一种轻量型果园环境果实检测方法

果园环境下柑橘的快速准确检测是自主采摘机器人作业的关键.针对现有的模型过于冗余、检测速度与精度不平衡等问题,提出一种轻量型果园环境果实检测方法.在YOLOv4算法的基础上引入焦点损失函数(Focal Loss)来提高模型在二分类检测任务中的负样本挖掘能力,并针对模型参数冗余等问题提出一种优化的模型剪枝方法.试验结果表明:提出的方法在果园环境中柑橘果实数据集检测得到的平均精度均值(mean average precision,M_(AP))达到94.22%,相较于YOLOv4模型提高了1.18%,模型参数减小了95.22%,模型尺寸为原来的4.84%,检测速度为原来的4.03倍.

混合策略改进的粒子群算法

针对粒子群算法易陷入局部最优、收敛精度低、收敛速度慢等缺陷,提出了基于混合策略的改进粒子群算法。使用融合Circle映射与精英反向学习的策略初始化种群,提升初始种群的质量,同时加快收敛速度;在粒子速度更新方式中引入蜘蛛移动策略平衡算法的全局搜索与局部搜索;提出了基于自适应t分布的变异策略,增强算法全局搜索和跳出局部最优能力;对15个单峰和多峰函数进行仿真实验,与其他3种算法进行了对比分析,结果表明:所提出的改进算法具有很强的寻优能力与稳定性。

基于深度残差U型网络的果园环境识别

果园环境复杂多变,传统机器视觉识别算法易受到光照阴影等因素影响,识别目标能力有限且精度较低。深度残差U型网络可对果园环境中的树木、可行驶道路、杂物等进行语义分割。网络基本结构采用U型网络,在编码层和瓶颈层中加入残差学习,利用残差模块提升网络深度,增强不同层次的语义信息融合,提高特征表达能力和识别准确率;解码层中采用上采样进行特征映射,方便快捷,并通过跳跃连接融合编码层的语义信息,减少网络参数,加速训练。通过PyTorch深度学习框架搭建网络,训练数据集,并将该网络与全卷积神经网络和U型网络进行对比实验,结果表明深度残差U型网络识别准确率最高,平均交并比为83.3%,适用于果园环境识别。

基于稳态增益的主动转向系统可变传动比模型

分析了主动前轮转向系统双行星齿轮机构的工作原理,根据前轮转角的合成机理,分别建立了方向盘转角和叠加转角的运动学模型,通过比较单、双行星齿轮机构输出轴与输入轴的转速差,发现双行星齿轮机构比单行星齿轮机构的传动效率高,从而进一步推导出基于双行星齿轮机构的电机转角随方向盘转角及传动比的变化关系;为了改善汽车的动态转向特性及其在高速直线行驶时的抗干扰能力,以车速为输入变量,参考车辆系统稳态增益的变化范围,构建了可变传动比计算模型.MATLAB/Simulink仿真结果表明:通过该模型计算得到的转向系统角传动比能够随着汽车行驶工况灵活变化,主动调整前轮转角,提高了汽车的操纵轻便性和行驶安全性.

园艺电动拖拉机作业全覆盖路径规划算法研究

提出了一种园艺电动拖拉机作业全覆盖路径规划算法,通过栅格法建立2.5D作业环境空间模型,结合改进遗传算法研究了电动拖拉机全覆盖路径规划算法,建立了基于遗传算法平面行驶路径长度、转向次数和行驶总高程差的多目标适应度函数;改进交叉、变异算子,以提高算法执行效率与降低行驶重复率。仿真实验表明:对比传统全覆盖路径规划算法,基于改进遗传算法的全覆盖路径规划算法平均转向次数减少9.3个,平均行驶栅格总数减少13.2个,重复栅格减少11.7个,行驶总高程差的均值小14.01m,重复率降低3.72%。因此,文中的全覆盖路径规划算法效率更优。

拖拉机液压悬挂试验台研究

为提高拖拉机液压悬挂系统检测的自动化水平和测试精度,提出了一种应用电液比例阀控制加载力和垂直度的试验台结构方案,基于Simulation X软件对试验台的液压加载系统进行仿真分析。结果表明:目标加载力调节时间均小于0.3 s;加载力跟随试验最大误差约为0.6 k N,并且在跟随加载力上升阶段实际曲线与跟随曲线基本吻合;垂直度仿真过程中,系统在低初始偏差和中、高初始偏差达到稳定状态的时间分别在0.3,2.0 s以内,可见设计方案是可行的,为拖拉机液压悬挂系统的产品开发和质量检测提供了高效的测试平台。

线性拟合与Kalman预测法修正耕深测量误差

为精确控制耕深及保证耕深均匀,基于耕深测量方法及误差产生原因,对耕深测量值进行修正。该文对耕深间接和直接测量原理进行分析,通过田间试验探讨耕深测量误差产生机理。试验表明,间接测量出的耕深始终小于实际耕深,目标耕深增大,耕深偏差也增加;直接方法由于受土壤不平度、植物残差等因素影响,导致测量值波动较大。该文分别采用线性拟合和Kalman预测对耕深间接和直接测量结果进行修正。结果表明,线性拟合能够降低耕深偏差(补偿前:3.20、4.48、5.61、6.90 cm,补偿后:0.14、0.19、0.16、0.17 cm),Kalman预测能够减少测量值中的噪声(预测前标准差:1.60、1.83、1.33、1.83 cm,预测后标准差:0.032、0.010、0.042、0.092 cm),使修正结果趋于真实耕深。该研究为实现电控悬挂位控制及保证播种深度提供了新的解决方案。

履带式电动拖拉机传动系统的匹配及优化

针对不同作业模式下的电机功率需求,完成了电动拖拉机传动系统参数的匹配。通过Mat Lab优化工具箱中fmincon优化函数,对传动比进行了优化处理,并运用CRUISE软件进行仿真。仿真结果表明:匹配的传动系参数满足设计要求,且在蓄电池一定的条件下,优化后的续驶时间得到了提升。

履带式电动拖拉机驱动系统控制策略的研究

为提高履带式电动拖拉机工作效率,设计了一套整机驱动系统控制策略。其中,在正常工作模式下设计建立了模糊自调整PID控制策略,在失效模式下设计了跛行行车的控制策略。运用Matlab/Simulink对整机驱动系统各个模式的控制策略进行仿真研究。仿真结果表明:在运输模式下,拖拉机能够实现目标速度的跟踪,在犁耕工作模式下,拖拉机的速度脉动在可接受的范围内,且转矩补偿能够实现驱动阻力变化的跟踪;在跛行行车控制策略下,进入跛行行车模式之后,整机以固定速度运行,并且SOC下降速度明显变缓。

基于最佳能耗的电动拖拉机多作业点路径规划算法研究

为解决电动拖拉机多作业点行驶过程中能量消耗大、续航里程短的问题,提出了一种基于能量消耗最佳的Hopfield神经网络的多作业点路径规划算法。首先确定电动拖拉机行驶过程中的能量消耗关系式,其次依据Hopfield神经网络进行算法编写,最后进行算法仿真实验。仿真结果表明:该路径规划算法可以使电动拖拉机多作业点行驶过程中的能量消耗大大减少,延长了电动拖拉机的工作时间。

基于双重卡尔曼滤波器电池荷电状态的估计

为了有效估计车用蓄电池的荷电状态(SOC),建立了包含迟滞因素和松弛因素的锂电池的精确模型,以自适应无迹卡尔曼滤波器算法为基础,设计了能够实现模型参数和状态同时在线估计的双重卡尔曼滤波器。通过实验和仿真结果的比较表明:该方法能够有效抑制噪声的干扰,快速修正SOC的误差,取得精确的SOC估计值,同时通过时变参数的估计为判断蓄电池的健康状态提供依据。

半挂车悬架前支架的有限元分析

应用三维软件CATIA建立了半挂车悬架前支架的有限元模型,对前支架的刚度和强度特性进行了仿真模拟,获得了前支架的应力应变分布情况;在此基础上对前支架做了电测实验;找到了前支架应力集中的部位,最后提出了结构改进措施。

拖拉机悬挂系统耕深自动控制策略的研究

对拖拉机电控液压悬挂系统耕深自动控制方法进行仿真研究,提出一种基于P—模糊PID双模态控制原理的自动控制方法,建立悬挂系统位置控制过程中的数学模型,设计相应的P—模糊PID控制器,利用Matlab/Simulink建立仿真模型。仿真研究系统在设定耕深信号下的响应,对比常规的模糊控制方法结果表明,耕深从0～250mm系统的动态响应时间在1s以内,动态响应速度将近提高了一倍,并且系统没有超调,控制精度高,取得了很好的控制效果。研究结果为进一步提高拖拉机的耕作质量提供一定的理论依据和指导意义。

电动拖拉机驱动控制策略开发

为提高驱动电机输出效率,利用Matlab软件中的Simulink、Stateflow开发驱动模式识别与转换策略以及各模式下的驱动控制策略。其中,田间作业模式下,按照最佳效率对电机进行输出转矩控制;在运输模式下,以给定的目标车速为目标,运用模糊控制,使拖拉机很好地按预定车速行驶;能量限制和失效模式下,限制电机扭矩输出。仿真结果表明,田间作业模式下开发的控制策略能提高电机输出效率,减少电池能量损耗;运输模式下的控制策略能很好地跟踪目标车速,提高运输效率。

基于驱动效率的四驱拖拉机驱动系统优化设计

四轮驱动拖拉机设计时,需要综合考虑前后轴上轴荷分配、驱动力分配对驱动效率的影响,目前的设计方法多采用经验法进行配重,无法适应农用拖拉机不同工况的需求。为此,针对拖拉机在犁耕工况下,会产生轴荷转移问题,分析了轴荷变化对四驱拖拉机驱动效率的影响,并以固定速比四轮驱动结构为研究对象,提出了一种以驱动效率为目标函数的优化方法,使用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化求解,旨在为设计四驱农用拖拉机驱动系统提供一种新的思路。

发动机与液力变矩器共同工作点的加速算法

正确确定发动机与液力变矩器的共同工作点是液力传动车辆动力系统优化匹配计算的基础 ,为此提出了旨在简化运算步骤、提高运算速度、确保运算精度的求解共同工作点的加速算法 ,用MATLAB语言编制了相应的程序 ,并进行了实例计算和分析。

基于非线性二自由度模型的线控转向系统变角传动比设计

在分析不同附着系数路面轮胎侧向力和侧偏角关系基础上,对同一附着系数路面下轮胎侧偏角进行分区、侧偏曲线线性化,建立非线性二自由度车辆模型。基于横摆角速度增益一定设计理想角传动比。对基于非线性二自由度模型和线性二自由度模型设计角传动比的车辆进行双移线仿真分析。仿真结果表明:在低附着系数路面,基于非线性二自由度模型设计的车辆方向盘转角和质心侧偏角减小,减少了驾驶员通过方向盘对车辆的修正次数,减轻了驾驶负担;横摆角速度和侧向加速度也相应减小,提高了车辆在低附着系数路面驾驶的稳定性。在高附着系数路面,基于两种不同模型设计角传动比的车辆,方向盘转角、车辆状态参数变化不大。

电储能形式车辆再生制动模拟试验台设计方案探讨

介绍了车辆再生制动模拟试验台的结构与工作原理,并在分析其驱动力模拟系统、制动力模拟系统、惯量模拟系统优缺点的基础上,结合对当前普遍采用的两种形式的车辆再生制动模拟试验台设计方案的分析,提出了一种新型的电储能式车辆再生制动模拟试验台设计方案。

液力变矩器性能特性的数学模型

通过对液力变矩器的性能特性进行分析，提出了多种形式的液力变矩器性能特性的数学模型，并以实例加以说明．

基于车辆行驶状态的EPS助力特性研究

助力特性是电动助力转向系统控制的依据。本文从保证行车安全的观点出发,分析了车辆行驶状态参数与EPS助力矩的关系,提出了基于车辆行驶状态的EPS助力特性,并用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果表明该助力特性是合理的。