油菜毯状苗联合移栽机株距控制系统设计及验证

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作者 刘浩 汤庆 +4 位作者 钱勇 黄鸣辉 吴洋 宋哲文 刘远 《中国油料作物学报》 北大核心 2025年第3期700-706,共7页

油菜毯状苗联合移栽机由拖拉机PTO(动力输出)驱动,因PTO为恒速,栽植速度与作业速度不能实时匹配,造成移栽株距不稳定,影响油菜栽植质量。为了提高株距稳定性,基于RTK(实时动态差分)卫星导航定位差分技术精准测量作业速度,设计了集成式... 油菜毯状苗联合移栽机由拖拉机PTO(动力输出)驱动,因PTO为恒速,栽植速度与作业速度不能实时匹配,造成移栽株距不稳定,影响油菜栽植质量。为了提高株距稳定性,基于RTK(实时动态差分)卫星导航定位差分技术精准测量作业速度,设计了集成式电液比例控制液压系统,通过系统调试得出控制参数:Kc=15,Kp=0.5,Ki=0.15,Kd=0.05。对回归模型优化可知,在设计株距167.85 mm,作业速度3.21 km/h的时候,株距变异系数的预测值为3.06%。验证试验结果表明,在优化后的参数条件下,株距变异系数平均值为3.21%,与预测值误差仅为4.7%。说明所建立的模型与实际情况较为吻合,采用CCD法(中心组合设计法)对株距变异系数的预测结果是准确可靠的。 展开更多

关键词 油菜毯状苗联合移栽机 株距控制 实时动态差分(RTK) 电液比例液压控制系统

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联合收获机螺旋交错排布式脱粒滚筒设计与试验

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作者 江涛 李海同 +3 位作者 黄鸣辉 张敏 金梅 关卓怀 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期314-324,共11页

针对履带式谷物联合收获机脱粒滚筒对物料打击力度大、脱出物细碎化程度高,导致清选筛面杂余多易堆积,影响籽粒透筛,造成清选损失率高以及功率消耗大等问题,通过优化齿杆及脱粒元件的结构和排布,设计了螺旋交错排布式脱粒滚筒,减少了滚... 针对履带式谷物联合收获机脱粒滚筒对物料打击力度大、脱出物细碎化程度高,导致清选筛面杂余多易堆积,影响籽粒透筛,造成清选损失率高以及功率消耗大等问题,通过优化齿杆及脱粒元件的结构和排布,设计了螺旋交错排布式脱粒滚筒,减少了滚筒载荷波动,降低了脱粒元件对物料的冲击强度,有利于减少物料的破碎和断裂。通过离散元仿真试验与台架试验分析了脱出物籽粒分布规律,对比分析了茎秆在原机滚筒和所设计螺旋滚筒内的运移速度以及滚筒受到的扭矩。仿真试验结果表明,当滚筒转速为750 r/min时,茎秆在所设计螺旋滚筒内的运移速度提升23.5%,更利于物料向后输送,平均扭矩下降29.2%,且扭矩波动变化更小,脱粒作业稳定性更好。田间对比试验结果表明,所设计螺旋滚筒脱出物茎秆断裂和细碎化程度更低,减轻了筛面负荷,提升了籽粒透筛概率,清选损失率平均降低22.8%。在相同作业条件下,配置螺旋滚筒的联合收获机平均油耗下降18.1%。仿真试验与田间对比试验结果表明,所设计的螺旋交错排布式脱粒滚筒有助于减少作业损失,提升作业效率,降低脱粒功耗,能够满足履带式联合收获机高效低损低功耗的作业需求。 展开更多

关键词 联合收获机 脱粒滚筒 螺旋交错排布式

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基于鲁棒自适应的减震阻尼器试验台加载位移跟踪控制 被引量：3

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作者 张钰琦 刘凯磊 +2 位作者 强红宾 康绍鹏 陈茂泽 《液压与气动》 北大核心 2024年第5期24-33,共10页

减震阻尼器是用于建筑、桥梁、风电、管道等领域减震的核心零部件,减震阻尼器试验台是测试减震阻尼器动/静态特性的试验装置。针对减震阻尼器试验台在位移加载时实际位移与期望位移跟踪误差较大的问题,建立试验台液压伺服位移控制系统... 减震阻尼器是用于建筑、桥梁、风电、管道等领域减震的核心零部件,减震阻尼器试验台是测试减震阻尼器动/静态特性的试验装置。针对减震阻尼器试验台在位移加载时实际位移与期望位移跟踪误差较大的问题,建立试验台液压伺服位移控制系统数学模型,设计鲁棒自适应控制器,并基于李雅普诺夫理论验证控制器的稳定性,提出一种基于鲁棒自适应的位移跟踪控制方法。搭建Simulink与AMESim联合仿真模型,对试验台电液伺服系统的控制方法进行仿真分析;搭建试验台并对比验证鲁棒自适应控制器与传统PID控制器的控制性能。结果表明:鲁棒自适应控制器具有较强的抗干扰能力,跟踪误差较PID控制器减少了55%,响应速度提高了66.7%,较大程度提高了试验台加载系统的位移跟踪控制精度。 展开更多

关键词 减震阻尼器 电液伺服系统 鲁棒自适应 位移跟踪控制

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重载液压缸动态位移信号的自适应滤波器设计 被引量：4

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作者 丁兆轩 刘凯磊 +3 位作者 强红宾 康绍鹏 朱勇 殷鹏龙 《机床与液压》 北大核心 2024年第7期110-116,共7页

为了能够在大型减震阻尼器性能测试试验中更好反馈试验台的重载液压缸动态位移变化信息,从而真实模拟大型减震阻尼器所需振动激励信号,进而获得更好的特性参数,对比传统变步长LMS算法,根据试验台重载液压缸实际振动的加载工况,在预期参... 为了能够在大型减震阻尼器性能测试试验中更好反馈试验台的重载液压缸动态位移变化信息,从而真实模拟大型减震阻尼器所需振动激励信号,进而获得更好的特性参数,对比传统变步长LMS算法,根据试验台重载液压缸实际振动的加载工况,在预期参考信号不可知的情况下,通过小波变换对原始信号进行拟合,并使用MATLAB建立误差与步长之间的非线性函数表达式,提出一种基于小波变换的LMS自适应滤波器,最后通过LabVIEW编写了测控程序进行了试验。试验结果表明,相较于传统变步长LMS算法,基于小波变换的自适应滤波器收敛速度更快、稳态误差更小且跟踪能力更强,在实际应用中,相较于其他类型滤波器具有更好的滤波效果。 展开更多

关键词 动态位移 小波变换 自适应滤波 稳态误差

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基于反步法控制器的双缸液压系统同步运动控制研究 被引量：3

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作者 刘海星 刘凯磊 +2 位作者 强红宾 康绍鹏 殷鹏龙 《机床与液压》 北大核心 2024年第2期168-174,共7页

由于锻造液压机受到诸多内在、外在因素的影响,使得其双缸同步控制精度不满足工况需求。针对此问题,以传统双缸同步控制系统为研究对象,建立液压缸位置控制系统运动学模型,结合Lyapunov稳定性理论,设计反步法控制器,并且应用于并联同步... 由于锻造液压机受到诸多内在、外在因素的影响,使得其双缸同步控制精度不满足工况需求。针对此问题,以传统双缸同步控制系统为研究对象,建立液压缸位置控制系统运动学模型,结合Lyapunov稳定性理论,设计反步法控制器,并且应用于并联同步控制结构中;分别搭建基于反步法控制器和PID控制器的双缸同步控制系统AMESim与Simulink联合仿真模型,并进行联合仿真。结果表明:与PID控制器相比,从阶跃响应方面看,反步法控制器最大同步误差减小了62.3%,调定时间减少了26.96%;从正弦跟踪能力方面看,反步法控制器滞后性显著降低,并且能够满足双缸同步控制要求。 展开更多

关键词 双缸液压系统 运动学模型 反步法控制器 同步控制 联合仿真

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挖掘机自动挖掘轨迹规划与动态优化控制 被引量：2

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作者 周有明 刘凯磊 +2 位作者 殷鹏龙 康绍鹏 强红宾 《机床与液压》 北大核心 2024年第6期145-152,共8页

以挖掘机为研究对象,建立挖掘机工作装置运动学和动力学数学模型,通过五次多项式插值方法将运动轨迹离散,采用MATLAB编写离散运动轨迹程序并将其计算结果与ADAMS仿真结果进行对比,最终确定动力学模型参数;其次,建立基于动力学模型的Simu... 以挖掘机为研究对象,建立挖掘机工作装置运动学和动力学数学模型,通过五次多项式插值方法将运动轨迹离散,采用MATLAB编写离散运动轨迹程序并将其计算结果与ADAMS仿真结果进行对比,最终确定动力学模型参数;其次,建立基于动力学模型的Simulink和ADAMS联合仿真模型,在动态控制中采用PD控制方法,进行轨迹规划联合仿真并试验。结果表明:基于动力学模型的运动轨迹控制方法可以有效避免始末位置和液压缸输出力变化的突变,采用动态控制中的PD控制方法,得到的收敛趋势相较于未优化的要收敛近50%;液压缸输出力变化稳定,其误差在5%附近,提升了自动挖掘运动轨迹控制精度。 展开更多

关键词 挖掘机 运动学模型 轨迹规划 动力学模型 动态控制

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基于模型参考自适应的电液负载模拟器主动加载力控制研究

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作者 钟海防 刘凯磊 +3 位作者 强红宾 康绍鹏 陈茂泽 张钰琦 《机床与液压》 北大核心 2024年第15期88-94,共7页

针对电液负载模拟器在主动加载过程中参数不确定、非线性、易受到外部干扰等导致控制精度较低的问题,提出一种基于模型参考自适应的主动加载力控制方法。根据电液负载模拟器加载系统的工作原理,建立系统的数学模型,通过对参数模型辨识... 针对电液负载模拟器在主动加载过程中参数不确定、非线性、易受到外部干扰等导致控制精度较低的问题,提出一种基于模型参考自适应的主动加载力控制方法。根据电液负载模拟器加载系统的工作原理,建立系统的数学模型,通过对参数模型辨识得到系统的传递函数,设计模型参考自适应控制器,并基于李雅普诺夫理论验证控制器的稳定性。最后,通过AMESim和Simulink联合仿真模型对提出的控制方法进行分析。仿真结果表明:与传统PID控制器相比,在不同加载力指令下,模型参考自适应控制器显著提升了加载系统的控制精度和响应速度,加载力误差控制在0.6%以内,有效抑制了外部干扰。 展开更多

关键词 主动加载力 模型参考自适应控制 参数模型辨识 负载模拟器

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基于模型参考自适应控制的挖掘机动臂控制特性研究

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作者 陈茂泽 刘凯磊 +3 位作者 强红宾 康绍鹏 钟海防 张钰琦 《机床与液压》 北大核心 2024年第24期27-34,共8页

针对非线性因素导致的挖掘机动臂自动挖掘时位置控制不稳定的问题,提出一种添加扩展状态观测器的模型参考自适应抑制干扰的方法。建立动臂的电液控制数学模型,搭建仿真模型,采集优秀的控制曲线进行参数辨识,得到具体的传递函数,并以此... 针对非线性因素导致的挖掘机动臂自动挖掘时位置控制不稳定的问题,提出一种添加扩展状态观测器的模型参考自适应抑制干扰的方法。建立动臂的电液控制数学模型,搭建仿真模型,采集优秀的控制曲线进行参数辨识,得到具体的传递函数,并以此传递函数作为参考模型。针对不确定的干扰引入扩展状态观测器,并将被控对象的不确定性和外部扰动等同于总扰动。使用遗传粒子群优化算法对控制参数进行优化,最后进行仿真和实验验证。仿真和实验结果表明:相比普通的模型参考自适应控制,使用GAPSO和ESO的模型参考自适应控制的精度、抗干扰能力以及稳定性有很大提升。 展开更多

关键词 模型参考自适应 扩展状态观测器 参数辨识 动臂 遗传粒子群优化

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负载口独立控制系统主被动加载试验台振动特性分析 被引量：4

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作者 陶扬 刘凯磊 +3 位作者 康绍鹏 强红宾 王友定 郭言 《液压与气动》 北大核心 2022年第6期63-71,共9页

主被动加载试验台是对负载口独立控制系统进行主动和被动控制性能试验测试的关键设备。为了分析试验台加载过程中加载力对试验台的振动特性的影响,采用有限元网格划分软件Hypermesh对试验台整机进行了网格划分,定义了材料属性,并通过有... 主被动加载试验台是对负载口独立控制系统进行主动和被动控制性能试验测试的关键设备。为了分析试验台加载过程中加载力对试验台的振动特性的影响,采用有限元网格划分软件Hypermesh对试验台整机进行了网格划分,定义了材料属性,并通过有限元仿真软件ANSYS Workbench对主被动加载试验台分别进行了静力学分析、模态分析、位移谐响应分析和加速度谐响应分析。仿真结果表明:从试验台的振动过程中的固有频率变化、振幅变化、位移响应分布、加速度响应分布、振动传动路径等可知,主被动试验台在加载试验中,将加载力的频率控制在35 Hz以内,可以避免由于加载而产生的试验台共振现象。 展开更多

关键词 加载试验台 振动 模态分析 谐响应分析

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基于负载口独立控制的挖掘机动臂系统节能研究 被引量：4

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作者 王友定 刘凯磊 +3 位作者 康绍鹏 强红宾 殷鹏龙 陶扬 《机床与液压》 北大核心 2023年第7期164-170,共7页

针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械... 针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械动力学仿真软件ADAMS和液压系统仿真软件AMESim,分别建立传统动臂液压系统和基于负载口独立控制的动臂液压系统联合仿真模型,并对2种动臂液压系统在主动型负载工况缩回工况进行联合仿真分析。仿真结果表明:2种动臂液压系统都能获得较为线性的活塞杆运动速度,而且与传统动臂液压系统相比,基于负载口独立控制的动臂液压系统的势能利用率明显提高,提高了约44.3%。 展开更多

关键词 挖掘机动臂 负载口独立控制 联合仿真 势能利用率

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采用优先数系排布的非等距轴流风扇性能研究 被引量：1

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作者 王刚锋 樊一涛 +1 位作者 刘晓辉 王剑 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2022年第2期67-72,共6页

冷却风扇噪声是振动压路机的主要噪声源之一,对其降噪需求日益迫切。以某型号振动压路机冷却风扇为研究对象,利用大涡模拟法和声比拟法进行流场数值模拟和频谱分析,对比均布、无规则非均布和优先数系排布条件下的风扇性能,重点研究不同... 冷却风扇噪声是振动压路机的主要噪声源之一,对其降噪需求日益迫切。以某型号振动压路机冷却风扇为研究对象,利用大涡模拟法和声比拟法进行流场数值模拟和频谱分析,对比均布、无规则非均布和优先数系排布条件下的风扇性能,重点研究不同叶片排布方式对风扇气动性能、流场特性及噪声特性的影响。结果表明:相比均布风扇,非均布结构对离散噪声有弱化峰值和移频作用;无规则非均布和公比过高优先数系排布易导致流场紊乱;选取公比合理的优先数系排布可在保证风扇气动性能和流场特性基础上,起到明显降噪效果,其中1.03公比条件下效果最佳,其总声压级平均降低3.28 dB。研究结果可为工程机械轴流风扇设计及其降噪方法研究提供一定参考。 展开更多

关键词 振动与波 轴流风扇 噪声特性 流场分析 气动性能 非等距叶片 优先数系

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基于区域规划法的泵车臂架系统反解算法及自动浇筑轨迹 被引量：2

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作者 刘凯磊 刘荣升 +2 位作者 康绍鹏 强红宾 陶扬 《机床与液压》 北大核心 2022年第13期42-47,共6页

以五节臂混凝土泵车为研究对象,根据串联机器人理论,建立混凝土泵车臂架系统的D-H矩阵,并进行臂架系统运动学正解分析。提出基于区域规划法的泵车臂架系统末端的反解算法。对混凝土泵车臂架系统工作空间内的直线浇筑轨迹进行规划,并对2... 以五节臂混凝土泵车为研究对象,根据串联机器人理论,建立混凝土泵车臂架系统的D-H矩阵,并进行臂架系统运动学正解分析。提出基于区域规划法的泵车臂架系统末端的反解算法。对混凝土泵车臂架系统工作空间内的直线浇筑轨迹进行规划,并对2种典型的轨迹进行反解计算。结果表明:基于区域规划法的泵车臂架系统反解算法简化了臂架反解运算过程,且反解唯一、计算量小、实时性高,易于在工程机械运动控制器上实现。 展开更多

关键词 反解算法 泵车臂架 自动浇筑 区域规划

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阻尼器测试试验台的新变步长LMS自适应滤波器设计 被引量：1

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作者 丁兆轩 刘凯磊 +1 位作者 强红宾 康绍鹏 《南方农机》 2023年第21期31-34,共4页

【目的】提升阻尼器测试试验台的控制品质,进而得到更好的被测阻尼器参数曲线,需要对试验台反馈数据进行滤波提取。【方法】课题组通过对传统LMS自适应滤波器的研究,针对其步长选值问题,提出了一种基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algo... 【目的】提升阻尼器测试试验台的控制品质,进而得到更好的被测阻尼器参数曲线,需要对试验台反馈数据进行滤波提取。【方法】课题组通过对传统LMS自适应滤波器的研究,针对其步长选值问题,提出了一种基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)的变步长LMS算法,进而进行了新变步长LMS自适应滤波器设计。并通过Tent混沌映射优化了SSA算法在LMS自适应滤波器中的使用,加强了该算法的跟踪和收敛能力。【结果】仿真结果表明,优化后的算法较优化前误差总值下降约75.72%,优化效果较为显著。同时,相较于其他文献中的LMS自适应滤波算法,本设计中的算法能在快速收敛的同时保持较低的稳态误差,误差总值下降约35.17%。【结论】经过Tent混沌映射所得出的SSA算法初始种群能够提高LMS算法的跟踪能力、收敛速度和稳态精度。课题组设计的滤波器表现良好,具有较强的跟踪能力和稳态精度在低范围的保持能力,为阻尼器测试试验台性能优化和反馈数据的滤波提取提供了新的思路和方案。 展开更多

关键词 阻尼器测试试验台 LMS自适应滤波器 麻雀搜索算法 Tent混沌映射

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旱地移栽机械取苗机构发展现状与趋势 被引量：3

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作者 黄鸣辉 汤庆 +3 位作者 宋哲文 刘浩 吴洋 朱庭伟 《智能化农业装备学报（中英文）》 2023年第4期57-64,共8页

取苗机构是旱地移栽机的重要工作部件之一,决定了移栽质量、可靠性和效率。是实现移栽自动化的关键。通过研究国内外取苗机构的发展现状,介绍了6种典型的旱地移栽机械取苗机构,分别是连杆式取苗机构、行星齿轮系取苗机构、气动式取苗机... 取苗机构是旱地移栽机的重要工作部件之一,决定了移栽质量、可靠性和效率。是实现移栽自动化的关键。通过研究国内外取苗机构的发展现状,介绍了6种典型的旱地移栽机械取苗机构,分别是连杆式取苗机构、行星齿轮系取苗机构、气动式取苗机构、顶杆式取苗机构、夹取式取苗机构、移栽取苗机器人,从取苗速度、结构复杂重度、成本等方面比较了各自的优缺点,针对目前取苗机构存在的取苗速度低、取苗质量差以及智能化程度低的问题,提出了旱地移栽机取苗机构研发的发展趋势,自动化取苗机构是最合适的取苗机构而机器人取苗机构将是最终选择。目前取苗机构还在不断发展,正在向高速、高效、智能等方向发展。 展开更多

关键词 旱地移栽机械 取苗机构 连杆式 顶杆式 夹取式

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