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基于土体裂隙迹线方程和土体扰动模型的气爆松土参数优化

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农业工程学报 2018年第6期34卷 15-24页

作者：奚小波张瑞宏单翔叶伟伟史扬杰马国梁陶德清扬州大学机械工程学院扬州225127 扬州大学水利与能源动力工程学院扬州225127 江苏农牧科技职业学院泰州225300

为明晰气爆技术对土壤的深松效果,采用剖面法观测土体裂隙及扰动情况,设计正交试验分析气爆参数对土体裂隙扩展的影响,建立了气爆土体裂隙迹线方程及土体扰动模型,讨论了土体破坏形式对松土效果的影响,结果表明:气爆深度小于25 cm时,土... 详细信息

为明晰气爆技术对土壤的深松效果,采用剖面法观测土体裂隙及扰动情况,设计正交试验分析气爆参数对土体裂隙扩展的影响,建立了气爆土体裂隙迹线方程及土体扰动模型,讨论了土体破坏形式对松土效果的影响,结果表明:气爆深度小于25 cm时,土体以张拉破坏为主,气爆起劈力为0.17 MPa,土面易抬升,裂隙中心为气爆中心,裂隙扩展随气压增大而增大,土体扰动系数为50%;气爆深度大于25 cm时,土体以剪切破坏为主,气爆起劈力为0.39 MPa,土面抬升不明显,土体裂隙中心下移,且下移量随气压增大而增大,土体扰动系数大于50%,松土效果优于张拉破坏;气爆深度为30 cm、气爆压力为1 MPa左右较适宜。该研究可为气爆松土参数优化提供参考。

关键词：土壤模型孔隙度气爆松土气压劈裂土体裂隙土体扰动系数土体截面

3SFBQ-500型果园气爆松土注肥机的优化设计与试验

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农业工程学报 2017年第24期33卷 35-43页

作者：奚小波张瑞宏单翔金亦富张剑峰扬州大学机械工程学院扬州225127 扬州大学水利与能源动力工程学院扬州225127

针对目前果园开沟施肥存在的易伤树木根系、耕作能耗大、施肥不均等问题,该文研制了3SFBQ-500型果园气爆松土注肥机,采用液力辅助气铲激振的钻杆结构,建立液力辅助气铲钻土的力学模型及运动学方程,分析了钻杆的土力学关系,优化了钻头构... 详细信息

针对目前果园开沟施肥存在的易伤树木根系、耕作能耗大、施肥不均等问题,该文研制了3SFBQ-500型果园气爆松土注肥机,采用液力辅助气铲激振的钻杆结构,建立液力辅助气铲钻土的力学模型及运动学方程,分析了钻杆的土力学关系,优化了钻头构型参数,优化后的钻头锥角60°、钻杆圆柱半径12.5 mm;设计了一种基于PLC控制的经济型多旋钮式开关操控系统,实现了机具手动、自动控制作业,一键操作可完成钻杆钻土、气爆松土、液肥注射、钻杆回升四步操作;在SolidWorks软件中建立了样机模型,并完成了样机的试制与田间试验工作。样机田间试验结果表明,气爆作用可在土体内部产生裂隙并扩散,300 mm钻深、0.8 MPa气爆压力下的土体最大裂隙宽约3~4 mm,裂隙扩展扰动半径约400 mm;土壤在气爆下发生扰动,扰动系数达50.11%;液肥在注肥机构作用下可在深土层中无堵塞喷射,并均匀扩散;样机操作简便,运行稳定,工作效率至少0.048 hm^2/h,满足果园施液肥农艺要求,适用于果树、园林、绿化地的施肥作业。

关键词：优化设计农业机械气爆松土注肥气铲激振液力辅助 PLC

基于PLC的果园气爆松土注肥机控制系统设计

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农机化研究 2020年第4期42卷 52-56页

作者：马国梁奚小波单翔张剑峰金亦富张瑞宏扬州大学机械工程学院

针对目前果园施肥作业人工成本大、工作效率低等问题,设计了一种果园气爆松土注肥机控制系统,旨在实现钻土、松土、注肥及回收全过程自动化,提高机具作业效率。该系统使用西门子S7-200PLC作为核心控制器,通过接收外部传感器信号完成数... 详细信息

针对目前果园施肥作业人工成本大、工作效率低等问题,设计了一种果园气爆松土注肥机控制系统,旨在实现钻土、松土、注肥及回收全过程自动化,提高机具作业效率。该系统使用西门子S7-200PLC作为核心控制器,通过接收外部传感器信号完成数据采集;结合液压控制技术,通过控制继电器、电磁阀的通断,实现控制机具动作;使用SolidWorks三维软件建立果园气爆松土注肥机构模型,并使用STEP 7 Micro-WIN软件编写程序;最终进行了样机试验,验证了果园气爆松土注肥机控制系统的可行性。

关键词：果园气爆松土注肥控制系统 PLC

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果园气爆松土注肥机控制系统设计研究

果园气爆松土注肥机控制系统设计研究

作者：马国梁扬州大学

学位级别：硕士

果树施肥是林果生产中至关重要的一个环节,目前我国果园机械作业存在功能单一、效率低、果树深松施肥难等问题,要想取得果园的高产、稳产,不仅需要高肥力、低污染的化肥,更需要高效率的施肥机械。随着我国科学技术的进步,果园施肥机械... 详细信息

果树施肥是林果生产中至关重要的一个环节,目前我国果园机械作业存在功能单一、效率低、果树深松施肥难等问题,要想取得果园的高产、稳产,不仅需要高肥力、低污染的化肥,更需要高效率的施肥机械。随着我国科学技术的进步,果园施肥机械的专业化、自动化以及智能化需求将越来越高。本文研究设计了基于PLC的果园气爆松土注肥机控制系统,其目的是提高机具自动化、智能化作业程度,解决目前果园施肥机械操作繁琐、步骤繁多等问题。本文完成的主要工作和成果如下:(1)完成果园气爆松土注肥机整体结构与关键部件设计。确定机具总体设计方案,构建机具三维模型,根据气爆松土机理和整机工作原理,进行气液管路、松土注肥机构和液压传动系统设计和部件选型。(2)完成松土注肥控制方案设计。在果园气爆松土注肥机具的基础上对气爆松土气压调节和变流量注肥控制方案进行进一步研究,对备选方案进行分析比较,对重要配件进行选取,并建立控制系统的数学模型,对控制系统进一步控制优化方案进行分析比较。(3)完成果园气爆松土注肥机控制系统设计。根据果园气爆松土注肥机具作业要求设计基于PLC的控制系统,确定系统整体结构和控制方式,主要涉及以PLC为核心控制器的下位机系统软硬件设计、人机交互界面设计以及控制系统各功能模块通讯设置。(4)进行松土注肥控制算法研究与系统试验。通过对现有较为成熟的各类控制算法进行对比分析后,分别选择了模糊PID控制和RBF神经网络算法作为本文的气爆松土气压调节和变流量注肥控制系统的控制算法。进行了松土气压模糊PID控制与常规PID控制的仿真对比试验,证实了模糊PID控制拥有更小的超调量,更平滑的响应曲线,更好的鲁棒性。通过样机试验获取变流量注肥控制样本数据,训练RBF神经网络建立网络预测模型后,与试验数据进行对比验证,平均预测相对偏差为5.28%,证实了 RBF神经网络预测算法在本系统中的可行性。

关键词：果园施肥气爆松土 PLC 气压调节变量注肥模糊PD RBF神经网络 MATLAB