甘蔗联合收割机刀盘转速对行走速度的跟踪控制

在甘蔗联合收割机收割过程中,砍蔗刀盘转速与行走速度的匹配关系对砍蔗质量起到重要影响。为此,提出了两种电液比例速度控制方案,实现刀盘转速对甘蔗联合收割机行走速度的跟踪变化。首先通过田间单因素试验获得行走速度与刀盘转速的最优组合;其次通过AMESim对两种速度控制系统进行仿真对比;最后选择较优系统进行验证试验。仿真结果表明:电液比例旁路节流调速系统刀盘转速调整时间及回路效率分别为(1.24 s,82.60%),与电液比例进口节流调速系统(1.49 s,54.11%)相比,其调整时间更快、效率更高,更适用于甘蔗联合收割机刀盘转速对行走速度的跟踪控制。验证试验表明:刀盘转速最大误差为3.51%,甘蔗宿根切口平整,具有较好的控制效果和切割质量。     

整杆式甘蔗联合收割机液压系统的设计

国内现有甘蔗联合收割机,其各机型均存在着适应性差、可靠性低及收获可实现性差等问题。因此,开发适用于丘陵地带甘蔗种植特点、符合我国农村生产方式及糖厂加工工艺的实用型甘蔗联合收割机械显得尤为必要和紧迫。通过分析甘蔗联合收割机各执行机构的工作参数,根据甘蔗联合收割机不同工作机构的工况要求,采用液压控制技术,设计出了甘蔗联合收割机的液压控制系统。该系统简化了甘蔗联合收割机的整体结构,大大提高甘蔗联合收割机的整机工作性能。     

切割参数对蔗茎合格率影响的试验研究

为提高甘蔗的切割质量和降低甘蔗损失,在自制的小型整杆式甘蔗收割机上进行双因素试验,研究压蔗辊转速和刀盘转速对甘蔗切割质量的影响。试验结果表明,刀盘转速和压蔗辊转速对甘蔗切割质量具有显著影响。基于综合平衡法,确定最优组合为刀盘转速为750 rpm,压蔗辊转速为180 rpm。在该组合下,切断后蔗茎头部完好率为57.9%,蔗茎头部轻微撕裂率为24.6%,蔗茎头部中度撕裂率为10.5%,蔗茎头部粉碎率为6.9%。为小型甘蔗收割机的机械设计提供参考依据。     

甘蔗横向种植机施肥间距电液控制系统研究

甘蔗横向种植具有用种少、单位面积出苗率较高,土地利用率高,且抗倒伏能力强等优势。针对现有横向甘蔗种植机施肥机构的转速不能跟踪行走速度的变化,导致施肥间距不均匀的问题,分析了施肥机构液压马达的转速、甘蔗横向种植机行走速度和施肥间距的关系,研究采用PLC控制电液比例节流调速回路的方法,对施肥机构液压马达的转速与甘蔗横向种植机行走速度进行匹配控制,实现对施肥间距的控制。仿真和实验结果表明:施肥机构的转速能够按照设定的目标值跟踪行走速度的变化,施肥间距能满足甘蔗横向种植的农艺要求。     

NEDC工况台架模拟控制方法研究

为了在传动系台架上模拟实车行驶工况,设计了基于前向模型的转速跟踪负载模拟算法。根据NEDC工况编制了适用于台架控制模型的车速历程。建立了车辆动力学模型和台架动力学模型,采用基于前向模型的转速跟踪负载模拟算法设计了台架负载模拟控制器,驾驶员模型跟踪工况车速,台架模型模拟变速器输入、输出端的动态响应。仿真结果表明,该系统能够模拟NEDC工况,转速误差控制在10r/min内,系统响应时间在0.5s内,该结果为台架控制器设计提供参考。     

切割参数对甘蔗切割质量影响的试验研究

为提高甘蔗的切割质量和降低甘蔗损失,以蔗茎合格率为试验指标,在自制的小型整杆式甘蔗收割机上进行三因素三水平正交试验,研究刀盘转速、压蔗辊转速及刀盘角度对甘蔗切割质量的影响。试验结果表明,刀盘转速和压蔗辊转速对甘蔗切割质量具有显著影响,刀盘角度对甘蔗切割质量无显著影响。对试验结果进行方差分析,确定最优组合为刀盘转速为750 r/min,压蔗辊转速为180 r/min,刀盘角度为10°,在该组合下蔗茎合格率为91.4%。该文可为小型甘蔗收割机的机械设计提供参考。     

装载机全变量液压系统建模与能耗分析

根据装载机全变量液压系统工作原理,利用AMESim仿真软件建立了机液联合仿真模型,分析了一个工作循环作业过程中泵的动态特性及工作液压系统能耗效率,对比了不同工况和多路阀节流阀口形状下工作液压系统能耗与效率。仿真结果表明：在装载机作业过程中,变量泵输出压力和流量与工作负载需求匹配,一个工作循环内液压系统效率为80.6%,具有较好的节能效果;随着装载质量增加,装载机工作液压系统能耗降低,效率提高;节流阀口流量对装载机液压系统能耗与效率有一定影响,针对不同作业工况,宜选用不同的节流阀口。     

甘蔗种植机田间漏播监测试验

目前甘蔗种植时的作业质量、作业行距主要依靠机手经验控制,易造成行距不均匀及漏播等问题.为提高甘蔗田间种植均匀性,在甘蔗种植机上安装GPS信号接收机及光幕传感器,开发了甘蔗种植机田间作业监测系统,实时监测甘蔗田间作业行内漏播及种植机作业的行间均匀性.为测试定位数据的准确性和稳定性进行了标定试验,试验结果表明,定位数据的横向跟踪误差最大值平均为0.030 7 m,平均值为0.010 6 m,标准差为0.010 1m,满足甘蔗种植辅助导航的精度要求.田间试验表明,该系统漏播率与实际漏播率基本一致,单芽段甘蔗种植机在转速40r/min、车速2.26km/h时的播种均匀性最好.该系统可进行路径规划,实时监测车辆动态、回放作业路径和种植质量图,对甘蔗种植管理提供可靠依据.     

车辆驱动桥加载实验台的自适应反推滑模控制研究

针对车辆驱动桥加载实验台存在的不匹配耦合干扰等问题,提出了一种基于自适应反推滑模控制(ABSMC)算法的控制器。首先,根据系统原理和传递函数,分别列出了含有不确定性的转速控制系统和转矩控制系统的状态空间方程;然后,利用基于李雅普诺夫的反推法和滑膜变结构控制法,进行了系统控制率的设计,并采用自适应控制策略对系统的耦合干扰进行了估计;最后,利用仿真的方式对控制器的有效性进行了验证。研究结果表明：采用自适应反推滑模控制时,转速和转矩控制系统的正弦跟踪性能明显优于自适应控制,系统跟踪精度高、稳态误差小;分别添加耦合干扰时,系统具有自适应性;在强烈干扰情况下,转速系统的最大跟踪误差为0.05 r/min,转矩系统的最大跟踪误差为0.09 N·m。     

联合收割机双闭环负荷控制系统的设计

联合收割机是一个高阶时变非线性系统,存在大滞后,工况复杂,简要分析联合收割机数学模型及作业期间可能存在的各种内部、外部扰动。针对收割机负荷控制系统中利用一个控制器综合多个扰动,各参数相互影响,参数调整困难,系统动态性能不够好的问题,提出一种双闭环负荷控制系统,将收割机系统分为行走、作业两部分,分别利用车速闭环和滚筒转速闭环进行控制。车速闭环采用单神经元比例积分微分(Proportion,integration,differentiation,PID)算法,根据车辆行走系统的工况变化不断调整控制参数,尽可能跟踪给定车速。滚筒转速闭环采用直接广义预测控制算法,也可自动适应系统参数和工况的变化,保证滚筒恒定在最佳转速。整个控制算法实时计算量较小,可保证系统具有足够高的实时性。仿真和试验证明双闭环负荷控制系统能获得较高的控制精度和优良的动态特性。     

甘蔗联合收割机切段辊液压系统的节能设计

针对切段式甘蔗联合收割机切段辊液压系统耗能大,效率低的问题,提出将负载敏感技术应用于切段辊液压系统,并与采用节流调速的液压系统进行对比,研究其节能效果。首先通过试验测得甘蔗收割机在行走速度为1, 2, 3 km/h 3种典型工况下切段辊马达的载荷谱及相应功耗数据;然后将实测所得的载荷谱数据导入AMESim模型,对2种液压系统进行仿真。结果表明:负载敏感系统的耗能和系统效率分别为节流调速液压系统的54%和1.8倍,且负载敏感系统马达速度稳定性好。基于实测载荷谱,在行走机械液压综合实验平台进行实验验证,所得负载敏感系统的耗能和效率分别为节流调速系统的52%和1.85倍。仿真和实验结果都表明,将负载敏感技术应用于切段辊液压系统,节能效果显著。     

小型甘蔗收获机械试验平台的设计制造及物理试验

设计制造了集成小型甘蔗收获机械主要功能模块的试验平台,模拟小型甘蔗收获机整机实地收割,并在此平台上进行了切割器的切割力和刀盘振动的动态试验;分析了相关参数对甘蔗表面切割质量、切割力和刀盘振动的影响,最终得到相应结论,为优化小型甘蔗收获机械切割器提供了依据。     

甘蔗联合收割机的应用技术及发展趋势

通过分析当前国内外甘蔗联合收割机的现状以及各种技术的应用,提出今后甘蔗联合收割机的发展趋势.     

虚拟设计环境下小型甘蔗联合收获机的概念设计

通过阐述概念设计定义及其特点，在三维虚拟环境下，建立小型甘蔗联合收获机的概念机构，提出对有工作约束条件，运动、动力特性复杂的机械系统，采用模块式虚拟装配及仿真；对各功能模块采用发散性创新设计，使样机方案不受子模块的约束，解决模块间结构与性能的协调性，通过对小型甘蔗联合收获机概念样机方案实例的仿真分析，说明运用虚拟环境的概念设计及其机构仿真，探讨了一种复杂机械系统的设计分析方法，可以简化机械系统设计开发过程，减少开发时间和成本。     

基于高速开关阀的液压缸速度控制系统设计

为了研究高速开关阀在液压缸速度控制系统中的应用,在分析高速开关阀流量特性的基础上,提出了基于高速开关阀的单阀直控式和旁路节流式两种液压控制系统方案,并且采用脉宽调制技术(PWM),根据液压缸的位移信号调节PWM的占空比,控制进入液压缸的流量,间接达到控制液压缸速度、削弱冲击的目的。针对两种应用方案,分别通过Sim ulink建立仿真模型、FESTO液压实验平台搭建系统进行实验的方式,得出了仿真与实验情况下的位移、速度、加速度曲线。仿真曲线与实验结果的对比表明:单阀直控式和旁路节流式两种液压控制系统方案都能较好地实现液压缸速度的控制,其中单阀直控式更加适合于小流量液压系统,而旁路节流式的应用范围较广。     

用于驾驶机器人的车速跟踪多机械手协调控制方法

提出一种用于驾驶机器人的车速跟踪多机械手协调控制方法。建立了驾驶机器人车速跟踪多机械手/腿控制模型,在此基础上设计了驾驶机器人车速跟踪协调控制器,通过油门/离合器协调控制器实现了车辆的平稳起步和平顺换挡,通过发动机/制动器切换控制器实现了驾驶机器人对给定车速的准确跟踪。实车试验结果表明,提出的方法能合理地协调控制驾驶机器人的油门、制动、离合机械腿和换挡机械手,实现对目标车速的跟踪控制,驾驶机器人完全能够代替试验人员进行各种汽车试验。     

变量泵、比例阀和蓄能器复合控制差动缸回路原理及应用

提出用单台变速泵或伺服泵,结合蓄能器和旁通比例节流阀复合控制差动缸,改善注塑机能量效率的回路原理。液压泵仅在液压缸进给过程工作,蓄能器存储液压缸运动和制动过程的能量并用作液压缸回程的动力。比例节流阀控制液压缸回程的运动速度,通过新提出的流量校正原理,消除蓄能器内压力变化和负载对阀流量的影响,使液压缸的速度能够实时跟踪预定的轨迹。同正反向都采用泵驱动的原理相比,可消除回程中电动机制动产生的能耗。研究表明,新的回路原理可满足注塑机控制性能的要求。     

High speed on/off valve control hydraulic propeller

The work-class remotely-operated-underwater-vehicles(ROVs) are mainly driven by hydraulic propulsion system,and the effeciency of hydraulic propulsion system is an important performance index of ROVs.However,the efficiency of traditional hydraulic propulsion system controlled by throttle valves is too low.Therefore,in this paper,for small and medium ROVs,a novel propulsion system with higher efficiency based on high speed on/off valve control hydraulic propeller is proposed.To solve the conflict between large flow rate and high frequency response performance,a two-stage high speed on/off valve-motor unit with large flow rate and high response speed simultaneously is developed.Through theoretical analysis,an effective fluctuation control method and a novel pulse-width-pulse-frequency-modulation(PWPFM) are introduced to solve the conflict among inherently fluctuation,valve dynamic performance and system efficiency.A simulation model is established to evaluate the system performance.To prove the advantage of system in energy saving,and test the dynamic control performance of high speed on/off valve control propeller,a test setup is developed and a series of comparative experiments is completed.The smimulation and experiment results show that the two-stage high speed on/off valve has an excellent dynamic response performance,and can be used to realize high accuracy speed control.The experiment results prove that the new propulsion system has much more advantages than the traditional throttle speed regulation system in energy saving.The lowest efficiency is more than 40%.The application results on a ROV indicate that the high speed on/off valve control propeller system has good dynamic and steady-state control performances.Its transient time is only about 1 s-1.5 s,and steady-state error is less than 5%.Meanwhile,the speed fluctuation is small,and the smooth propeller speed control effect is obtained.On the premise of good propeller speed control performance,the proposed high speed on/off valve control propeller can improve the effeciency of ROV propulsion system significantly,and provides another attractive ROV propulsion system choice for engineers.     

无人电动甘蔗种植机的设计

为解决以往机械甘蔗种植时蔗种、基肥分发成堆不均匀问题,通过利用压力传感器对蔗种分发与基肥发信息采集、用4个超声波传感器对地头地尾及行距数据采集、用左右轮速度传感器对种植速度数据采集和电流传感器对种植机驱动电机电流进数据采集,分别经LA3220放大器放大后,送入MSC1210Y5单片机进行数据处理,分别控制蔗种和基肥输出门的开启大小、种植机转弯与前进方向和种植速度,达到蔗种、基肥均匀发放。通过SR-232接口电路、GR47无线传输模块、GPRS无线网络和PC机等进行甘蔗种植远程监控,实现了无人电动甘蔗种植。     

基于ADAMS的小型甘蔗收割机台架机构动态分析

探讨小型甘蔗收割机台架机构理论建模及分析方法；并对台架系统进行动态分析，通过常模态分析和受迫振动分析，得出影响其振动的主要频率和振型．通过对振型的分析，提出应加强台架横梁、耙轮轴及液压缸的刚度。进一步完善小型甘蔗收割机虚拟数字样机的建立及研究。