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甘蔗收获机入土切割深度控制系统研究
1
作者
丁征亮
马少春
+3 位作者
霍鹏
李伟庆
钱君
周保成
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S02期121-127,共7页
甘蔗入土切割可以有效降低根切破头率,由于西南丘陵山地蔗田凹凸不平,现有甘蔗收获机难以控制刀盘进行入土切割作业,导致甘蔗机收产生大量根切破头。针对以上问题,本文利用自行研制的甘蔗入土切割试验台,基于角度传感器、切割压力传感器...
甘蔗入土切割可以有效降低根切破头率,由于西南丘陵山地蔗田凹凸不平,现有甘蔗收获机难以控制刀盘进行入土切割作业,导致甘蔗机收产生大量根切破头。针对以上问题,本文利用自行研制的甘蔗入土切割试验台,基于角度传感器、切割压力传感器,设计了一种多传感器数据融合的入土切割控制系统,开发了基于PID算法的刀盘高度控制策略,运用Matlab/Simulink构建系统仿真模型。仿真结果表明,入土切割控制系统的稳定时间为0.67 s,超调量为8.6%。为验证入土切割控制系统的作业效果,以前进速度、地面波长和地面振幅为试验因素模拟蔗田路面,进行了台架试验。试验结果表明,当前进速度为1 km/h、地面波长为1 m、地面振幅为4 cm时,最小平均入土切割深度误差为3.26 mm。当前进速度为3 km/h、地面波长为1 m、地面振幅为12 cm时,最大平均入土切割深度误差为8.87 mm,刀盘可以保持入土切割。研究可为入土切割控制系统的开发提供数据支撑和理论依据。
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关键词
甘蔗
入土切割
控制系统
切割
深度
破头率
刀盘仿形
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职称材料
基于极限学习机的入土切割过程数据驱动模型研究
2
作者
申科
任晓智
+1 位作者
王旭艳
麻芳兰
《装备制造技术》
2017年第6期1-3,7,共4页
在甘蔗收割机切割过程中,入土切割能有效提高甘蔗切割质量,但入土切割深度过大极易造成推土现象,不利于控制刀盘升降。为了能够对刀盘入土切割深度进行有效控制,采用基于极限学习机的神经网络模型对影响刀盘负载压力的主要参数与刀盘入...
在甘蔗收割机切割过程中,入土切割能有效提高甘蔗切割质量,但入土切割深度过大极易造成推土现象,不利于控制刀盘升降。为了能够对刀盘入土切割深度进行有效控制,采用基于极限学习机的神经网络模型对影响刀盘负载压力的主要参数与刀盘入土深度之间的非线性关系进行拟合预测,并利用粒子群优化算法(PSO)对模型参数进行优化以提高极限学习机的泛化能力。通过仿真分析并与传统BP神经网络进行比较分析。由分析结果可知基于极限学习机的数据模型优于基于BP神经网络的数据模型,有良好的泛化能力,从而为对入土切割刀盘自动控制系统的研发提供了依据。
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关键词
极限学习机
粒子群优化
入土切割
甘蔗收割机
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职称材料
入土切割对砍蔗质量影响的研究
被引量:
8
3
作者
周建阳
李尚平
+2 位作者
潘宇晨
薛斌
谢积锦
《中国农机化学报》
2016年第1期22-25,共4页
砍蔗质量的好坏对甘蔗收割的产量及来年甘蔗发芽率有很大的影响。本文基于课题组研发的全自主知识产权甘蔗收割机,分析其砍蔗过程的切割机理,研究甘蔗收割机砍蔗时是否入土切割对砍蔗质量的影响;通过实践田间试验研究发现:入土切割对砍...
砍蔗质量的好坏对甘蔗收割的产量及来年甘蔗发芽率有很大的影响。本文基于课题组研发的全自主知识产权甘蔗收割机,分析其砍蔗过程的切割机理,研究甘蔗收割机砍蔗时是否入土切割对砍蔗质量的影响;通过实践田间试验研究发现:入土切割对砍蔗质量有显著影响;入土切割相比不入土切割的砍蔗质量好60%。
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关键词
甘蔗收获机
砍蔗质量
入土切割
切割
机理
试验研究
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职称材料
甘蔗收割机切刀入土切割压力影响因素的试验分析
被引量:
4
4
作者
赖晓
秦志文
+1 位作者
张彪
蔡力
《装备制造技术》
2016年第11期6-8,17,共4页
甘蔗收割机的切割器不能根据地形变化作出高度的自动调整,切割位置过高或过低都严重影响甘蔗收获质量和刀具的经济寿命。为了实现甘蔗收获机械的入土切割深度自动控制,首先需要了解甘蔗密度、土壤剪切强度、土壤硬度等因素对切割压力的...
甘蔗收割机的切割器不能根据地形变化作出高度的自动调整,切割位置过高或过低都严重影响甘蔗收获质量和刀具的经济寿命。为了实现甘蔗收获机械的入土切割深度自动控制,首先需要了解甘蔗密度、土壤剪切强度、土壤硬度等因素对切割压力的影响。通过以切割压力为指标,蔗株密度、刀盘切割深度、土壤剪切强度、土壤硬度为影响因素的正交试验,发现甘蔗密度、刀盘入土切割深度、土壤剪切强度以及土壤剪切强度与土壤硬度交互作用对于入土切割压力有显著的影响。同时通过回归分析,建立了切割负载压力与各个因素之间关系的数学模型,为研制入土切割自动控制系统的研究作了铺垫。
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关键词
甘蔗收割机
入土切割
切割
压力
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职称材料
甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统设计与试验
被引量:
7
5
作者
麻芳兰
滕筱
+2 位作者
李科
罗晓虎
莫德庆
《中国农机化学报》
北大核心
2021年第4期1-7,共7页
针对甘蔗收获机切割器无法根据蔗地地形的变化而自动调节现象,设计并建立一种以系统的负载压力信号间接反映入土切割深度的甘蔗收获机切深自动控制系统。通过数学建模的方法,得到电液比例控制传递函数。计算控制系统各个环节的增益并对...
针对甘蔗收获机切割器无法根据蔗地地形的变化而自动调节现象,设计并建立一种以系统的负载压力信号间接反映入土切割深度的甘蔗收获机切深自动控制系统。通过数学建模的方法,得到电液比例控制传递函数。计算控制系统各个环节的增益并对系统进行误差分析,得出系统的最大误差为2.2 mm,满足甘蔗收获生产的实际要求。将所建立的系统应用于试验切割平台并进行物理试验。试验结果分析表明:切割器可随负载压力的变化而调整至20 mm左右的入土切割深度。并验证系统的适用性及可靠性,其调整误差在2 mm左右,符合系统误差分析结果。
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关键词
甘蔗收获机
入土切割
负载压力
切深控制
切割
器
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职称材料
甘蔗收获机切割系统负载压力影响因素的试验研究
被引量:
7
6
作者
麻芳兰
董超
+4 位作者
任晓智
丁翔
赵静
申科
林亚洲
《农机化研究》
北大核心
2017年第9期179-183,189,共6页
针对甘蔗收获机在入土切割时无法根据地形精确控制切割器入土切割深度的问题,通过理论分析甘蔗收割机入土切割时影响切割系统负载压力的因素,并通过试验探究各因素对切割系统负载压力的影响规律。试验结果表明:影响切割系统负载压力的...
针对甘蔗收获机在入土切割时无法根据地形精确控制切割器入土切割深度的问题,通过理论分析甘蔗收割机入土切割时影响切割系统负载压力的因素,并通过试验探究各因素对切割系统负载压力的影响规律。试验结果表明:影响切割系统负载压力的主要因素有入土深度、土槽进给速度、甘蔗密度、刀盘转速、土壤含水率和土壤密度,随着入土切割深度、土槽进给速度、甘蔗密度和刀盘转速的增加,切割系统的负载压力整体均呈逐渐增大的趋势,并得出各因素对切割系统负载压力影响的显著性及先后顺序。该研究为建立甘蔗收获机械切割系统的负载压力与切刀入土切割深度的关系数据库提供了数据支持。
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关键词
甘蔗收割机
负载压力
入土切割
下载PDF
职称材料
甘蔗收获机切割器液压系统压力影响因素的试验研究
被引量:
11
7
作者
王增
李尚平
+3 位作者
李凯华
高建立
李政
王莉莉
《中国农机化学报》
2015年第1期37-40,共4页
由于蔗地垄面和垄沟凹凸不平变化较大,小型甘蔗收获机行走时,切割器的切割位置会随着垄面变化而变化,并且液压系统的压力也随之变化。该文主要是针对自主研发的物理样机进行测试试验,测试不入土有蔗、入土无蔗、入土有蔗的情况下切割器...
由于蔗地垄面和垄沟凹凸不平变化较大,小型甘蔗收获机行走时,切割器的切割位置会随着垄面变化而变化,并且液压系统的压力也随之变化。该文主要是针对自主研发的物理样机进行测试试验,测试不入土有蔗、入土无蔗、入土有蔗的情况下切割器液压系统的压力变化规律,分析工作中影响切割系统压力的主要因素及规律变化。研究发现:不入土仅切割甘蔗时,系统压力的增长率为4.0%,入土无蔗系统压力增长率为74%,入土有蔗系统压力增长率为78.7%,入土切割对系统压力影响很显著,不入土仅仅切割甘蔗对系统压力影响不显著,同时得到入土切割压力随深度的变化规律曲线。
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关键词
切割
器
入土切割
液压系统
压力
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职称材料
基于PLC的甘蔗收割机切深控制系统
被引量:
7
8
作者
李凯华
王增
麻芳兰
《装备制造技术》
2016年第8期1-6,共6页
根据课题组前期的研究中发现的刀盘切深对甘蔗的宿根质量具有明显影响,及刀盘液压马达的负载压力与切深之间存在显著关系等规律。为了降低甘蔗宿根破头率,基于西门子PLC的电液控制系统,通过实验,分析了不入土与入土切割刀盘切深对液压...
根据课题组前期的研究中发现的刀盘切深对甘蔗的宿根质量具有明显影响,及刀盘液压马达的负载压力与切深之间存在显著关系等规律。为了降低甘蔗宿根破头率,基于西门子PLC的电液控制系统,通过实验,分析了不入土与入土切割刀盘切深对液压马达负载压力的影响关系特征,寻找到了切深临界控制点(0,20mm);通过抽样调查统计,发现甘蔗的密度呈X^N(33.78,419.84)泊松分布,测试分析了提升油缸的响应特性;在此基础上,基于S200的PLC控制系统,提出了一种基于负载压力阈值的切深控制的方案,进行了系统的编程和设计及参数分析,为下一步的切深控奠定了基础。
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关键词
甘蔗收获机械
入土切割
负载压力
控制
PLC
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职称材料
题名
甘蔗收获机入土切割深度控制系统研究
1
作者
丁征亮
马少春
霍鹏
李伟庆
钱君
周保成
机构
中国农业大学工学院
广西科学院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S02期121-127,共7页
基金
国家自然科学基金项目(32071916)
广西科技重大专项(桂科AA22117005)
文摘
甘蔗入土切割可以有效降低根切破头率,由于西南丘陵山地蔗田凹凸不平,现有甘蔗收获机难以控制刀盘进行入土切割作业,导致甘蔗机收产生大量根切破头。针对以上问题,本文利用自行研制的甘蔗入土切割试验台,基于角度传感器、切割压力传感器,设计了一种多传感器数据融合的入土切割控制系统,开发了基于PID算法的刀盘高度控制策略,运用Matlab/Simulink构建系统仿真模型。仿真结果表明,入土切割控制系统的稳定时间为0.67 s,超调量为8.6%。为验证入土切割控制系统的作业效果,以前进速度、地面波长和地面振幅为试验因素模拟蔗田路面,进行了台架试验。试验结果表明,当前进速度为1 km/h、地面波长为1 m、地面振幅为4 cm时,最小平均入土切割深度误差为3.26 mm。当前进速度为3 km/h、地面波长为1 m、地面振幅为12 cm时,最大平均入土切割深度误差为8.87 mm,刀盘可以保持入土切割。研究可为入土切割控制系统的开发提供数据支撑和理论依据。
关键词
甘蔗
入土切割
控制系统
切割
深度
破头率
刀盘仿形
Keywords
sugarcane
under-the-ground basecutting control system
cutting depth
stubble damage
basecutter profiling
分类号
S225.5 [农业科学—农业机械化工程]
下载PDF
职称材料
题名
基于极限学习机的入土切割过程数据驱动模型研究
2
作者
申科
任晓智
王旭艳
麻芳兰
机构
广西大学机械学院
出处
《装备制造技术》
2017年第6期1-3,7,共4页
基金
国家自然科学基金资助项目(51465004)
广西自然科学基金资助项目(2014GXNSFAA118381)
广西制造系统与先进制造技术重点实验室项目(13-051-09S02)
文摘
在甘蔗收割机切割过程中,入土切割能有效提高甘蔗切割质量,但入土切割深度过大极易造成推土现象,不利于控制刀盘升降。为了能够对刀盘入土切割深度进行有效控制,采用基于极限学习机的神经网络模型对影响刀盘负载压力的主要参数与刀盘入土深度之间的非线性关系进行拟合预测,并利用粒子群优化算法(PSO)对模型参数进行优化以提高极限学习机的泛化能力。通过仿真分析并与传统BP神经网络进行比较分析。由分析结果可知基于极限学习机的数据模型优于基于BP神经网络的数据模型,有良好的泛化能力,从而为对入土切割刀盘自动控制系统的研发提供了依据。
关键词
极限学习机
粒子群优化
入土切割
甘蔗收割机
Keywords
extreme learning machine
particle swarm optimization
cutting blow soil
sugarcane harvester
分类号
S225.5 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
入土切割对砍蔗质量影响的研究
被引量:
8
3
作者
周建阳
李尚平
潘宇晨
薛斌
谢积锦
机构
广西高校临海机械装备设计制造及控制重点实验室培育基地
广西民族大学
出处
《中国农机化学报》
2016年第1期22-25,共4页
基金
广西高校临海机械装备设计制造及控制重点实验室培育基地开放课题基金资助(GXLH2014ZD-04
GXLH2014ZD-02)
+1 种基金
钦州学院校级科研项目(2014XJKY-25B
2013XJKY-13B)
文摘
砍蔗质量的好坏对甘蔗收割的产量及来年甘蔗发芽率有很大的影响。本文基于课题组研发的全自主知识产权甘蔗收割机,分析其砍蔗过程的切割机理,研究甘蔗收割机砍蔗时是否入土切割对砍蔗质量的影响;通过实践田间试验研究发现:入土切割对砍蔗质量有显著影响;入土切割相比不入土切割的砍蔗质量好60%。
关键词
甘蔗收获机
砍蔗质量
入土切割
切割
机理
试验研究
Keywords
sugarcane harvester
cutting quality of sugarcane
cutting mechanism
experimental research
分类号
S225 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
甘蔗收割机切刀入土切割压力影响因素的试验分析
被引量:
4
4
作者
赖晓
秦志文
张彪
蔡力
机构
广西制造系统与先进制造技术重点试验室
上汽通用五菱汽车股份有限公司
出处
《装备制造技术》
2016年第11期6-8,17,共4页
基金
广西制造系统与先进制造技术重点试验室2014年项目(编号:14-045-15S01)
广西高校临海机械装备设计制造及控制重点实验室项目(编号:GXLH2014KF-04)
+1 种基金
广西大学实验室建设与实验教学改革项目(编号:20140111)
2016年广西教育厅中青年教师基础能力提升项目
文摘
甘蔗收割机的切割器不能根据地形变化作出高度的自动调整,切割位置过高或过低都严重影响甘蔗收获质量和刀具的经济寿命。为了实现甘蔗收获机械的入土切割深度自动控制,首先需要了解甘蔗密度、土壤剪切强度、土壤硬度等因素对切割压力的影响。通过以切割压力为指标,蔗株密度、刀盘切割深度、土壤剪切强度、土壤硬度为影响因素的正交试验,发现甘蔗密度、刀盘入土切割深度、土壤剪切强度以及土壤剪切强度与土壤硬度交互作用对于入土切割压力有显著的影响。同时通过回归分析,建立了切割负载压力与各个因素之间关系的数学模型,为研制入土切割自动控制系统的研究作了铺垫。
关键词
甘蔗收割机
入土切割
切割
压力
Keywords
sugarcane harvester
underground cutting
cutting pressure
分类号
TH137.51 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统设计与试验
被引量:
7
5
作者
麻芳兰
滕筱
李科
罗晓虎
莫德庆
机构
广西大学机械工程学院
出处
《中国农机化学报》
北大核心
2021年第4期1-7,共7页
基金
国家自然科学基金(51465004)。
文摘
针对甘蔗收获机切割器无法根据蔗地地形的变化而自动调节现象,设计并建立一种以系统的负载压力信号间接反映入土切割深度的甘蔗收获机切深自动控制系统。通过数学建模的方法,得到电液比例控制传递函数。计算控制系统各个环节的增益并对系统进行误差分析,得出系统的最大误差为2.2 mm,满足甘蔗收获生产的实际要求。将所建立的系统应用于试验切割平台并进行物理试验。试验结果分析表明:切割器可随负载压力的变化而调整至20 mm左右的入土切割深度。并验证系统的适用性及可靠性,其调整误差在2 mm左右,符合系统误差分析结果。
关键词
甘蔗收获机
入土切割
负载压力
切深控制
切割
器
Keywords
sugarcane harvester
cutting into the soil
load pressure
depth of cut control
cutter
分类号
S23 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
甘蔗收获机切割系统负载压力影响因素的试验研究
被引量:
7
6
作者
麻芳兰
董超
任晓智
丁翔
赵静
申科
林亚洲
机构
广西大学机械工程学院
出处
《农机化研究》
北大核心
2017年第9期179-183,189,共6页
基金
国家自然科学基金项目(51465004)
广西自然科学基金项目(2014GXNSFAA118381)
广西理工科学实验中心项目(YXKT2014011)
文摘
针对甘蔗收获机在入土切割时无法根据地形精确控制切割器入土切割深度的问题,通过理论分析甘蔗收割机入土切割时影响切割系统负载压力的因素,并通过试验探究各因素对切割系统负载压力的影响规律。试验结果表明:影响切割系统负载压力的主要因素有入土深度、土槽进给速度、甘蔗密度、刀盘转速、土壤含水率和土壤密度,随着入土切割深度、土槽进给速度、甘蔗密度和刀盘转速的增加,切割系统的负载压力整体均呈逐渐增大的趋势,并得出各因素对切割系统负载压力影响的显著性及先后顺序。该研究为建立甘蔗收获机械切割系统的负载压力与切刀入土切割深度的关系数据库提供了数据支持。
关键词
甘蔗收割机
负载压力
入土切割
Keywords
sugarcane harvester
load pressure
cutting buried
分类号
S225.53 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
甘蔗收获机切割器液压系统压力影响因素的试验研究
被引量:
11
7
作者
王增
李尚平
李凯华
高建立
李政
王莉莉
机构
广西大学机械工程学院
广西民族大学
出处
《中国农机化学报》
2015年第1期37-40,共4页
基金
广西制造系统与先进制造技术重点实验室项目(11-031-12s04)
广西大学科研基金项目(XBZ120838)
文摘
由于蔗地垄面和垄沟凹凸不平变化较大,小型甘蔗收获机行走时,切割器的切割位置会随着垄面变化而变化,并且液压系统的压力也随之变化。该文主要是针对自主研发的物理样机进行测试试验,测试不入土有蔗、入土无蔗、入土有蔗的情况下切割器液压系统的压力变化规律,分析工作中影响切割系统压力的主要因素及规律变化。研究发现:不入土仅切割甘蔗时,系统压力的增长率为4.0%,入土无蔗系统压力增长率为74%,入土有蔗系统压力增长率为78.7%,入土切割对系统压力影响很显著,不入土仅仅切割甘蔗对系统压力影响不显著,同时得到入土切割压力随深度的变化规律曲线。
关键词
切割
器
入土切割
液压系统
压力
Keywords
base cutter
cutting beneath surface soil
hydraulic system
pressure
分类号
S225.53 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于PLC的甘蔗收割机切深控制系统
被引量:
7
8
作者
李凯华
王增
麻芳兰
机构
广西大学电气工程学院
南宁学院
西安交通大学
广西大学机械工程学院
出处
《装备制造技术》
2016年第8期1-6,共6页
基金
国家自然科学基金(项目批准号:51465004)
国家科技部科技人员服务企业项目(2009GJE10008)
广西高校临海机械装备设计制造及控制重点实验室课题(GXLH2014KF-04)
文摘
根据课题组前期的研究中发现的刀盘切深对甘蔗的宿根质量具有明显影响,及刀盘液压马达的负载压力与切深之间存在显著关系等规律。为了降低甘蔗宿根破头率,基于西门子PLC的电液控制系统,通过实验,分析了不入土与入土切割刀盘切深对液压马达负载压力的影响关系特征,寻找到了切深临界控制点(0,20mm);通过抽样调查统计,发现甘蔗的密度呈X^N(33.78,419.84)泊松分布,测试分析了提升油缸的响应特性;在此基础上,基于S200的PLC控制系统,提出了一种基于负载压力阈值的切深控制的方案,进行了系统的编程和设计及参数分析,为下一步的切深控奠定了基础。
关键词
甘蔗收获机械
入土切割
负载压力
控制
PLC
Keywords
sugarcane harvester
depth cutting
load press
control
PLC
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
S225 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
甘蔗收获机入土切割深度控制系统研究
丁征亮
马少春
霍鹏
李伟庆
钱君
周保成
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
2
基于极限学习机的入土切割过程数据驱动模型研究
申科
任晓智
王旭艳
麻芳兰
《装备制造技术》
2017
0
下载PDF
职称材料
3
入土切割对砍蔗质量影响的研究
周建阳
李尚平
潘宇晨
薛斌
谢积锦
《中国农机化学报》
2016
8
下载PDF
职称材料
4
甘蔗收割机切刀入土切割压力影响因素的试验分析
赖晓
秦志文
张彪
蔡力
《装备制造技术》
2016
4
下载PDF
职称材料
5
甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统设计与试验
麻芳兰
滕筱
李科
罗晓虎
莫德庆
《中国农机化学报》
北大核心
2021
7
下载PDF
职称材料
6
甘蔗收获机切割系统负载压力影响因素的试验研究
麻芳兰
董超
任晓智
丁翔
赵静
申科
林亚洲
《农机化研究》
北大核心
2017
7
下载PDF
职称材料
7
甘蔗收获机切割器液压系统压力影响因素的试验研究
王增
李尚平
李凯华
高建立
李政
王莉莉
《中国农机化学报》
2015
11
下载PDF
职称材料
8
基于PLC的甘蔗收割机切深控制系统
李凯华
王增
麻芳兰
《装备制造技术》
2016
7
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职称材料
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