检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高地隙喷雾机可伸缩式喷杆设计

农机化研究 2023年第4期45卷 88-94页

作者：张文卿桑永英胡敏英刘江涛宋洋洋王锦轩河北农业大学机电工程学院河北保定071001

目前,国内高地隙喷雾机普遍存在喷杆工作喷辐相对固定、不能够根据实地工作条件进行灵活调节等问题。为此,设计了一种可伸缩式喷杆,喷辐可调,且在设定喷辐后分别固定在内外框架上的喷管可以利用管内药液的压力进行自动对接,并可根据实... 详细信息

目前,国内高地隙喷雾机普遍存在喷杆工作喷辐相对固定、不能够根据实地工作条件进行灵活调节等问题。为此,设计了一种可伸缩式喷杆,喷辐可调,且在设定喷辐后分别固定在内外框架上的喷管可以利用管内药液的压力进行自动对接,并可根据实际的应用环境在一定的范围内选择不同的喷幅进行施药工作。同时,利用三维软件建立模型并运用仿真软件对喷杆进行有限元分析,搭建简易的喷架模型,针对对接装置的相对位置进行误差测量与分析。仿真结果表明:喷架力学结构合理,喷辐可以按照设计要求进行准确的改变,为解决目前高地隙喷雾机喷杆存在的问题提供了一种方案。

关键词：高地隙喷雾机喷杆可伸缩式三维建模有限元分析

高地隙喷雾机药箱液体晃动的等效力学模型研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

石河子大学学报（自然科学版） 2023年第1期41卷 15-20页

作者：王伟军冯静安张鹏宋宝石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

药液晃动是导致高地隙喷雾机侧倾失稳的重要因素。为准确预测药箱内液体晃动行为,本文提出一种单摆-质量-阻尼等效力学模型来模拟药箱内液体晃动行为。首先基于Adams虚拟样机仿真模型输出药箱所受随机加速度激励,并以此激励在Fluent中... 详细信息

药液晃动是导致高地隙喷雾机侧倾失稳的重要因素。为准确预测药箱内液体晃动行为,本文提出一种单摆-质量-阻尼等效力学模型来模拟药箱内液体晃动行为。首先基于Adams虚拟样机仿真模型输出药箱所受随机加速度激励,并以此激励在Fluent中建立药箱液体受迫晃动模型,进行数值模拟液体晃动,获得了冲击力和冲击力矩与随机加速度的关系;然后对矩形截面药箱液体晃动进行动力学和流体力学分析,获得等效力学模型的相关参数,建立了MATLAB/Simulink系统仿真模型;最后通过Fluent验证了系统模型在充液比0.5时的可靠性。结果表明本文所建立的等效力学模型能够较准确地模拟液体晃动行为。

关键词：高地隙喷雾机数值模拟等效力学模型液体晃动

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高地隙喷雾机自转向电动底盘结构建模与控制

农业机械学报 2021年

作者：沈跃何思伟刘慧崔业民江苏大学电气信息工程学院南通广益机电有限责任公司

针对传统机械传动式高地隙喷雾机底盘在水田环境行走时容易陷入泥泞和深沟的问题，本文设计了一种四轮独立电驱动自转向特殊结构电动底盘，底盘转向结构由可自转向的前后桥构成，根据自转向结构特点，提出了底盘结构部分动力学建模方法... 详细信息

针对传统机械传动式高地隙喷雾机底盘在水田环境行走时容易陷入泥泞和深沟的问题，本文设计了一种四轮独立电驱动自转向特殊结构电动底盘，底盘转向结构由可自转向的前后桥构成，根据自转向结构特点，提出了底盘结构部分动力学建模方法，将未建模动态以及外部扰动合并为总扰动，构建扩张状态观测器（Extended state observer, ESO）实时估计总扰动并进行扰动补偿，再对无扰动的线性模型设计串级比例控制器，进行模型参数辨识与控制验证。仿真结果表明，采用阶跃信号模拟扰动，ESO扰动观测值可在0.5s内收敛到实际扰动；扰动观测器收敛后，当期望转角从0°突加至20°，得到转角跟踪控制响应曲线的上升时间为1.9s，超调量2.3%；试验结果表明，喷雾机以1m/s的速度行驶在平坦路面时，前转向桥转角上升时间为3.1s，后转向桥转角上升时间为2.0s，验证了本控制方法拥有较好的控制效果；在满载的情况下工作在泥泞田间时，可以轻松越过宽20cm、深40cm的泥泞深沟，验证了其在田间拥有良好通过性。

关键词：高地隙喷雾机自转向结构电驱动扩张状态观测器

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

高地隙喷雾机自动导航与作业平台研究与应用

高地隙喷雾机自动导航与作业平台研究与应用

作者：杨子兵山东大学

学位级别：硕士

智能农机装备是“中国制造2025”十大重点研究领域之一,农业机械自动导航技术是智能农机装备研究的重点问题。高地隙喷雾机是一种重要的植保机械,研究高地隙喷雾机自动导航与作业平台有利于提高施药效率和质量。然而现有自动导航系统未... 详细信息

智能农机装备是“中国制造2025”十大重点研究领域之一,农业机械自动导航技术是智能农机装备研究的重点问题。高地隙喷雾机是一种重要的植保机械,研究高地隙喷雾机自动导航与作业平台有利于提高施药效率和质量。然而现有自动导航系统未考虑高地隙喷雾机工作环境复杂导致路径跟踪精度降低,车体重心高导致路径跟踪时易发生侧翻的问题,此外自动导航与作业协同控制性能不佳。本文以高地隙喷雾机自动导航与作业平台为研究对象,研究自动导航与作业的控制方法,解决软硬件集成和协同控制不佳、复杂环境下路径跟踪精度低与抗干扰能力差、路径跟踪中车身易侧翻的问题,对提升高地隙喷雾机自动导航与作业控制的稳定性和精确性具有重要的理论意义和应用价值,主要研究内容如下:针对目前自动导航系统主控制器外设接口不丰富、系统控制逻辑不稳定、定位精度低、无级调速与制动能力差、远距离通信与数据传输不稳定、自动转向精度低与响应慢、车轮转向角度测量不精确、自动导航与作业系统协同控制效果差等问题,设计一套由主控制器、定位系统、行走控制系统、通信系统、自动转向系统、作业系统构成的高地隙喷雾机自动导航与作业平台,实现高地隙喷雾机在自动导航过程中定位、转向、调速、制动、通信、喷杆动作等任务的协同控制,提升系统的稳定性、数据传输的完整性与准确性、无级调速与制动的快速性、自动转向与喷杆动作的快速性和精确性。针对路径规划方案不系统以及地头转弯空间大的问题,设计直线路径、直线阵列以及地头自动转弯的方案,系统建立路径规划方法并有效减小地头自动转弯空间。针对定位侧倾偏差提出一种修正方法,有效修正侧倾导致的定位偏差,保证定位数据的准确性。针对偏差影响路径跟踪精度、复杂环境下路径跟踪精度低与抗干扰性能不佳的问题提出路径偏差计算方法、横向偏差与航向偏差融合方法、基于改进模糊PID的路径跟踪控制算法。在Matlab/Simulink对该算法进行验证,结果表明,初始偏离规划路径0.3156m时平均偏差0.0221m,初始偏离规划路径-0.5906m时平均偏差为0.0546m,在外部干扰下平均偏差0.0294m,相较于PID算法平均偏差明显下降,具有良好的路径跟踪精度和抗干扰能力。针对自动转向过程中车身易侧翻问题,提出一种基于防侧翻和PD的自动转向算法,有效提高路径跟踪时的车身稳定性和转向性能。搭建高地隙喷雾机自动导航与作业试验平台,对转向性能、定位精度、作业系统性能、直线路径跟踪精度、车身侧倾情况、地头自动转弯方案进行试验验证。结果表明,车轮转向迅速;不同速度下定位数据拟合的相关系数均高于0.98,满足定位精度需求:实现作业系统与自动导航功能协同配合且喷杆动作迅速,有效保护机械结构;车辆以约0.8m/s的速度进行直线跟踪,初始偏离规划路径0.2288m时,快速调整时间为2.6s,平均偏差为0.0565m,最大车身侧倾角3.2°,初始偏离规划路径为-0.5399m时,快速调整时间为4.5s,平均偏差为0.0810m,最大车身侧倾角4.5°,路径跟踪精度,车身稳定性较好;高地隙喷雾机在地头按照所设计的自动转弯方案完成调头并跟踪下一条路径。所设计的自动导航与作业平台软硬件及各项功能运行良好,基本满足高地隙喷雾机的工作要求。

关键词：高地隙喷雾机路径跟踪自动转向自动控制

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

高地隙喷雾机自动导航驾驶管理系统

农机化研究 2021年第4期43卷 202-207页

作者：张健郑成玉杨然兵员玉良青岛农业大学机电工程学院山东青岛266109

我国是农业大国,近年来农业科技发展迅速,高地隙喷雾机因其高效节能、省时省力等优点逐渐被广泛应用。目前,我国仍需要大量劳动力来驾驶喷雾机,驾驶期间也并未将人与机器分离,导致农药对人体造成的直接伤害不可小觑。自动导航驾驶不需... 详细信息

我国是农业大国,近年来农业科技发展迅速,高地隙喷雾机因其高效节能、省时省力等优点逐渐被广泛应用。目前,我国仍需要大量劳动力来驾驶喷雾机,驾驶期间也并未将人与机器分离,导致农药对人体造成的直接伤害不可小觑。自动导航驾驶不需要人为驾驶,将人与喷雾机分离,节省了劳动力又保障了人身安全。为此,研究了一种高地隙喷雾机自动导航驾驶人机交互管理系统,旨在实现上位机软件与下位机实时通信,控制下位机实现自动导航,同时协助下位机实现喷药作业。高地隙喷雾机自动导航驾驶管理系统具有自动备份车辆配置和作业记录的功能,能够在喷药结束后查看作业数据,以方便后期导航控制算法的优化与改进。

关键词：高地隙喷雾机自动导航人机交互管理系统 Python

基于滑模自抗扰的同步转向高地隙喷雾机姿态控制

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

农业机械学报 2023年第3期54卷 180-189,300页

作者：刘国海李持衡沈跃刘慧张亚飞赵莎江苏大学电气信息工程学院镇江212013

为提高同步转向高地隙喷雾机转向机构对目标状态的响应速度与鲁棒性,提出了一种滑模自抗扰姿态控制策略。首先,基于同步转向结构建立喷雾机姿态控制模型;其次,将喷雾机的姿态控制模型进行解耦并转换为反馈系统标准型;然后,设计线性扩张... 详细信息

为提高同步转向高地隙喷雾机转向机构对目标状态的响应速度与鲁棒性,提出了一种滑模自抗扰姿态控制策略。首先,基于同步转向结构建立喷雾机姿态控制模型;其次,将喷雾机的姿态控制模型进行解耦并转换为反馈系统标准型;然后,设计线性扩张状态观测器对模型总扰动进行实时补偿,并根据补偿后的模型推导出终端滑模控制律;最后,分别通过仿真试验以及场地试验对姿态控制器的性能进行验证。在场地试验中:当目标转角为5°时,喷雾机前、后转向角的响应时间分别为1.55 s和1.45 s,当目标转角为20°时,前、后转向角的响应时间分别为3.05 s和2.95 s。本文所提出的滑模自抗扰姿态控制器与传统PID姿态控制器相比,前、后转向角的响应速度分别提高8.42%与1.89%,稳态误差分别降低2.96%与3.15%。仿真试验与场地试验结果表明,滑模自抗扰姿态控制算法收敛速度快、鲁棒性强,能够满足喷雾机在不同环境下进行无人自主导航作业的需要。

关键词：高地隙喷雾机同步转向结构姿态控制终端滑模自抗扰控制器

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高地隙喷雾机行驶稳定性控制研究

高地隙喷雾机行驶稳定性控制研究

作者：张鹏石河子大学

学位级别：硕士

高地隙喷雾机在高梁、玉米等高杆作物田间初期施肥,中期防病变,后期病虫害防治过程中因其工作效率高而深受广大用户欢迎。但是,整车自身重心较高,且工作路面环境复杂,进一步加剧了车辆行驶稳定性的控制难度。本文在考虑高地隙喷雾机自... 详细信息

高地隙喷雾机在高梁、玉米等高杆作物田间初期施肥,中期防病变,后期病虫害防治过程中因其工作效率高而深受广大用户欢迎。但是,整车自身重心较高,且工作路面环境复杂,进一步加剧了车辆行驶稳定性的控制难度。本文在考虑高地隙喷雾机自身结构特点的同时,兼顾车辆运行工况和传统车辆的控制方法,对高地隙喷雾机行驶稳定性展开如下相关研究:(1)通过调研现有高地隙喷雾机的结构和特点,分析农业植保车辆行业存在的问题,简化整车物理结构、受力分析,推导了整车动力学数学方程,并基于数学方程搭建行驶稳定性仿真模型,并在高、低速和直线、正弦行驶工况下验证了模型的正确性。(2)针对高地隙喷雾机行驶稳定性控制效果差的问题,提出了直接横摆力矩控制的行驶稳定性控制策略。首先基于滑模控制理论和直接横摆力矩控制方法,以耦合变量横摆角速度和质心侧偏角与其理想值的误差作为目标控制输入,以直接横摆力矩为控制输出,选择合理的滑模函数和趋近率函数,设计了滑模控制器;然后,通过分析外加阻力——制动力来控制车辆行驶状态的方法,反向推理并设计了5种改变车轮驱动力矩实现车辆行驶稳定性的主动控制方案;通过仿真试验低速工况下对控制方法验证,发现滑模控制器相比于无控制时横摆角速度平均误差绝对值降低了7.70%,质心侧偏角降低了0.54%,提高了车辆低速时的行驶稳定性。(3)通过设计二次旋转正交组合试验和响应曲面法,探究了直接横摆力矩实现方案、作业速度、负载与高地隙喷雾机行驶稳定性的关系,仿真结果表明:三种因素均影响行驶稳定性;设计的直接横摆力矩5种实现方案,均能有效地改善车辆行驶稳定性,但是其中改变内侧驱动车辆车轮的方案效果最为显著;建议在作业过程中,以1.5 m/s行驶速度进行作业,尽量保持负载在1000 kg附近,并同时采用以改变内侧车轮逻辑控制方案作为低速作业工况下的驱动力矩控制方案。(4)针对高地隙喷雾机高、低速工况下行驶稳定性控制器进一步研究,设计符合兼顾高、低速两种作业工况的行驶稳定性分层控制器。上层设计滑模控制器和模糊滑模控制器来计算直接横摆力矩的数值大小;下层控制器包含逻辑判断和执行机构,分别选择改变内侧车轮控制方案和四轮同时改变的车轮逻辑控制方案作为低、高速工况执行方案。其中,重点是使用模糊智能控制方法对滑模控制器改进,优化在高速工况控制效果不理想的缺点。

关键词：高地隙喷雾机行驶稳定性直接横摆力矩控制滑模控制模糊滑模控制

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

高地隙喷雾机侧倾稳定性动力学仿真与分析

机械设计与制造 2021年第5期 29-33页

作者：王麒淦冯静安丁凯喻俊志石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 中国科学院自动化研究所北京100190

针对高地隙喷雾机作业时易受到路面激励发生侧倾失稳问题,建立ADAMS喷雾机虚拟样机仿真模型,并基于谐波叠加法建立三维纵向斜坡随机路面模型。采用田口实验设计方法,以E、F等级纵向斜坡随机路面为噪声因子,选择喷雾机作业车速、药箱充... 详细信息

针对高地隙喷雾机作业时易受到路面激励发生侧倾失稳问题,建立ADAMS喷雾机虚拟样机仿真模型,并基于谐波叠加法建立三维纵向斜坡随机路面模型。采用田口实验设计方法,以E、F等级纵向斜坡随机路面为噪声因子,选择喷雾机作业车速、药箱充液比和路面坡度为控制因子,设计了三因素三水平田口仿真实验方案,同时利用流体仿真软件Fluent探讨了药箱液体晃动对喷雾机作业稳定性的影响,拟合出变负载下冲击力函数束,并将冲击力函数加载到喷雾机虚拟样机,从联合仿真的角度分析了喷雾机侧倾动力学,对试验结果进行信噪比和均值的方差分析,得到了喷雾机在纵向斜坡、变负载作业时侧倾失稳试验条件,从而避免了危险工况下的实车试验,为驾驶员稳定性操作作业提供相关参考。

关键词：高地隙喷雾机侧倾稳定性田口实验设计动力学

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高地隙喷雾机侧倾稳定性控制研究

高地隙喷雾机侧倾稳定性控制研究

作者：余希胜石河子大学

学位级别：硕士

高地隙喷雾机属于大型、高端的现代化农业装备,其具有整机质心高、离地间隙大及单次载药量多等特点,能够很好的满足玉米等高秆作物生长中后期的施药作业需求。在其转向行驶或作业过程中,由于外部激励及系统内部参数变化导致整机侧倾稳... 详细信息

高地隙喷雾机属于大型、高端的现代化农业装备,其具有整机质心高、离地间隙大及单次载药量多等特点,能够很好的满足玉米等高秆作物生长中后期的施药作业需求。在其转向行驶或作业过程中,由于外部激励及系统内部参数变化导致整机侧倾稳定性变差,严重时会面临侧翻的危险。本文以高地隙喷雾机为研究对象,以提高其侧倾稳定性为研究目标,开展了侧倾稳定性控制系统方案设计、整机动力学建模和控制方法研究。主要研究工作如下:(1)在简要分析了高地隙喷雾机独特的系统结构特点及其稳定性影响因素后,本文提出针对簧载质量中的药箱质量施加运动控制,使其在运动过程中始终保持稳定状态,减小其产生的侧倾力矩以提高整机侧倾稳定性,并以此为本文的主要研究内容,制定了相应的技术路线。(2)针对高地隙喷雾机建立了侧倾方向动力学模型,分析可知在行驶或作业过程中侧倾稳定性与其簧载质量侧倾角以及侧向加速度具有一定的关系,两者会产生侧倾力矩并引起轮胎垂直载荷的变化,以横向载荷转移率(LLTR)作为侧倾稳定性的综合评价指标。结合课题组成员设计的高地隙喷雾机底盘系统试验平台结构参数和布局,提出了药箱运动姿态控制系统的设计要求,并基于此设计了一套适用于该试验平台的主动调平系统,利用运动学逆向求解方法及仿真分析对系统设计方案进行了可行性分析。(3)建立了整机动力学模型,根据动力学模型分析了整机侧倾失稳临界状态值及其横向载荷转移率(LLTR)与侧倾角、侧向加速度以及系统结构参数之间的动力学关系。为了验证系统各组成部分之间的动力学关系,利用ADAMS建立其虚拟样机模型并对其在不同作业工况下进行了仿真分析,转向工况下的横向载荷转移率(LLTR)最大值达到了0.89。(4)针对高地隙喷雾机作业过程中具有非线性、不确定性和参数时变性的特点制定了相应的控制策略,设计了一种灰色预测模糊PID控制算法的控制器,并基于AMDAS和MATLAB进行仿真分析并与其他两种控制算法进行比较。结果表明,在阶跃信号和正弦信号输入作用下,本文提出的灰色模糊PID控制算法可以使主动调平系统对输入信号的响应更快更准确,控制效果明显优于其他两种控制算法,可以更好的满足系统的设计要求,将其分别应用于高地隙喷雾机在三种作业工况下的侧倾稳定性控制也取得了较好的控制效果,横向载荷转移率(LLTR)在斜坡作业工况下减小了33%,前轮转向工况下减小了42%,田间作业工况下减小了34%。(5)设计并搭建了主动调平系统的试验平台,并基于试验平台对主动调平系统的响应特性进行了试验验证,试验结果表明,在阶跃响应和正弦响应试验时,三种不同控制算法的作用效果对比与仿真结论一致,灰色预测模糊PID控制算法的作用效果最佳,据此可以看出本文提出的基于灰色预测模糊PID控制算法可以很好的实现其快速响应与准确控制的要求,通过斜坡作业工况模拟试验进一步验证了该算法的良好控制性能。

关键词：高地隙喷雾机侧倾稳定性主动调平系统灰色模糊PID控制