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基于模糊PID控制的拖拉机遥控转向系统研究

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农机化研究 2025年第3期 234-241页

作者：刘九庆丁鹏于文吉东北林业大学机电工程学院

由于拖拉机实际作业环境较为恶劣，为保证驾驶员的安全，提出了一种拖拉机遥控转向系统的设计方案。首先，对拖拉机现有的液压转向系统进行了分析，并提出了遥控转向系统的结构设计和控制策略设计；然后，通过AMEsim和Simulink分别搭建... 详细信息

由于拖拉机实际作业环境较为恶劣，为保证驾驶员的安全，提出了一种拖拉机遥控转向系统的设计方案。首先，对拖拉机现有的液压转向系统进行了分析，并提出了遥控转向系统的结构设计和控制策略设计；然后，通过AMEsim和Simulink分别搭建了遥控转向系统的液压部分模型和模糊PID控制器并进行了联合仿真实验。实验结果表明：设计的遥控转向系统能够实现拖拉机的转向，模糊PID控制器相对于常规PID控制器的控制效果更好，阶跃响应时间由1.49 s缩短到1.07 s,正弦跟踪响应最大误差由0.028 m缩短到0.015 m,抗干扰性也更强。

关键词：拖拉机转向遥控转向系统模糊PID控制联合仿真

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植物根系图像监测分析系统的设计

东北林业大学学报 2004年第4期32卷 99-99,109页

作者：刘九庆东北林业大学哈尔滨150040

植物根系图像监测分析系统是由透明管、CCD摄像系统和计算机组成。该系统利用埋在地下的透明管及CCD摄像系统摄取植物根系的图像 ,并通过数字图像处理技术对根系图像进行分析、研究 ,可获取根的长度、根的分布密度等动态特性。

关键词：植物根系 CCD 根的分布密度动态特性

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履带式森林灭火炮转向性能分析与验证

森林工程 2021年第3期37卷 95-102页

作者：刘九庆姚凯东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

建立履带底盘式森林灭火炮的转向分析模型时,因忽略质心偏移和离心力所产生的问题,会导致不能更真实地体现森林灭火炮转向运动的状态。为此本文基于履带转向原理和转向动力学,对森林灭火炮的履带底盘做动力学分析和静力学分析,建立更为... 详细信息

建立履带底盘式森林灭火炮的转向分析模型时,因忽略质心偏移和离心力所产生的问题,会导致不能更真实地体现森林灭火炮转向运动的状态。为此本文基于履带转向原理和转向动力学,对森林灭火炮的履带底盘做动力学分析和静力学分析,建立更为准确的森林灭火炮转向性能数学模型,在建立模型时考虑了转向阻力矩、土壤下陷阻力和履带接地面压力分布情况等参数。选取实际车辆为例,用所建立模型计算各项参数,并与试验结果作对比。结果表明:履带车体因离心力产生的质心偏移量越大,履带转弯半径也越大。森林灭火炮转向性能受离心力影响较大,履带对地面的压力并不是均布在履带接地表面上。试验表明模型分析的结果与实际情况的误差在可接受范围内,证明了模型的准确性。

关键词：履带底盘转向过程离心力阻力矩转向理论

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植物导管中穿孔板的流体力学建模与流阻分析

森林工程 2022年第5期38卷 93-103页

作者：刘九庆谢力东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

为研究植物木质部导管中穿孔板的几何结构对于水分传输的影响问题,建立不同类型穿孔板的模型,该研究结合伯努利方程,采用计算流体力学的方法,对带有不同几何结构穿孔板的导管的内部流场进行数值模拟,分析导管两端压降、水力传导率和穿... 详细信息

为研究植物木质部导管中穿孔板的几何结构对于水分传输的影响问题,建立不同类型穿孔板的模型,该研究结合伯努利方程,采用计算流体力学的方法,对带有不同几何结构穿孔板的导管的内部流场进行数值模拟,分析导管两端压降、水力传导率和穿孔板的当量长度与穿孔板的类型、等效面积比、孔数、倾斜角度和导管的内径之间的关系。结果表明,对于特定的穿孔板模型,当其他参数一致时,相比于单穿孔板,买麻藤状穿孔板的当量长度大15.01%,导管两端压降高3.92%;网状穿孔板的当量长度大112.76%,导管两端压降高29.43%;梯状穿孔板的当量长度大148.70%,导管两端压降高38.81%;麻黄状穿孔板的当量长度大205.70%,导管两端压降高53.68%。对于这5种类型的穿孔板,更大的等效面积比、更多的孔数、更小的倾斜角和更大的导管内径,意味着导管两端压降更大,穿孔板的当量长度更大。当穿孔板的孔数一定,其他参数一致时,导管的水力传导率与导管内径成正比,穿孔板所在导管的水力传导率由大到小顺序为:无穿孔板、单穿孔板、买麻藤状穿孔板、网状穿孔板、梯状穿孔板、麻黄状穿孔板。本研究成果为深入研究植物木质部水分传输特性提供理论依据。

关键词：木质部导管穿孔板伯努利方程水分运输当量长度水力传导率

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植物需水状况的精密诊断分析技术

森林工程 2004年第5期20卷 22-24页

作者：刘九庆东北林业大学哈尔滨150040

针对目前我国水资源短缺的现状 ,提出基于植物水分诊断检测技术的闭环反馈控制系统来诊断植物水分亏缺状态。

关键词：植物需水状况精密诊断分析技术闭环反馈控制系统

双级驱动隔振系统反共振频率控制器设计与验证

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光学精密工程 2021年第8期29卷 1899-1909页

作者：付源李树森刘九庆赵勃东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040 大庆油田有限责任公司采气分公司黑龙江大庆163000 哈尔滨工业大学超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

为了解决扫频过程中隔振器不能很好地隔离扫频频率在0Hz和固有频率之间的平台基座惯性力的干扰,提出一种双级驱动主动隔振系统的可调反共振频率控制器。对双级驱动主动隔振系统的运动学模型、可调反共振频率控制器及参数设计等进行了研... 详细信息

为了解决扫频过程中隔振器不能很好地隔离扫频频率在0Hz和固有频率之间的平台基座惯性力的干扰,提出一种双级驱动主动隔振系统的可调反共振频率控制器。对双级驱动主动隔振系统的运动学模型、可调反共振频率控制器及参数设计等进行了研究。首先,根据设计的双级驱动主动隔振系统建立其运动学模型。接着,基于系统的反共振频率特性提出了可调反共振频率控制器及其参数设计。然后,分析可调反共振频率控制的隔振性能。最后,搭建实验平台进行实验验证。实验结果表明:从0到初始反共振频率,闭环传递率小于-15 dB。此外,通过改变控制器的参数,附加的反共振频率可以在0 Hz和初始反共振频率之间调节。且在附加反共振频率附近,闭环传递率小于-30 dB。利用该控制器,有效载荷的扰动幅度从4 mm·s^(-1)衰减到0.5 mm·s^(-1),平台基座的冲击扰动降低了87.5%。双级驱动主动隔振系统配合可调反共振频率控制器可以通过跟踪扫频干扰实时调整反共振频率点,可应用于半导体制造业超低振动要求的扫频环境,达到良好的隔振效果。

关键词：双级驱动主动隔振可调反共振频率控制器

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植树机挖穴机构动态性能分析与试验探究

林业科学 2022年第12期58卷 62-73页

作者：刘九庆朱斌海杨春梅于航东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

【目的】基于现有机械化植树造林装备在造林质量、保持水土、保护已有植被、作业效率、作业能耗等方面存在缺陷导致地表破土面积大、作业简单粗放等问题,提出一种针对速生杨树等大苗栽植的串联双自由度植树机挖穴机构,实现连续动态行驶... 详细信息

【目的】基于现有机械化植树造林装备在造林质量、保持水土、保护已有植被、作业效率、作业能耗等方面存在缺陷导致地表破土面积大、作业简单粗放等问题,提出一种针对速生杨树等大苗栽植的串联双自由度植树机挖穴机构,实现连续动态行驶过程中间歇挖穴植树。【方法】按照造林技术规程,根据植树机挖穴机构运行规则建立串联多闭链机构的运动学模型;以行驶速度、浮动油缸运行速度和挖穴油缸运行速度为自变量,以坑穴形态主要参数为评价指标,开展基于ADAMS的单因素仿真试验;采用高速摄像分析系统对刀盘挖穴作业过程进行单循环动态拍摄,通过配套软件获取刀盘中心运动轨迹;开展田间试验研究,以仿真试验中各因素为自变量,以植树坑穴上端纵长、坑穴上部前倾角、坑穴上部后倾角为响应值,应用三维光学相位检测技术和Box-Behnken进行中心组合试验设计,分析各因素间交互作用;应用Design-Expert的优化求解器进行优化准则下的求解。【结果】1)坑穴上端纵长和坑穴倾角随行驶速度增加而增大;浮动油缸运行速度对坑穴前倾角、坑穴上部前倾角和坑穴上端纵长影响较大,对坑穴上部后倾角影响不明显;坑穴形态各参数随挖穴油缸运行速度增加而减小;坑穴前倾角明显大于后倾角,自变量变化对坑穴底部纵长几乎无影响;浮动油缸运行速度对坑穴上端纵长变化的贡献最大,挖穴油缸运行速度的影响次之。2)高速摄像分析显示,挖穴刀盘运动轨迹与仿真轨迹一致,挖穴机构具备减速挖穴特性且当坑穴上部后倾角较小时发生明显回土现象。3)建立试验目标的回归模型,各因素对响应值的交互作用与方差分析一致;优化求解显示,最佳作业参数为行驶速度108 mm·s^(-1)、浮动油缸运行速度19 mm·s^(-1)、挖穴油缸运行速度80 mm·s^(-1);验证试验结果表明,坑穴上端纵长均值为669 mm、坑穴上部前倾角为33.1°、坑穴上部后倾角为24.5°,各项指标均满足造林规程要求。【结论】植树机挖穴机构各项指标均满足造林技术规程相关要求,本研究结论可为开展大苗机械化造林提供一种新方法,为生态植树机开发提供参考。

关键词：植树机挖穴机构运动学仿真动态性能

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基于ANSYS的灭茬刀多目标驱动优化设计

沈阳工业大学学报 2014年第2期36卷 182-187页

作者：刘九庆牛明商友云孟鸽东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

针对目前国内灭茬刀灭茬效果不佳、功耗较大等问题,为了实现田间玉米根茬的合理滑切,从而有效灭茬、减少功耗的目的,且达到保护性耕作的要求,设计了一种阿基米德螺旋线型灭茬刀,并基于Pro/E创建了三维参数化模型,利用Pro/E与ANSYS的双... 详细信息

针对目前国内灭茬刀灭茬效果不佳、功耗较大等问题,为了实现田间玉米根茬的合理滑切,从而有效灭茬、减少功耗的目的,且达到保护性耕作的要求,设计了一种阿基米德螺旋线型灭茬刀,并基于Pro/E创建了三维参数化模型,利用Pro/E与ANSYS的双向参数通道,在ANSYS环境中以灭茬刀结构参数为变量、以最小安全系数、质量为多目标进行了多目标驱动优化,得到了理想结果.在满足工作条件下,优化后的灭茬刀节省材料,减轻质量达16.3%,为同类灭茬刀设计及优化提供了一定的参考和理论依据.

关键词：保护性耕作灭茬刀阿基米德螺旋线 Pro E模型参数化建模双向参数通道 ANSYS环境多目标驱动优化

基于电子果实技术的核桃多点同步振动参数监测与脱落条件研究

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农业机械学报 2024年第10期55卷 215-222页

作者：贾娜薄嘉成张航宇刘九庆东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

设计了一款面向核桃的电子果实系统,该系统整合了多点振动参数采集及模拟脱落功能,用于研究采摘过程中的动力学行为及脱落条件。通过建立核桃与树体的动力学模型并确定核桃脱落判定条件,研制了设备及其配套的室内实验平台。通过室内实... 详细信息

设计了一款面向核桃的电子果实系统,该系统整合了多点振动参数采集及模拟脱落功能,用于研究采摘过程中的动力学行为及脱落条件。通过建立核桃与树体的动力学模型并确定核桃脱落判定条件,研制了设备及其配套的室内实验平台。通过室内实验验证了电子果实系统的功能可靠性。在户外实地采摘实验中,通过电子果实系统多点同步采集果实振动数据并分析,结果表明,核桃在振动采摘过程中主要做法向振动,核桃所受法向力是导致其脱落的主要因素。整合了多点同步测量及模拟脱落功能的电子果实系统可为研究核桃的脱落条件提供有效的数据支撑。

关键词：电子果实系统核桃采摘脱落力多点同步分析