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丘陵山地拖拉机坡地自适应控制系统仿真分析与试验

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中国农机化学报 2024年第9期45卷 141-146,165页

作者：李玲玲李广宇徐峰王华泽高瑞遥张煜晗吉林省农业机械研究院长春市130000

针对丘陵山地地形复杂、耕作阻力波动大等问题,基于研制的新型丘陵山地拖拉机及三点悬挂式后悬挂机构,设计坡地自适应控制系统。对位姿调整机构的调整原理进行分析,得出左右悬挂点距车身基准面的距离与地面坡度的函数关系;设计横向位姿... 详细信息

针对丘陵山地地形复杂、耕作阻力波动大等问题,基于研制的新型丘陵山地拖拉机及三点悬挂式后悬挂机构,设计坡地自适应控制系统。对位姿调整机构的调整原理进行分析,得出左右悬挂点距车身基准面的距离与地面坡度的函数关系;设计横向位姿调整液压系统,运用AMEsim搭建横向位姿调整系统的液压系统仿真模型,并采用模糊PID控制方法对仿真模型进行控制性能仿真;搭建拖拉机后悬挂系统控制试验平台,进行拖拉机后悬挂横向位姿调整试验。当坡度低于15°,后悬挂机构跟随坡地调整效果良好,具有良好的稳定性。由仿真结果和对比试验可知,二者位姿调整位移最大误差为9.32%、平均误差为4.2%;所开发的坡地自适应控制系统具有较高的控制精度,可为丘陵山地拖拉机坡地自适应问题提供借鉴。

关键词：丘陵山地拖拉机后悬挂位姿调整系统 AMEsim

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交错勾齿式小麦精量排种器设计与试验

农业机械学报 2024年第7期55卷 142-153,167页

作者：王云霞黄苏同张文毅祁兵周荀泽丁友强农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

针对小麦精量播种需求以及现有排种器脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种4排交错勾齿式小麦精量排种器,利用勾齿式型孔单粒囊种,并通过勾齿交错布置使下落的种子流形成交错有序的种子面,减少种子间的碰撞重叠,提高种子的有序性。通过... 详细信息

针对小麦精量播种需求以及现有排种器脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种4排交错勾齿式小麦精量排种器,利用勾齿式型孔单粒囊种,并通过勾齿交错布置使下落的种子流形成交错有序的种子面,减少种子间的碰撞重叠,提高种子的有序性。通过对充种过程中小麦种子姿态分析,确定了型孔的关键结构参数和曲线轮廓。运用离散元法EDEM,分析了排种轮转速和充种区域夹角对充种性能的影响规律。仿真结果表明,排种轮转速对充种时处于有利姿态的种子数量有显著影响,充种区夹角的增大有利于提高充种率,但充种区夹角过大会造成成功充入种子掉落出型孔,降低充种性能。在此基础上,以排种合格率、单粒率、空穴率为指标进行了正交旋转组合试验,获得了最优工作参数组合。在排种轮转速、充种区高度以及毛刷/排种轮转速比分别为18 r/min、73 mm、2.5条件下,与现有凸齿式小麦排种器进行对比试验,交错勾齿式小麦排种器的排量变异系数比凸齿式排种器降低0.66个百分点,落种过程中排出的种子交错有序下落,具有更好的排种均匀性。

关键词：小麦精量排种器交错勾齿式精量播种 EDEM

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农田耕整载荷六维力传感器结构优化与解耦研究

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农业机械学报 2024年第2期55卷 28-35,89页

作者：陈伟张晓袁栋朱继平陈小兵曹光乔农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

针对农田耕整载荷大、测量精度低等问题,在经典十字梁结构基础上,设计了一种辐梁式六维力传感器,可同时测量力和力矩,通过仿真方法对传感器结构进行了优化,确定了应变梁长、宽、高分别为9、10、6 mm;分析了传感器结构在载荷下的应变能力... 详细信息

针对农田耕整载荷大、测量精度低等问题,在经典十字梁结构基础上,设计了一种辐梁式六维力传感器,可同时测量力和力矩,通过仿真方法对传感器结构进行了优化,确定了应变梁长、宽、高分别为9、10、6 mm;分析了传感器结构在载荷下的应变能力,确定了应变片贴片位置。对传感器开展了静态标定试验,基于标定数据采用改进型XGBoost(Extreme gradient boosting)机器学习网络对力信号进行解耦,并与常规网络进行比对。试验结果表明,改进型XGBoost模型在X、Y、Z方向力和力矩6种加载方式的测试集决定系数R^(2)_(P)分别达到0.9804、0.9418、0.9434、0.9868、0.9969、0.9822,预测效果较好,避免了陷入局部最优解。改进型XGBoost模型在六维加载力、力矩的R^(2)_(P)、测试集平均绝对误差(MAEP)均明显优于随机森林模型、传统多元线性回归,相较于传统多元线性回归方式,六维加载力、力矩的R^(2)_(P)分别提升22.57%、20.99%、23.32%、26.27%、26.05%、18.72%。基于机器学习的解耦算法可明显减少耦合误差的影响,提高传感器的测量精度,为农机优化提供了技术支撑。

关键词：农田耕整载荷辐梁式传感器结构优化解耦算法机器学习

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航拍多光谱田间秸秆覆盖量反演模型的建立与优化

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光学精密工程 2024年第11期32卷 1773-1787页

作者：刘媛媛孙宇高雪冰王利斌王跃勇刘梦琪崔舒然吉林农业大学信息技术学院(智慧农业研究院) 吉林长春130118 吉林农业大学工程技术学院吉林长春130118 长春市农业机械研究院吉林长春130052 吉林省农业机械研究院吉林长春130022

保护性耕作是农业耕地可持续性发展的重要方法,已被世界多地采用,秸秆覆盖量实现从“有无”到“多少”的进一步判定,是秸秆还田检测的重要指标。通过无人机搭载多光谱相机航拍研究区内春秋两季遥感数据,并同步测定玉米秸秆覆盖量。首先... 详细信息

保护性耕作是农业耕地可持续性发展的重要方法,已被世界多地采用,秸秆覆盖量实现从“有无”到“多少”的进一步判定,是秸秆还田检测的重要指标。通过无人机搭载多光谱相机航拍研究区内春秋两季遥感数据,并同步测定玉米秸秆覆盖量。首先,通过遥感数据提取光谱反射率并构建光谱指数,采用相关系数法筛选出对秸秆覆盖量敏感的波段变量和光谱变量,作为模型输入变量;然后,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、随机森林(Random Forest,RF)、BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)4种机器学习算法,建立玉米秸秆覆盖量的反演模型,比较不同时期和不同研究区域的模型精度;最后,为解决预测性能受其模型参数影响较大问题,引入遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO),并提出遗传-粒子群混合算法(Genetic-Particle Swarm Optimization,GA-PSO),利用它们的互补性提高模型的性能,完成区域内秸秆覆盖量的估算。实验结果表明,基于GA-PSO优化的RF算法玉米秸秆覆盖量反演模型取得了最佳的反演效果,其中R^(2)达到了0.74。同时,对比分析不同数据的反演结果,均较为真实地反映了区域内秸秆覆盖量,估测准确率达到91.36%,说明可以通过优化模型实现结果估算。研究为保护性耕作秸秆还田量检测提供科学参考,亦为其他作物秸秆覆盖量估测提供了可靠的模型反演方法。

关键词：多光谱图像机器学习秸秆覆盖量无人机遗传算法粒子群算法

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电动遥控茶园管理机设计与试验

中国农机化学报 2024年第1期45卷 259-265页

作者：齐兴源林蜀云刘春波靳志飞王应芬贵州省山地农业机械研究所贵阳市550001

针对目前贵州省茶园管护机具以手扶式为主,且农村劳动力短缺的现状,结合尾气排放对茶叶会产生一定的影响,为进一步解决好丘陵山区茶园机械化管护问题,设计一种电动遥控茶园管理机。通过对机具的行走传动系统、作业传动系统、齿轮等关键... 详细信息

针对目前贵州省茶园管护机具以手扶式为主,且农村劳动力短缺的现状,结合尾气排放对茶叶会产生一定的影响,为进一步解决好丘陵山区茶园机械化管护问题,设计一种电动遥控茶园管理机。通过对机具的行走传动系统、作业传动系统、齿轮等关键部件及遥控控制电路进行设计,并配套设计旋耕、开沟、除草模块,各模块之间可方便拆卸。使用Solidworks Simulation对机具的传动齿轮、悬臂轴等进行仿真分析,并进一步对样机的作业性能进行检测。试验表明,该机具目前能够进行旋耕和开沟模块的快速更换,旋耕作业深度为15.3 cm,开沟作业深度为20.7 cm,遥控距离大于200 m,初步实现“一个动力平台+N个作业模块”的作业模式。

关键词：茶园管理机丘陵山地履带底盘遥控

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种衣剂拌种对花生根腐病的防治研究

中国油料作物学报 2024年

作者：李美君孙日丹陈小姝赵跃张志民李春雨王丽高华援吉林省农业科学院花生研究所

本研究以2个高感根腐病的花生品种为试验材料，评价4种种衣剂单剂及复配组合共8个处理对花生出苗和苗期生长的影响及对根腐病的防治效果，筛选出苗率高、防病效果佳的种衣剂。采用种子包衣法进行根腐病田间药效试验，以不包衣为空白对照... 详细信息

本研究以2个高感根腐病的花生品种为试验材料，评价4种种衣剂单剂及复配组合共8个处理对花生出苗和苗期生长的影响及对根腐病的防治效果，筛选出苗率高、防病效果佳的种衣剂。采用种子包衣法进行根腐病田间药效试验，以不包衣为空白对照（CK）。研究表明各包衣处理对花生出苗和植株生长有促进作用，可降低产量损失，对2个花生品种的根腐病防效分别为11.42%～36.94%,17.53%～34.01%。主茎高、出苗率和产量与病情指数呈极显著负相关，与防治效果呈极显著正相关。ZYJ1(2.5%咯菌腈+25%嘧菌酯+24%噻呋酰胺)三元复配可用于防治花生根腐病，起到保苗壮苗、降低感病程度的作用，且促进增产，对根腐病有较好的防治效果。

关键词：花生根腐病种衣剂防治效果

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偏心料斗颗粒速度和体积分数分布自相似特性

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：范建华张亮王宏伟张磊于建群吉林大学机械与航空航天工程学院吉林省农业机械研究院机电技术研究所吉林大学生物与农业工程学院

本文基于离散元法对颗粒流在重力驱动下通过偏心料斗出口的流动特性进行了数值模拟分析。分别使用两种不同的偏心量e（料斗中心与出口中心的距离）和s（料斗左侧墙壁与料斗出口左端之间的距离）表征偏心料斗卸料过程，系统地研究了出口... 详细信息

本文基于离散元法对颗粒流在重力驱动下通过偏心料斗出口的流动特性进行了数值模拟分析。分别使用两种不同的偏心量e（料斗中心与出口中心的距离）和s（料斗左侧墙壁与料斗出口左端之间的距离）表征偏心料斗卸料过程，系统地研究了出口偏心位置对出口处颗粒速度和体积分数分布的影响。结果表明，针对不同出口尺寸，当采用偏心量e表征卸料过程会导致不同的颗粒流动模式，而采用偏心量s时卸料时颗粒流动模式具有相似性。进一步基于偏心量s的分析，颗粒速度和体积分数分布具有自相似特征，其归一化轮廓曲线可以用指数函数描述，指数参数决定曲线轮廓的变化趋势，具有明确的物理意义。结合出口偏心位置与质量流量，提出了矩形偏心料斗的颗粒流量预测公式，通过该公式发现出口在料斗壁面（s=0）相对其他位置具有较高的卸料速度。在微观尺度下，了解料斗卸料过程中的颗粒动力学特征和物理规律，有助于优化料斗结构和颗粒流动，并精确预测卸料流量。

关键词：农业工程颗粒速度分布体积分数分布颗粒流量预测离散元

防治小菜蛾赤眼蜂蜂种和品系筛选与田间防治效果评价

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中国生物防治学报 2024年

作者：周淑香高芃赫思聪鲁新李小宇高月波吉林省农业科学院植物保护研究所

通过比较螟黄赤眼蜂、玉米螟赤眼蜂、松毛虫赤眼蜂、稻螟赤眼蜂4种赤眼蜂的17个品系对小菜蛾卵寄生能力的差异，筛选防治小菜蛾的优良赤眼蜂蜂种和品系，并通过田间试验验证其对小菜蛾的防治效果。结果表明，4种赤眼蜂均能寄生小菜蛾卵... 详细信息

通过比较螟黄赤眼蜂、玉米螟赤眼蜂、松毛虫赤眼蜂、稻螟赤眼蜂4种赤眼蜂的17个品系对小菜蛾卵寄生能力的差异，筛选防治小菜蛾的优良赤眼蜂蜂种和品系，并通过田间试验验证其对小菜蛾的防治效果。结果表明，4种赤眼蜂均能寄生小菜蛾卵，但不同蜂种的寄生能力存在差异，整体表现为螟黄赤眼蜂＞玉米螟赤眼蜂＞松毛虫赤眼蜂＞稻螟赤眼蜂。17个品系中螟黄赤眼蜂Tc-1对小菜蛾卵的寄生能力最强，卵粒和卵卡寄生率分别为73.01%和98.89%，在小菜蛾卵上的羽化率和羽化雌蜂率均达到85%以上。田间试验结果表明，释放螟黄赤眼蜂Tc-1品系后西兰花田小菜蛾虫口数较对照显著降低，且波动较缓。随着放蜂次数增加小菜蛾虫口减退率增加，通过连续4次放蜂，收获时放蜂田中小菜蛾虫口数为278头/百株，比对照田（2740头/百株）降低了89.85%，证明螟黄赤眼蜂Tc-1品系是防治小菜蛾的优良品系，具有广阔的应用前景。

关键词：小菜蛾赤眼蜂寄生潜能田间防效评价

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电驱排种施肥免耕播种机保护性耕作效果试验

农机化研究 2024年第3期46卷 161-166页

作者：沈卓群孙继东董向辉安鹤峰辽宁省农业机械化研究所沈阳110161

针对保护性耕作技术要求,应用自主设计的气吸式电驱动排种施肥免耕播种机进行了保护性耕作效果试验研究。对控制系统进行调试,计算电驱动排种控制系统播种间距调节误差,检测免耕播种机作业效果,监测试验地块出苗率与产量。研究结果表明... 详细信息

针对保护性耕作技术要求,应用自主设计的气吸式电驱动排种施肥免耕播种机进行了保护性耕作效果试验研究。对控制系统进行调试,计算电驱动排种控制系统播种间距调节误差,检测免耕播种机作业效果,监测试验地块出苗率与产量。研究结果表明:在高留茬秸秆全量覆盖还田免耕播种模式下使用自主设计的免耕播种机进行作业,播种间距、播种深度和种肥间距合格率均能达到农艺要求,试验地块产量较相邻传统耕作模式地块产量高4.3%。研究结果可为免耕播种机设计和保护性耕作技术推广提供参考。

关键词：免耕播种机电驱动排种保护性耕作