14,共11页
对振动深松技术的研究是为了减少振动深松机具的耕作阻力和降低能耗;将从土壤与耕作部件的作用机理等基础理论研究、振动机构设计与振动机理研究、振动深松机具设计及其作业效果的研究三个部分的国内外研究现状进行分析;归纳了近几年振... 对振动深松技术的研究是为了减少振动深松机具的耕作阻力和降低能耗;将从土壤与耕作部件的作用机理等基础理论研究、振动机构设计与振动机理研究、振动深松机具设计及其作业效果的研究三个部分的国内外研究现状进行分析;归纳了近几年振动深松技术研究的发展现状与振动深松装备的作用机理。对目前振动深松技术及装备现存问题进行了研究分析。 展开更多
关键词 振动深松 振动机构 深松机具 研究现状
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丘陵山地耕作装备发展现状及展望 被引量：3
5
作者 王元俊 李明生 +3 位作者 谢守勇 刘凡一 孙玉华 刘军 《农业工程》 2023年第9期12-19,共8页
土壤是农业发展的基础,土壤的好坏直接影响农业经济效益,受地形影响,丘陵山地耕作装备的研发发展缓慢,机械化程度低,丘陵山地耕作机械化水平严重制约我国农业的发展。归纳了国内外丘陵山地耕作装备的发展现状,包括旋耕机、微耕机、深耕... 土壤是农业发展的基础,土壤的好坏直接影响农业经济效益,受地形影响,丘陵山地耕作装备的研发发展缓慢,机械化程度低,丘陵山地耕作机械化水平严重制约我国农业的发展。归纳了国内外丘陵山地耕作装备的发展现状,包括旋耕机、微耕机、深耕机和深松机等耕作机械,针对其存在问题提出了发展建议。 展开更多
关键词 农业 丘陵山区 耕作装备 耕作方式
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基于A算法的丘陵山区田间路网路径规划 被引量：3
6
作者 王铭枫 李云伍 +1 位作者 徐俊杰 刘得雄 《江苏农业科学》 2019年第7期232-235,296,共5页
丘陵山区田间道路起伏不平,路网结构复杂,针对农业机械在丘陵山区田间道路上自动行驶的路径规划问题,提出一种基于转向约束和能耗最优的A~*路径规划算法。在采用载波相位差分(real-time kinematic,简称RTK)全球导航卫星系统(global navi... 丘陵山区田间道路起伏不平,路网结构复杂,针对农业机械在丘陵山区田间道路上自动行驶的路径规划问题,提出一种基于转向约束和能耗最优的A~*路径规划算法。在采用载波相位差分(real-time kinematic,简称RTK)全球导航卫星系统(global navigation satellite system,简称GNSS)精确采集及存储田间道路路径信息的基础上,针对道路坡度起伏大的问题,建立起伏道路的能耗计算函数,对A~*算法估价函数进行重新设计;同时,针对部分路口转向困难的问题,引入路口转向曲率进行约束判断。实地仿真结果表明,该算法能够规划出一条满足农业机械几何转向约束的能耗最优全局路径,验证了改进A~*算法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 丘陵山区 田间路网 能耗最优 A*算法 载波相位差分全球导航卫星系统(RTK-GNSS)
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丘陵山地桑叶采收机取袋机构优化设计与试验
7
作者 唐华林 李丽 +2 位作者 鲁磊 卢世博 张云峰 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期137-148,共12页
针对丘陵山地桑叶采收机收集装置自动取袋过程实现困难的问题,通过桑叶取袋装袋过程运动学分析,对取袋机构进行了优化设计与试验.首先通过分析整机结构与取袋机构工作原理,建立了取袋机构运动学分析模型;以最大横向取袋距离和取袋瞬间... 针对丘陵山地桑叶采收机收集装置自动取袋过程实现困难的问题,通过桑叶取袋装袋过程运动学分析,对取袋机构进行了优化设计与试验.首先通过分析整机结构与取袋机构工作原理,建立了取袋机构运动学分析模型;以最大横向取袋距离和取袋瞬间角度为目标,建立了优化设计模型,并开发了辅助分析设计软件,确定了取袋机构参数的取值范围;采用带基因策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对模型求解,获得最优设计参数.其次根据最优设计参数建立了三维模型,利用ANSYS进行运动学仿真分析,结果表明取袋机构末端执行器位移图像和速度曲线与设计要求一致,可满足取袋机构设计要求.最后研制出桑叶采收机与取袋机构样机,对取袋机构样机开展高速摄像试验,验证了取袋机构运动轨迹与理论仿真结果基本一致.以曲柄转速、吨口袋种类、磁吸石外圆尺寸为试验因素,取袋开袋成功率为指标开展桑叶取袋开袋正交试验,并根据最优组合进行验证试验.试验结果表明:曲柄转速为0.1 r/s、吨口袋形状与尺寸为方体550 mm、磁吸石外圆尺寸为20 mm时,取袋开袋成功率为97.50%,表明该机构能完成取袋作业,可实现桑叶采收机的取袋开袋功能. 展开更多
关键词 桑叶采收 取袋机构 连杆设计 NSGA-Ⅱ算法 取袋试验
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变量喷雾均匀性的雾量调节设计与试验
8
作者 张峰菱 马杨 +3 位作者 陈行政 柯超 王鹏 刘军 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第5期169-176,共8页
当前农药变量喷雾技术已考虑到单株作物的个体差异和区域内分布密度的变化,可有效提升农药的利用率。然而,这种技术主要集中于连续喷雾,尚未充分解决喷洒区域及其范围内的喷雾均匀性问题。针对此问题,设计一种基于幅宽调控与流量调整相... 当前农药变量喷雾技术已考虑到单株作物的个体差异和区域内分布密度的变化,可有效提升农药的利用率。然而,这种技术主要集中于连续喷雾,尚未充分解决喷洒区域及其范围内的喷雾均匀性问题。针对此问题,设计一种基于幅宽调控与流量调整相结合的离散型变量喷雾控制方法。通过摄像头采集目标图像信息,得到目标喷洒区域半径和位置信息,根据此信息控制喷药泵电机的电压,从而调整喷雾压力,并结合喷头高度调节,实现喷雾幅宽的调整,进而实现喷洒区域内雾量均匀性的调节。为验证方法的可行性,搭建变量喷雾台架试验台。台架试验结果显示,采用幅宽调整和流量调控相结合的离散调节方式,雾量分布的变异系数为16.9293%,显著优于单一调控方式的23.7640%,表明变量喷雾技术能有效改善喷洒区域内的雾量分布均匀性。为进一步验证方法的实用性,开展以蚕豆植株为试验对象的田间试验。田间试验表明,在一定范围内改变直流电机占空比、调整喷雾压力可提高喷雾分布均匀性,当喷雾压力达到0.5 MPa时,雾滴平均覆盖率为29.67%,沉积率为23.6%,符合预期效果。 展开更多
关键词 变量喷雾 分布均匀性 目标喷洒区域 幅宽 流量
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基于CFD的果园喷雾机风送系统结构设计与试验
9
作者 李震 李云伍 +2 位作者 宋锐 何烨 黄祥飞 《西南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期199-212,共14页
针对传统风送喷雾机风送系统性能差导致风送距离短、风场分散的问题,设计了一种适用于多风机喷雾机的风送系统。通过将喷雾机作业参数与置换原则和末速度原则结合,对轴流风机关键部件进行了设计。基于CFD技术以出风口直径、渐缩筒长度... 针对传统风送喷雾机风送系统性能差导致风送距离短、风场分散的问题,设计了一种适用于多风机喷雾机的风送系统。通过将喷雾机作业参数与置换原则和末速度原则结合,对轴流风机关键部件进行了设计。基于CFD技术以出风口直径、渐缩筒长度和导流叶数目为影响因素设计单因素和多因素试验,结果表明,风筒参数对出风口最大风速的影响由大到小依次为:出风口直径、导流叶数目、渐缩筒长度;风送系统最优参数组合为:出风口直径为112 mm,渐缩筒长度为177.4 mm,导流叶数目为5片。在仿真基础上制作试验台开展性能试验可得,风机转速为5000 r/min时,风送距离在0~2.5 m范围内的风速均大于4 m/s,满足末速度要求;风机转速大于4500 r/min时,射流扩展边界较大,满足远距离作业幅宽要求,可为果园喷雾机风送系统的结构设计优化提供参考。 展开更多
关键词 果园喷雾机 风送系统 计算流体力学 响应面法 射流扩展边界
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农用小型汽油机起动过程缸内燃烧异常对启动电流的影响研究
10
作者 刘鸿瑞 杨思存 +3 位作者 张九通 唐维东 蒋猛 王丽红 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第4期278-284,共7页
针对农用小型汽油机缸内燃烧异常导致起动困难甚至无法起动的问题,基于自行搭建的农用小型汽油机试验平台,研究缸内燃油混合气浓度过高、燃油混合气浓度过稀和气缸漏气在标准条件下对农用小型汽油机启动电流的影响和波形变化分析。结果... 针对农用小型汽油机缸内燃烧异常导致起动困难甚至无法起动的问题,基于自行搭建的农用小型汽油机试验平台,研究缸内燃油混合气浓度过高、燃油混合气浓度过稀和气缸漏气在标准条件下对农用小型汽油机启动电流的影响和波形变化分析。结果表明:试验汽油机起动过程燃油混合气浓度、气缸漏气量与启动电流波形具有显著相关性。喷油量的增加使燃油混合气浓度增高,试验汽油机启动电流时长显著缩短,缩短幅度为21.2%~68.7%,在盘车稳态阶段,启动电流数值增大14.9%~21.7%;相反,起动阶段调节阻风门增加进气量,燃油混合气浓度随进气量的增加而降低,试验汽油机启动电流时长逐渐增加,分别增加46.8%、144.9%至启动失败。同时,逐渐增加试验汽油机气缸漏气量,试验汽油机启动电流时长增加,分别增加9.6%、17.5%、41.9%至启动失败,盘车稳态阶段的启动电流数值较正常起动减小3~5 A。 展开更多
关键词 农用汽油机 起动困难 启动电流 缸内燃烧
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黄连收获机根茎分离装置设计与试验
11
作者 李海洪 陈迅 +2 位作者 赵世龙 姚亮华 曾百功 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第9期64-71,共8页
针对目前人工收获黄连劳动强度大、效率低、成本高等问题,设计一种黄连收获机根茎分离装置,该装置主要由夹持输送机构和切割机构组成。考虑黄连物理参数及作业过程中的运动学与力学特性,采用柔性平带的夹持输送方式降低伤茎率,保证切割... 针对目前人工收获黄连劳动强度大、效率低、成本高等问题,设计一种黄连收获机根茎分离装置,该装置主要由夹持输送机构和切割机构组成。考虑黄连物理参数及作业过程中的运动学与力学特性,采用柔性平带的夹持输送方式降低伤茎率,保证切割质量和收获效率;采用定刀支撑、圆盘割刀进行茎秆切割,达到高切净率、低伤根率的作业要求。基于根茎分离装置作业过程运动分析与单因素预试验,以主动带轮转速和圆盘割刀转速为试验因素,根部合格率和茎秆切净率为评价指标,通过二元二次回归正交试验,对根部合格率和茎秆切净率进行响应曲面分析。通过多目标优化获得最优工作参数组合:圆盘割刀转速为1150 r/min,主动带轮转速为92 r/min。验证试验表明,根部平均合格率为89.60%,茎秆平均切净率为91.20%,整体合格率为90.73%。 展开更多
关键词 黄连机械化收获 根茎分离装置 夹持输送装置 切割装置
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丘陵山地移栽机自动调平系统设计与试验 被引量：9
12
作者 柯超 谢守勇 +2 位作者 邓成志 刘凡一 刘军 《中国农机化学报》 北大核心 2023年第8期17-26,共10页
针对丘陵山地移栽机车身在移栽时容易发生倾斜导致移栽效果差的问题,设计一种由状态测量单元、单片机嵌入式系统、电动传动系统组成的移栽机车身自动调平控制系统。首先,综合考虑位置误差调平和角度误差调平优劣势,提出一种多传感器耦... 针对丘陵山地移栽机车身在移栽时容易发生倾斜导致移栽效果差的问题,设计一种由状态测量单元、单片机嵌入式系统、电动传动系统组成的移栽机车身自动调平控制系统。首先,综合考虑位置误差调平和角度误差调平优劣势,提出一种多传感器耦合调平策略。其次,采用模糊PID控制器对执行机构中的电动推杆进行控制,并利用卡尔曼滤波器滤除移栽机底盘所受到的发动机振动干扰。然后,通过MATLAB/Simulink对所设计的模糊PID控制器及卡尔曼滤波器进行仿真分析。仿真结果表明,在相同初始参数条件下,模糊PID控制相较于传统PID具有更好的控制性能,系统调节时间缩短62.86%,上升时间缩短47.64%,峰值时间缩短45.54%,最大超调量减少12.23%。卡尔曼滤波器能有效抑制干扰和抖动信号。最后,对车身自动调平控制系统进行静态试验和动态试验。试验结果表明,当车身倾斜角在-8°~8°范围内时,该自动调平系统的调节时间小于3.5 s,最大调平误差小于0.5°。当移栽机以3.6 km/h的速度行驶时,在起伏较大的路面下车身倾斜角控制在±3°以内,起伏较小的路面下车身倾斜角基本维持在0°,调平速度较快,效果较好,对提高移栽机的移栽效果具有重要意义。 展开更多
关键词 移栽机 自动控制 调平系统 卡尔曼滤波 模糊PID
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面向农业机械的惯性摆式俘能器特性研究与试验验证 被引量：1
13
作者 李守太 李云伍 +5 位作者 张丽 石志鸣 孙玉华 谢守勇 杨明金 高鸣源 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期45-54,共10页
俘能器可以俘获农业机械振动产生的能量并供电传感器。该研究设计并制作了一种惯性摆式振动俘能器,以配重块质量、惯性摆半径、不同激励振幅为控制变量,以俘能器输出峰值电压为优化目标,研究了俘能器的能量俘获特性。试验结果表明:俘能... 俘能器可以俘获农业机械振动产生的能量并供电传感器。该研究设计并制作了一种惯性摆式振动俘能器,以配重块质量、惯性摆半径、不同激励振幅为控制变量,以俘能器输出峰值电压为优化目标,研究了俘能器的能量俘获特性。试验结果表明:俘能器能量收集能力与正弦激励幅值和惯性摆半径正相关;当俘能器惯性摆半径R较小的情况下(R=30 mm),俘能器能量俘获能力与其配重块质量正相关;当俘能器惯性摆半径R较大的情况下(R=60 mm),俘能器能量俘获能力与其配重块质量无明显相关关系。惯性摆半径为30mm,且安装配重块(40g)的俘能器在实测农业机械振动谱激励下可产生4.2 V的峰值电压输出,验证了其能够为储能设备供电(>1 V)的可行性。整流后的俘能器能够带动传感器负载(驱动电压为1.5 V的温湿度计)正常工作,显示了其实用性。俘能器在牧草收割机不同安装位置下的性能试验表明其安装环境适应性好,可以安装在农业机械典型振动部位,如工作部件、底盘、悬架、驾驶室和储货仓。为了得到更优的能量俘获性能,应优先考虑安装在振动较强的部位。该研究可促进农业机械传感器和执行器的无源化进程,符合未来智能农机的发展需求。 展开更多
关键词 振动 农业机械 随机路谱 正弦激励 惯性摆式 俘能器
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基于机器学习的空气源热泵干燥能耗回归预测 被引量：7
14
作者 杨仕 陈维汉 +5 位作者 杨明金 张原 李守太 蒲应俊 杨玲 宋卫东 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期41-51,共11页
为了降低空气源热泵干燥过程能耗,研究了空气源热泵干燥能耗特性,采用多元线性回归模型(multivariate linear regression model, MLRM)和BP神经网络(back propagation neural network, BPNN)模型来预测干燥工艺能耗。在分析干燥能耗影... 为了降低空气源热泵干燥过程能耗,研究了空气源热泵干燥能耗特性,采用多元线性回归模型(multivariate linear regression model, MLRM)和BP神经网络(back propagation neural network, BPNN)模型来预测干燥工艺能耗。在分析干燥能耗影响特征参数的基础上,提出将干燥工艺过程进行切分处理的方法以降低数据获取难度。选取烘房设定温度、烘房设定湿度、烘房初始温度、烘房初始湿度、环境平均温度、环境平均湿度、物料质量和初始含水率8个特征参数作为模型输入,能耗和物料结束含水率作为模型输出。使用MLRM模型、BPNN模型和其他机器学习模型进行能耗预测,MLRM模型对能耗拟合的决定系数为0.739,对物料结束含水率拟合的决定系数为0.931;BPNN模型使用Sigmoid函数作为激活函数时对能耗拟合的决定系数最高,为0.828,使用Identity函数作为激活函数时对物料结束含水率拟合的决定系数最高,为0.942,拟合效果优于其他机器学习模型,能够满足实际生产需求。以复水豌豆为干燥对象设计加载物料65 kg、持续时间4 h的完整变温变湿干燥工艺进行验证试验,结果表明:试验总能耗为15.066 kW·h,MLRM模型和BPNN模型的预测总能耗分别为14.476 kW·h、15.183 kW·h,预测精度分别为96.08%、99.23%;试验结束含水率为8.541%,MLRM模型和BPNN模型的预测结束含水率分别为9.560%、8.889%,预测精度分别为88.07%、95.93%。该研究提出了一种使用MLRM模型和BPNN模型对空气源热泵干燥能耗进行分段精准预测的有效手段,对于优化干燥工艺和降低干燥能耗具有实际意义。 展开更多
关键词 热泵干燥 能耗模型 回归预测 机器学习 工艺切分
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旋转剪切式青花椒采摘装置设计与试验 被引量：5
15
作者 杨玲 张原 +5 位作者 何志远 李守太 蒲应俊 陈维汉 杨仕 杨明金 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期72-83,共12页
针对基于“下桩”采摘方法的青花椒采摘设备存在喂入困难、易堵塞而造成采摘效率低的问题,该研究设计了一种旋转剪切式青花椒采摘装置。首先基于花椒枝物理、力学特性确定旋转剪切式青花椒采摘过程包括花椒枝旋转驱动、花椒枝导向喂入... 针对基于“下桩”采摘方法的青花椒采摘设备存在喂入困难、易堵塞而造成采摘效率低的问题,该研究设计了一种旋转剪切式青花椒采摘装置。首先基于花椒枝物理、力学特性确定旋转剪切式青花椒采摘过程包括花椒枝旋转驱动、花椒枝导向喂入和剪切采摘,剪切采摘功能由往复式切割器实现。并设计双动刀往复式切割器及其传动机构,确定了剪切采摘装置的结构和运动参数。进一步地,运用ANSYS/LS-DYNA构建花椒枝剪切仿真模型,确定最优齿形参数为:刀齿切割角20°,刀齿刃角50°,刀齿厚度2.5 mm,该条件下峰值切割力为3.739 N。最后通过单因素试验确定了花椒枝喂入角度、花椒枝喂入速度、花椒枝旋转速度的取值范围分别为40°~60°、20~40 mm/s、20~40 r/min;并采用BoxBehnken设计法制定三因素二次回归正交组合试验方案,运用Design-Expert 12对试验结果进行方差分析和响应面分析,得到旋转剪切式青花椒采摘装置的最优工作参数为:花椒枝喂入角度55°,花椒枝喂入速度33.21 mm/s,花椒枝旋转速度30 r/min;通过试验验证得出在最优工作参数下,单人单枝喂入时青花椒平均采摘效率为10.95 kg/h,平均采净率为95.57%,平均伤果率为12.87%。研究结果可为青花椒采摘机的研发提供技术参考。 展开更多
关键词 农业机械 优化 有限元分析 青花椒采摘 下桩采摘法 剪切采摘装置
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基于S变换双阈值法的汽车零部件载荷谱加速编辑 被引量：3
16
作者 姚凌云 林勇杰 李丽 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期215-220,共6页
针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S... 针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S变换双阈值编辑法与S变换编辑法编辑的加速谱的统计参数、功率谱密度、穿级计数和疲劳仿真结果。研究结果表明,S变换双阈值编辑法可明显压缩原始载荷时间,且其压缩效率高于S变换编辑法,转向节的疲劳损伤和寿命分析误差更小,适用于汽车零部件载荷谱加速编辑研究。 展开更多
关键词 S变换 最大幅值谱 双阈值 疲劳计算 载荷谱加速编辑
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基于模型预测控制的静液压变速器转速控制研究 被引量：1
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作者 姚丽萍 陈阳 +3 位作者 戴卓辰 张军辉 李明生 谢守勇 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期188-199,共12页
为提高静液压变速器(HST)控制系统的自适应性和鲁棒性,结合模型预测控制(MPC)与粒子群优化(PSO)算法对HST转速控制性能进行仿真和实验研究.首先,基于状态扩展空间方程建立HST的预测模型,引入PSO确定MPC的最佳超参数,获得综合性能指标最... 为提高静液压变速器(HST)控制系统的自适应性和鲁棒性,结合模型预测控制(MPC)与粒子群优化(PSO)算法对HST转速控制性能进行仿真和实验研究.首先,基于状态扩展空间方程建立HST的预测模型,引入PSO确定MPC的最佳超参数,获得综合性能指标最佳的模型预测控制器模型.然后,对HST进行阶跃响应与加减速控制仿真,同时搭建静液压传动实验平台对模型预测控制HST的可行性进行验证.结果表明:在阶跃响应和期望转速突变条件下,模型预测控制HST的输出转速均在较短时间内稳定在期望转速附近,且超调量最大不超过5%,具有较好的静态特性.期望转速突变时,MPC亦能快速准确地调控变量泵的排量,使马达转速迅速达到新的稳定状态,且调控过程的转速波动较小.所得实验结果与仿真结果一致,表明MPC在HST转速控制方面具有可行性.最后,针对更为复杂的工况(变化的输入功率、多变的期望转速以及突变的外部负载),采用仿真手段研究了MPC对HST的转速控制性能.结果表明:在复杂工况下,MPC亦能使HST具有较好的静动态特性,其转速波动得到有效降低,马达输出转速能稳定在期望值附近. 展开更多
关键词 模型预测控制 粒子群优化算法 静液压变速器 转速控制
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大豆玉米带状种植模式下玉米摘穗机设计与试验 被引量：1
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作者 王鹏 谢守勇 +3 位作者 李明生 陈行政 张小亮 刘伟 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第2期7-12,70,共7页
针对丘陵山区大豆玉米带状种植模式的玉米果穗收获有机难用、无机可用的现状,设计一款自走式小型玉米摘穗机。该机采用纵卧式摘穗辊实现果穗摘取,并通过输送装置收集装袋;采用“Y”型布局的L型小甩刀实现茎秆粉碎。对摘穗过程进行动力... 针对丘陵山区大豆玉米带状种植模式的玉米果穗收获有机难用、无机可用的现状,设计一款自走式小型玉米摘穗机。该机采用纵卧式摘穗辊实现果穗摘取,并通过输送装置收集装袋;采用“Y”型布局的L型小甩刀实现茎秆粉碎。对摘穗过程进行动力学分析、对粉碎过程进行静力学分析,确定其核心装置设计参数并进行样机试制。以茎秆粉碎长度合格率、果穗损失率、籽粒破碎率为试验指标进行田间试验,来验证该机设计的合理性。试验表明:在生产率为0.8 hm^(2)/d、果穗籽粒含水率为26.38%、茎秆含水量为71.25%的条件下进行试验,茎秆粉碎长度合格率为92.4%、果穗损失率为2.06%、籽粒破碎率为0.61%。该机设计各项指标符合国家相关标准,能够满足丘陵山地地区玉米机械化收获需求。 展开更多
关键词 摘穗 茎秆粉碎 甩刀 玉米 大豆玉米带状种植
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鱼尾型搅拌桨设计及在羧甲基纤维素钠溶液中的应用 被引量：2
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作者 商新月 韩定强 +4 位作者 舒雷 杨明金 邹祥 杨玲 蒲应俊 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期147-158,共12页
搅拌桨是生物反应器的核心部件,直接影响反应釜内流体的搅拌混合和气液分散性能.基于双色刺尻鱼(Centropyge Bicolor)尾鳍轮廓特征和仿生学原理,设计了一种鱼尾型搅拌桨—FT桨(Fishtail Turbine),应用于羧甲基纤维素钠(CMC)溶液的搅拌... 搅拌桨是生物反应器的核心部件,直接影响反应釜内流体的搅拌混合和气液分散性能.基于双色刺尻鱼(Centropyge Bicolor)尾鳍轮廓特征和仿生学原理,设计了一种鱼尾型搅拌桨—FT桨(Fishtail Turbine),应用于羧甲基纤维素钠(CMC)溶液的搅拌混合操作.结合计算流体动力学(CFD)和粒子图像测速(PIV)技术,研究了FT桨在纯水、 CMC溶液中的搅拌混合和气液分散性能,并与传统RT桨(Rushton Turbine)进行了对比.结果表明:(1)对于单相流,与RT桨相比,FT桨能增大流场速度、湍动能作用区域;搅拌纯水、 0.25%CMC溶液、 0.5%CMC溶液时,湍动能最大值分别增加39.47%、 23.33%、 18.31%,平均增加31.03%.(2)对于气液两相流,与RT桨相比,FT桨能增大高气含率区域,促进气液分散;搅拌气液两相纯水、 0.25%CMC溶液、 0.5%CMC溶液时,总体气含率分别相对增加8.62%、 9.19%、 2.58%,平均相对增加5.94%,搅拌功耗分别降低4.58%、 4.54%、 4.98%,平均降低4.70%.与RT桨相比,FT桨搅拌CMC溶液具有更优的搅拌混合和气液分散性能,应用前景广阔. 展开更多
关键词 鱼尾型搅拌桨 羧甲基纤维素钠 搅拌混合 气液分散 仿生 计算流体动力学
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青花椒田间场景分割与导航线提取方法 被引量：2
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作者 陈子文 杨宇帆 +3 位作者 张海腾 李聪 蒲应俊 杨明金 《农业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第23期217-226,共10页
精准分割青花椒田场景并提取导航路径,使农机能够自主行进,是青花椒机械化智能作业的重要环节。该研究对重庆市江津区3个青花椒种植示范基地青花椒不同生长阶段进行田间图像采集,并进行数据增强,构建青花椒田间场景数据集。针对青花椒... 精准分割青花椒田场景并提取导航路径,使农机能够自主行进,是青花椒机械化智能作业的重要环节。该研究对重庆市江津区3个青花椒种植示范基地青花椒不同生长阶段进行田间图像采集,并进行数据增强,构建青花椒田间场景数据集。针对青花椒田间场景复杂的问题,提出一种对道路、树干、树冠、天空及背景5类场景进行语义分割的轻量化网络——Mobile-Unet,该网络以U-Net为基础语义分割网络,采用MobileNetV2对U-Net特征提取网络进行替换,并将改进的MobileNetV28层5次下采样结构与U-Net网络结构相匹配,使用LeakyReLU激活函数避免训练过程中神经元死亡的问题。基于青花椒田场景分割结果,提出基于道路和树干双重特征的导航线提取方法。试验表明,使用数据增强和Dice Loss损失函数可以明显提升模型预测精度;相比Fast-Unet和BiseNet轻量网络Mobile-Unet在测试集上可获得更高的分割精度,像素准确率、类别平均像素准确率和平均交并比分别为91.15%、83.34%和70.51%,相较于U-Net,识别精度略有下降,但模型复杂度得到明显改善,内存占用量下降92.17%,推理速度提升近9倍。对100张测试集图片进行导航线提取试验,与仅基于道路特征导航线提取方法相比,道路和树干双重特征提取成功率由76%上升至91%,基于道路和树干特征提取导航线的平均航偏角偏差分别为2.6°和6.7°,满足田间导航的精度要求。研究结果可为青花椒田间视觉导航算法的研究提供有效参考。 展开更多
关键词 深度学习 语义分割 青花椒田 自动导航 机械化
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