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基于知识工程的玉米果穗剥皮装置设计

农业机械学报 2020年第S02期51卷 249-260页

作者：杜岳峰贺诗毛恩荣朱忠祥栗晓宇杨帆中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

收获机械结构复杂多样,使用季节性强,且用户多样性、定制化需求特征明显,传统研发模式存在设计周期长、效率低和质量难以保证等问题。本文以玉米联合收获机果穗剥皮装置为研究对象,根据剥皮装置结构特征、技术参数和性能评价指标之间的... 详细信息

收获机械结构复杂多样,使用季节性强,且用户多样性、定制化需求特征明显,传统研发模式存在设计周期长、效率低和质量难以保证等问题。本文以玉米联合收获机果穗剥皮装置为研究对象,根据剥皮装置结构特征、技术参数和性能评价指标之间的关系,提出了基于知识工程的玉米果穗剥皮装置设计方法。首先明确剥皮装置设计流程,制定模块化设计方案,按照功能划分为专用件模块、通用件模块和标准件模块,其中专用件模块为剥皮装置核心组成部件,主要包括剥皮辊、压送器,通用件模块包括喂入辊、输送机构、排杂器、传动机构和果穗回收机构等,标准件模块包括传动件、连接紧固件和轴承等。然后按照标准、规范和约束范围,建立剥皮装置相关设计知识库,分析玉米品种特性、作业形式、传动方案、结构参数和工作参数之间的数学关系,同时利用框架式表示法对剥皮装置进行分解,建立自顶向下的谱系层次结构。基于果穗运动学和动力学分析,融合文献资料、试验数据和专家经验,建立了剥皮装置工作性能评价模型,包括苞叶剥净率评价模型、籽粒损失率评价模型和籽粒破碎率评价模型。基于Visual Studio平台,融合知识库、推理机、评价模型和系统人机界面,开发了基于知识工程的玉米剥皮装置设计系统,实现用户需求参数输入下设计参数的实时计算输出及参数评价。基于上述研究,以TPJ16型玉米果穗剥皮装置参数为例,在交互界面输入功率7.5 kW、喂入量16.6 t,计算获取剥皮装置关键结构参数和运动参数,并进行设计参数的性能评价,求解结果表明该剥皮装置的苞叶剥净率为96.01%,籽粒破碎率为1.42%,籽粒损失率为3.25%。

关键词：知识工程玉米果穗剥皮装置推理机制评价模型设计系统

基于田间实测载荷的拖拉机转向驱动桥壳疲劳寿命分析

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农业机械学报 2021年第3期52卷 373-381页

作者：赵雪彦张青岳温昌凯尹宜勇宋正河中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对拖拉机作业过程中承载幅值大、随机非对称的特点,综合考虑应力集中、尺寸效应、表面质量和载荷特性等因素对疲劳寿命的影响,从相对应力梯度、疲劳损伤区域和实测载荷应力比3方面对传统应力场强法进行优化,获取修正S-N曲线,结合拖拉... 详细信息

针对拖拉机作业过程中承载幅值大、随机非对称的特点,综合考虑应力集中、尺寸效应、表面质量和载荷特性等因素对疲劳寿命的影响,从相对应力梯度、疲劳损伤区域和实测载荷应力比3方面对传统应力场强法进行优化,获取修正S-N曲线,结合拖拉机田间作业的实测载荷数据,分析某88 kW拖拉机转向驱动桥壳的疲劳寿命,并与传统应力场强法的预测结果进行对比。结果表明,相比于传统方法的预测结果(31 860 h),优化后的应力场强法的预测结果(25 467 h)更接近实际工作寿命(24 000 h)。本研究可为农机装备关键零部件的疲劳寿命预测提供分析方法。

关键词：大功率拖拉机转向驱动桥有限元分析应力场强法疲劳寿命分析

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基于推理的大型收获机械变速箱参数化设计

农业机械学报 2013年第S2期44卷 278-282页

作者：陈雨毛恩荣吕黄珍朱忠祥宋正河中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对传统三维参数化建模软件不易建立结构复杂的大型收获机械变速箱参数化模型的问题,在获取典型收获机械变速箱设计知识的基础上,研究了变速箱参数化设计推理机,提出了一种基于推理的参数化设计方法。在VC++2008环境下,运用Pro/E 5.0中... 详细信息

针对传统三维参数化建模软件不易建立结构复杂的大型收获机械变速箱参数化模型的问题,在获取典型收获机械变速箱设计知识的基础上,研究了变速箱参数化设计推理机,提出了一种基于推理的参数化设计方法。在VC++2008环境下,运用Pro/E 5.0中的Pro/TOOLKIT二次开发工具包,开发了基于推理的大型收获机械变速箱参数化设计平台。与传统参数化设计相比,该方法不必考虑在参数化软件中建立零件-部件-产品之间复杂的参数关联关系,可以方便快捷地设计出符合用户要求的变速箱。

关键词：大型收获机械变速箱推理参数化设计二次开发

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大型轮式收获机械转向轮定位参数完整解算

农业机械学报 2013年第S2期44卷 273-277页

作者：李皓谢斌吕黄珍毛恩荣朱忠祥宋正河中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

基于多体动力学理论,研究建立了一套适应于大型轮式收获机械特点的转向轮定位参数完整解算模型。分别从转向梯形优化设计和整机稳态响应特性两个层面,对所建立的完整解算模型与传统的简化模型进行了对比分析。由分析结果可知,传统的转... 详细信息

基于多体动力学理论,研究建立了一套适应于大型轮式收获机械特点的转向轮定位参数完整解算模型。分别从转向梯形优化设计和整机稳态响应特性两个层面,对所建立的完整解算模型与传统的简化模型进行了对比分析。由分析结果可知,传统的转向梯形优化设计模型在车轮偏转角较小时与完整解算模型的分析结果相近,但在车轮偏转角较大时,2个模型的分析结果差距较大。另外,通过理论分析和实验验证表明,传统的简化单轨模型在描述大型轮式收获机械稳态响应特性时具有一定的局限性,所建立的转向轮定位参数完整解算模型可以更精确地描述其稳态响应特性。

关键词：大型轮式收获机械转向轮定位参数稳态响应特性完整解算

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温室株间电驱锄草机控制系统设计与试验

农业机械学报 2015年第1期46卷 89-93页

作者：马锃宏李南王汉斌朱成兵张俊雄李伟中国农业大学北京市现代农业装备优化设计重点实验室北京100083

根据温室机械锄草的需要,针对电驱锄草机械设计了一种圆盘锄刀株间锄草控制系统。该系统以MC9S12DG128双核单片机为硬件核心,融合霍尔传感器、旋转编码器的信号实时输入,通过RS232串口中断实时接收上位机(PC)视觉信息,采用CAN总线与下位... 详细信息

根据温室机械锄草的需要,针对电驱锄草机械设计了一种圆盘锄刀株间锄草控制系统。该系统以MC9S12DG128双核单片机为硬件核心,融合霍尔传感器、旋转编码器的信号实时输入,通过RS232串口中断实时接收上位机(PC)视觉信息,采用CAN总线与下位机(电动机驱动器)实时通信,对圆盘锄刀转速与转角进行实时控制,从而实现株间锄草和避苗。温室大棚内锄草试验结果表明,前进速度为1.2 km/h时,伤苗率小于10%。

关键词：圆盘锄刀株间锄草控制系统

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履带式收获机械传动系快速设计推理方法

农业机械学报 2013年第S2期44卷 268-272页

作者：宋正河毕淑琴金晓萍朱忠祥毛恩荣中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

在综合分析履带式收获机械传动系设计流程和设计知识特点的基础上,研究了适用于履带式收获机械传动系快速设计的推理流程,分别设计了以实例相似度匹配算法为核心的基于实例的推理方法(CBR),以所构建的履带式收获机械传动系设计知识库为... 详细信息

在综合分析履带式收获机械传动系设计流程和设计知识特点的基础上,研究了适用于履带式收获机械传动系快速设计的推理流程,分别设计了以实例相似度匹配算法为核心的基于实例的推理方法(CBR),以所构建的履带式收获机械传动系设计知识库为核心的基于规则的推理方法(RBR),以及综合运用CBR和RBR的混合推理方法。在此基础上,建立了履带式收获机械传动系快速设计系统推理机制,实际应用表明,应用混合推理方法,可以较好地实现履带式收获机械传动系的快速设计,缩短设计周期。

关键词：履带式收获机械传动系推理方法

光谱特征波长的SPA选取和基于SVM的玉米颗粒霉变程度定性判别

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光谱学与光谱分析 2016年第1期36卷 226-230页

作者：袁莹王伟褚璇喜明杰中国农业大学工学院现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

利用波长范围在833~2 500nm的傅里叶变换近红外光谱（Fourier transform near infrared spectroscopy,FT-NIR）对不同霉变程度的玉米颗粒进行检测区分。首先,为避免光谱数据首尾噪声影响,对比四种常见的预处理方法,最终选择移动平均平... 详细信息

利用波长范围在833~2 500nm的傅里叶变换近红外光谱（Fourier transform near infrared spectroscopy,FT-NIR）对不同霉变程度的玉米颗粒进行检测区分。首先,为避免光谱数据首尾噪声影响,对比四种常见的预处理方法,最终选择移动平均平滑法对原始光谱数据进行预处理;然后为选出合适的样本集划分方法以提高模型预测性能,对常见的四种方法进行对比,最终利用SPXY（sample set partitioning based on joint x-y distance）法进行样本集划分;进一步为减少数据量,降低维度,使用连续投影算法（successive projections algorithm,SPA）提取出7个特征波长,分别为833,927,1 208,1 337,1 454,1 861和2 280nm;最后,将七个特征波长数据作为输入,选取径向基函数（radial basis function,RBF）作为支持向量机（support vector machine,SVM）核函数,取参数C=7 760 469,γ=0.017 003建立判别模型。SVM模型对训练集和测试集的预测准确率分别达到97.78%和93.33%。另取不同品种的玉米颗粒,以同样的标准挑选样品组成独立验证集,所建立的判别模型对独立验证集的预测准确率达到91.11%。结果表明基于SPA和SVM能有效地对玉米颗粒霉变程度进行判别,所选取的7个特征波长为实现在线霉变玉米颗粒近红外检测提供了理论依据。

关键词：霉变玉米颗粒 FT-NIR SPA SVM

高地隙自走式玉米去雄机驱动系统设计与特性分析

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农业工程学报 2016年第22期32卷 10-17页

作者：陈随英杜岳峰谢斌宋正河毛恩荣陈雨中国农业大学工学院现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对中国高地隙自走式玉米去雄机研究起步晚、技术基础薄弱等问题,该文提出了一种静液压驱动系统方案并对驱动系统特性进行了仿真分析和试验研究。根据去雄机的结构特点,建立了包含四轮独立悬架系统及驱动系统的高地隙自走式玉米去雄机... 详细信息

针对中国高地隙自走式玉米去雄机研究起步晚、技术基础薄弱等问题,该文提出了一种静液压驱动系统方案并对驱动系统特性进行了仿真分析和试验研究。根据去雄机的结构特点,建立了包含四轮独立悬架系统及驱动系统的高地隙自走式玉米去雄机整机数学模型。利用Matlab/Simulink建立了仿真模型并进行了仿真分析,利用去雄机样机进行了实车试验研究,得到去雄机在I挡、II挡和III挡时能达到的最高车速分别约为15、19和24 km/h,稳态压力分别为6.361、7.286和8.717 MPa左右,可分别满足不同的作业工况需求,驱动系统动态响应快,性能良好。通过对比分析有无悬架去雄机驱动系统压力对地面激励的响应,得出有悬架去雄机压力波动小、变化平稳,悬架有效地缓解了地面冲击、改善了驱动系统性能。研究结果表明该文所建整机模型是正确的。该文可为中国高地隙自走式玉米去雄机的研发提供参考。

关键词：农业机械计算机仿真模型去雄机驱动系统动力学模型试验

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负载敏感变量泵结构建模与性能分析

农业工程学报 2017年第3期33卷 40-49页

作者：陈随英赵建军毛恩荣宋正河朱忠祥杜岳峰中国农业大学工学院现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

作为现代农业装备液压系统关键零部件,负载敏感变量泵为农业绿色生产提供了保障。为深入研究负载敏感变量泵的工作性能,该文重点分析了其内部机械结构和工作机理,充分考虑了各运动部件的有效行程范围,应用现代控制理论状态空间法建立了... 详细信息

作为现代农业装备液压系统关键零部件,负载敏感变量泵为农业绿色生产提供了保障。为深入研究负载敏感变量泵的工作性能,该文重点分析了其内部机械结构和工作机理,充分考虑了各运动部件的有效行程范围,应用现代控制理论状态空间法建立了基于边界条件的负载敏感变量泵非线性数学模型,基于Matlab/Simulink软件,采用四阶龙格-库塔算法对其稳态和动态性能进行了仿真分析,并搭建闭心式负载敏感液压系统试验平台,完成其性能试验,通过对比分析负载敏感变量泵动态特性试验与仿真结果,得到负载补偿压力误差约为0.1 MPa,验证了负载敏感变量泵非线性数学模型的正确性。试验结果表明:负载敏感变量泵输出流量和压力可实时与负载相适应,补偿压力约为1.5 MPa,可有效提高液压系统效率,减少系统发热,满足现代农业装备作业机组的田间作业需求。

关键词：泵计算机仿真农业装备负载敏感变量泵非线性建模边界条件