水稻机械除草避苗控制系统设计与试验

作     者：陈学深 黄柱健 马旭 齐龙 方贵进 CHEN Xue-shen;HUANG Zhu-jian;MA Xu;QI Long;FANG Gui-jin

作者机构：华南农业大学工程学院广州510642 

出 版 物：《吉林大学学报（工学版）》 (Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition)

年 卷 期：2021年第51卷第1期

页      面：386-396页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51575195) 广东省重点领域研发计划专项项目(2019B020221002) 广东省杰出青年基金(2019B151502056) 广州市科技计划项目(201803020021) 现代农业产业技术体系建设专项资金项目(CARS-01-43) 

主　　题：农业工程与信息技术 水稻 机械除草 避苗控制 PID算法 仿真分析 

摘      要：为使除草部件的作业路径能避开稻苗,降低机械除草的伤苗率,设计了一种机器视觉与液压伺服控制技术相结合的避苗控制系统。采用垂直俯拍方式,提取了稻苗冠层边界的形心图像坐标位置,通过小孔成像模型转换,获得稻苗地面坐标位置及除草部件中心与苗行中心线的距离。建立了平行四杆纠偏机构的液压控制系统模型,获得纠偏调控量与液压推杆的映射关系。基于PID控制算法,建立了比例阀液压系统数学模型,应用Matlab/Simulink仿真表明:模型的稳态响应时间约为0.28 s,静差约为0.07 mm。进行了台架试验,结果表明:图像处理系统提取苗行中心线误差不超过3 cm;正交试验结果表明:避苗控制系统中伤苗率的影响因素主次顺序为:行进速度、移栽天数、稻苗间距,当行进速度为0.8 m/s、移栽天数为10 d、稻苗株距为12 cm时,伤苗率为2.48%。