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基于SSAPSO-PID的白胡椒熟化温度控制系统设计与试验
1
作者 俞国燕 张嘉伟 +3 位作者 张园 韦丽娇 赵振华 沈德战 《农业机械学报》 北大核心 2025年第5期589-596,共8页
为解决白胡椒初加工生产线熟化环节长时间无法维持恒温控制、过度依赖人工辅助控温等问题,设计了基于PID的白胡椒初加工生产线熟化温度控制系统。利用STM32和触摸屏控制蒸汽发生器和电调节阀,PT100温度传感器实时监测温度并反馈至系统,... 为解决白胡椒初加工生产线熟化环节长时间无法维持恒温控制、过度依赖人工辅助控温等问题,设计了基于PID的白胡椒初加工生产线熟化温度控制系统。利用STM32和触摸屏控制蒸汽发生器和电调节阀,PT100温度传感器实时监测温度并反馈至系统,通过控制算法调节蒸汽流量以确保稳定控制。采用开环阶跃响应法建立并拟合了熟化机内温度与时间的数学模型,通过Simulink仿真试验对比了Ziegler-Nichols整定法、临界比例度法、衰减曲线法以及基于麻雀搜索算法的粒子群优化自整定法(SSAPSO)性能。最终确定PID最佳控制参数为比例系数K_(p)=0.8759,积分系数K_(i)=0.02,微分系数K_(d)=4.3255。系统试验结果表明,在8 min的熟化过程中,每隔1 min采集当前熟化温度,由于熟化机与空气直接对流换热,其温度稳定在(99±1.5)℃范围内,熟化温度平均相对误差小于1.2%、变异系数小于1.3%,基本实现了熟化过程中自动化精准高效控温的目的。 展开更多
关键词 白胡椒初加工生产线 熟化温度 粒子群优化算法 麻雀搜索算法 PID控制
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秸秆颗粒燃料胡椒熟化蒸汽发生器优化设计与试验
2
作者 张园 何子健 +3 位作者 韦丽娇 赵振华 沈德战 张嘉伟 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第5期193-200,共8页
针对胡椒熟化配套用蒸汽发生器低效高排、单次进料燃烧时间短以及自动化程度低等问题,对胡椒熟化蒸汽发生器进行优化设计。基于胡椒熟化配套用蒸汽量、温控及产气速率需求分析,对进料机构的漏斗容量、推进绞龙尺寸、鼓风量等进行优化设... 针对胡椒熟化配套用蒸汽发生器低效高排、单次进料燃烧时间短以及自动化程度低等问题,对胡椒熟化蒸汽发生器进行优化设计。基于胡椒熟化配套用蒸汽量、温控及产气速率需求分析,对进料机构的漏斗容量、推进绞龙尺寸、鼓风量等进行优化设计;结合虚拟仿真软件对进料机构进行建模,通过模态分析确定相关参数与硬件型号。试验结果表明,改进后的蒸汽发生器一次进料可持续燃烧40 min以上,生产的蒸汽温度波动不超过4.17%;改进后的蒸汽发生器适配胡椒熟化机后效果更好,熟化合格率稳定在98.3%以上;进风量与进料量同比改变,有效降低污染气体的排放,提高能效。对蒸汽发生器提高热效率,降低排放具有一定参考价值,也为胡椒加工生产线自动化发展提供参考依据。 展开更多
关键词 胡椒 蒸汽发生器 秸秆颗粒 模态分析 熟化合格率
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基于自适应RBF神经网络具有模型不确定性的四旋翼无人机指定时间预设性能控制方法 被引量：5
3
作者 张园 郑鸿基 +3 位作者 刘海涛 韦丽娇 沈德战 赵振华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期64-73,共10页
四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点,在飞行过程中很容易受到外界干扰,进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此,提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先,针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立... 四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点,在飞行过程中很容易受到外界干扰,进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此,提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先,针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立,并且在执行任务过程中存在外部未知扰动问题,提出了一种基于指定时间预设性能控制方法,将四旋翼无人机的轨迹跟踪问题转换为对位置子系统和姿态子系统的期望指令跟踪问题;其次,在设计控制器过程中,为了解决“微分爆炸”问题产生的滤波器误差,引入一种新型滤波误差补偿方法,通过RBF神经网络逼近外部未知扰动,并将预测结果补偿给控制器以提高轨迹跟踪的鲁棒性。最后,应用仿真模拟方法验证无人机控制系统稳定性和性能优势,通过飞行试验验证,微风聚拢环境下实际飞行轨迹与仿真模拟结果趋于一致,自主轨迹跟踪起降位置偏差小于1 cm,证明了所提出算法的有效性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 RBF神经网络 轨迹跟踪控制 预设性能约束 模型不确定性
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离心式胡椒脱粒装置结构设计与试验
4
作者 赵振华 张园 +1 位作者 沈德战 韦丽娇 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第9期23-30,57,共9页
针对胡椒初加工生产线脱粒环节存在损失率和破损率高的问题,设计一种离心式胡椒脱粒装置,对其主要零部件进行受力及速度分析,得出最大理论进料量为3.78 kg/s,最大工作扭矩为554 N·m。应用ANSYS Workbench软件有限元分析,对关键部... 针对胡椒初加工生产线脱粒环节存在损失率和破损率高的问题,设计一种离心式胡椒脱粒装置,对其主要零部件进行受力及速度分析,得出最大理论进料量为3.78 kg/s,最大工作扭矩为554 N·m。应用ANSYS Workbench软件有限元分析,对关键部件结构进行轻量化设计并验证其可靠性,改进后的脱粒主轴最大应力为36.75 MPa、筛网最大应力为9.01 MPa,均具有高可靠性。通过中心拟合试验设计,开展三因素三水平二次回归响应面试验,研究脱粒主轴转速、脱粒间隙和喂入量对胡椒脱粒效果的影响,建立以损失率和破损率为响应值的多元二次回归模型,并通过对回归方程在约束条件下求最优解以获得最低损失率和破损率的最佳参数。结果表明各因素对损失率影响的主次关系为喂入量、脱粒主轴转速、脱粒间隙;对破损率影响的主次关系为脱粒主轴转速、脱粒间隙、喂入量。当脱粒主轴转速为552 r/min、喂入量为1.14 kg/s、脱粒间隙为15.2 mm时,达到最佳脱粒效果,此时的损失率为2.44%、破损率为1.14%。 展开更多
关键词 胡椒 脱粒装置 离心式 有限元分析 响应面试验
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基于遗传算法优化模糊PID的甘蔗收获机切割器控制系统 被引量：12
5
作者 李腾辉 周德强 +4 位作者 何冯光 邓干然 崔振德 王翔 陈自宏 《华中农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期243-250,共8页
针对甘蔗收获机切割器无法自动控制入土深度,从而影响收获质量的问题,设计一套甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统。该系统主要包含角度式仿形机构、入土深度检测系统以及液压系统和控制系统。利用基于遗传算法优化的模糊PID控制算... 针对甘蔗收获机切割器无法自动控制入土深度,从而影响收获质量的问题,设计一套甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统。该系统主要包含角度式仿形机构、入土深度检测系统以及液压系统和控制系统。利用基于遗传算法优化的模糊PID控制算法进行入土深度的实时调节,通过Simulink阶跃响应以及带随机干扰的阶跃响应仿真,结果显示:基于遗传算法优化的模糊PID控制算法超调量为4.9%、调节时间为1.535 s,与PID控制算法以及模糊PID控制算法相比均有所改善。室内试验结果表明,基于遗传算法优化的模糊PID控制算法误差在(-0.5,0.5),误差最小,有效实现了切割器入土深度自动控制。 展开更多
关键词 甘蔗收获机 遗传算法 模糊PID 深度检测 仿形机构 智能农机
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无人机施药技术研究现状与趋势分析 被引量：2
6
作者 沈德战 张园 +3 位作者 韦丽娇 赵振华 陈晓垚 姜蕾 《现代农业装备》 2024年第1期31-37,共7页
通过药物调控作物的生长和防控病虫草害是农业生产的一项重要措施。随着现代物联农业的快速发展,传统的施肥方式与技术已无法适应现代农业发展的需求,与传统的人工施药相比,无人机施药具有独特的优势,其应用技术已成为农业机械行业的热... 通过药物调控作物的生长和防控病虫草害是农业生产的一项重要措施。随着现代物联农业的快速发展,传统的施肥方式与技术已无法适应现代农业发展的需求,与传统的人工施药相比,无人机施药具有独特的优势,其应用技术已成为农业机械行业的热点。文章对无人机喷洒装置的组成和工作机理进行了论述,总结了无人机施药技术的应用优势和国内外技术现状,对其在国内应用中存在的问题进行了成因分析,结合行业研究方向提出了无人机施药技术发展对策及建议,并展望了其发展趋势。 展开更多
关键词 无人机 施药技术 研究现状 发展趋势
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基于产线链动需求的双绞龙组合式胡椒脱皮机设计与验证 被引量：1
7
作者 张嘉伟 张园 +3 位作者 沈德战 赵振华 韦丽娇 陈嘉烨 《现代农业装备》 2024年第3期38-44,68,共8页
胡椒脱皮传统单机作业模式在解决机械化脱皮的同时,因工艺环节未能串联阻碍了胡椒初加工产线技术的发展。为进一步提升链动加工效益,本文设计了基于产线链动需求的双绞龙组合式胡椒脱皮机,通过对双绞龙核心部件的应力应变模拟,表明其结... 胡椒脱皮传统单机作业模式在解决机械化脱皮的同时,因工艺环节未能串联阻碍了胡椒初加工产线技术的发展。为进一步提升链动加工效益,本文设计了基于产线链动需求的双绞龙组合式胡椒脱皮机,通过对双绞龙核心部件的应力应变模拟,表明其结构设计安全可靠,双绞龙组合式胡椒脱皮机在实际应用中能够稳定、高效地完成脱皮工作,符合现代工业对设备效能和可持续性的要求;试验验证结果显示:产线主输送速度在0.8~2.2 m/s,绞龙组合转速为500~700 r/min时,胡椒脱皮机的脱皮率能够稳定达到95%以上,且果核破损率小于3%。基于产线链动需求的双绞龙组合式胡椒脱皮设计模式,能够与胡椒初加工配套的其他生产设备联动,符合产业化生产趋势方向。 展开更多
关键词 产线链动 双绞龙组合式 胡椒脱皮机 应力仿真 试验
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农用无人机自动续航装置归中平台升降系统设计
8
作者 赵振华 张园 +5 位作者 韦丽娇 陈晓垚 沈德战 郭昌进 李兴贵 陈永健 《现代农业装备》 2023年第6期44-49,共6页
针对农用无人机自动续航装置平台调平精度和稳定性欠佳的问题,本文从无人机自动续航装置升降平台的托举升降和全向调平需求出发,设计了一种“对向推送+双联升降”自动调平升降系统;根据自动续航装置平台的升降功能需求,基于平台在空间... 针对农用无人机自动续航装置平台调平精度和稳定性欠佳的问题,本文从无人机自动续航装置升降平台的托举升降和全向调平需求出发,设计了一种“对向推送+双联升降”自动调平升降系统;根据自动续航装置平台的升降功能需求,基于平台在空间中横向和纵向的运动,采用单动双丝杆滑块作为大行程升降执行机构,利用嵌入式、运动控制板卡等硬件设施搭建伺服控制系统,同时采用4组对向双联电机控制平台至恒定水平姿态,为农用无人机自动换电程控过程的精准起降提供了可靠的平台技术支撑。 展开更多
关键词 自动调平 升降系统 自动续航装置
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