面向自动控制的日光温室卷膜控制决策方法研究

为使温室环境管理由人工经验管理变为自动化管理,选取温室番茄产量在同地区较高的温室作为研究对象,实时监测温室内温度、湿度和卷膜开闭状况以及室外气象数据,建立室外气象数据、室内温湿度及卷膜开闭之间的关系。将室外气象数据作为输入,室内温湿度及卷膜开闭度作为输出,利用Cat Boost(Categorical Boosting,Cat Boost)算法分别构建温、湿度预测模型和卷膜决策模型,并与随机森林算法(Random Forest,RF)和极端梯度提升算法(Extreme Gradient Boosting,XG Boost)的预测结果进行对比分析。最后基于决策模型设计搭建卷膜控制系统,并于典型晴天、阴天和雨天进行试验验证。结果表明:基于Cat Boost的日光温室内环境(室内温度和室内相对湿度)预测值与实测值的均方根误差分别为0.91℃和4.73%,有更好的模拟效果、精度更高,其卷膜决策模型准确率达到92.1%;基于Cat Boost的卷膜决策模型设计搭建的卷膜控制系统可以准确预测卷膜状态的变化,并进行精准控制,具有较强的实践价值和推广意义。

基于XGBoost的温室环境预测与卷膜决策方法研究

为了实现温室大棚环境由人工管理到自动控制,将农民经验管理模式模型化、参数化,对温室大棚环境进行控制,在陕西杨凌选择管理优质的温室作为研究对象,利用机器学习的极端梯度提升算法(extreme gradient boosting,XGBoost)建立室外环境(温度、湿度和不同高度温度)、室内环境(温度、湿度)、控制(卷膜) 3者之间的关系,分别对4个不同生育期(新梢生长期、开花坐果期、果实膨大期、着色成熟期)葡萄温室的温、湿度进行模拟,并建立温室环境控制卷膜决策模型,将该模型应用于杨凌地区“锦田农庄”3号葡萄温室,实现了直接通过温室外界环境对温室卷膜进行远程控制。结果表明:与实际情况相比,模型决策准确率为95%,根据结果进行卷膜远程控制,昼间卷膜开启后,温度、湿度变化趋势缓慢,均处于目标区间,说明所建立的卷膜决策模型可以有效调控温室内的温度和湿度,能够减少温室内传感器的使用,具有较强的应用价值和推广意义。

浮动式气力卷膜装置作业过程仿真分析与试验

为深入研究浮动式气力卷膜装置在残膜回收作业过程中不同工作参数对其卷膜效果的影响,利用SolidWorks Flow Simulation软件建立了浮动式气力卷膜装置内部气流场模型,模拟卷膜作业过程中气流流动的动态变化过程。采用三因素三水平Box-Behnken试验设计方法,建立风机安装角、入口气流速度、卷膜辊转速与评价浮动式气力卷膜装置作业效果相关3个不同位置处速度值(从动辊表面竖直方向气流速度v _(1)、卷膜辊表面水平方向气流速度v _(2)和导膜板下表面气流速度v _(3))的数学模型,寻求浮动式气力卷膜装置的最优参数组合,并进行田间验证试验。仿真试验结果表明,当风机安装角为33°、入口气流速度为3.50 m·s^(-1)、卷膜辊转速为17 rad·s^(-1)时,评价浮动式气力卷膜装置作业效果的响应值达到最优。田间试验验证结果表明,浮动式气力卷膜装置的工作参数优化后,马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机残膜回收率为91.6%、含杂率为7.5%,达到国家与行业要求。

太阳能电动卷膜器关键技术的研究

该研究设计了一种太阳能电动卷膜器。该卷膜器采用太阳能+锂电池供电,选用单片机STM32F103C8T6作为控制核心,并与LORA无线通信技术相结合,既保留本地控制功能,又具备无线远程控制功能,试验表明,该卷膜器操作稳定可靠,可便捷高效地完成薄膜的卷放作业,推广使用该卷膜器,可大大降低穿管布线的施工成本和人工成本,缩短建设周期,降低人工劳动强度,减少农业生产中的资金投入。

温室遥控卷膜器的设计

设计了一种电动遥控卷膜器控制系统,其采用了单片机作为控制核心,并与遥控控制技术相结合,保留了传统手工控制功能,新增了遥控控制功能。试验表明,该系统操作简单,成本低廉,可以很好地完成卷放膜作业。推广该系统,可以降低人工工作强度,减少农业生产中的资金投入。

基于ANSYS的卷膜建模及动力学仿真

目的研究卷膜在拉开过程中的动力学仿真方法。方法卷膜在受拉过程中,相邻卷膜层之间会发生自身接触的高度非线性行为的动力学问题,其分析计算量大且收敛困难。通过对卷膜的离散化建模,以减少接触区域,从而减少计算量。该问题方法借助于ANSYS软件,用APDL命令流参数化建立卷膜模型,施加边界条件,并对其求解。结果可以通过圆心与内圆节点建立刚性梁来创建圆的绕圆心转动的转动副;对于类似卷膜的缠绕物体,可以通过离散且用转动副连接相邻离散体的方法建立有限元模型;得出了计算收敛后卷膜的动力学属性及其力学行为。结论该方法对卷膜的建模及动力学仿真具有可行性,为类似卷膜的接触动力学分析提供了借鉴方法。

卷膜机张力在线控制的实现

本文在详细分析卷膜过程中张力形成的基础上，提出以磁粉离合器为执行机构，辅以张力检测的计算机闭环张力控制，实现张力精确、实时、在线控制的技术方案。

自走式山地割膜耙膜卷膜一体机的设计与试验

针对国内地膜回收机械在收膜过程中出现卡死及收膜率不高等问题。根据农艺要求,设计了一种自走式山地小型化割膜、耙膜、卷膜多功能一体机。同时,介绍了该多功能一体机的总体设计方案、主要技术参数和传动系统,并进行关键部件的设计。为了检验山地割膜、耙膜、卷膜一体机的作业性能,进行了田间单因素及多因素试验,结果表明:该机可一次性完成卷膜、收膜及护苗等功能,各项设计指标均达到要求;当作业速度达到0.3 m/s、地膜铲入土深度为0.0 4 m、挑膜齿安装角度9 0°时,收膜率为9 5%,可满足山地地膜回收作业技术的发展需求。

基于TRIZ理论的卷膜机创新设计

针对传统卷膜机伺服系统设计复杂,操作维护困难,成本高的问题。运用TRIZ理论对卷膜机进行创新设计,采用摩擦力辅助传动装置及电磁激励的张力控制系统,增加原有系统场的效应,有效的保证了系统的可靠性,降低了生产成本,提高了可操作性和具有良好的可维护性。

基于ADAMS的卷膜的建模与仿真

基于用多刚体来离散化柔性体的基本思想,以Adams为编程平台,对某苗床温室卷膜进行了建模与仿真。首先在Matlab中通过编程得到了卷膜所在螺旋线上多个均匀分布的离散点的坐标值,再通过数据文件传输到Adams,然后在Adams中编程创建了多片卷膜,并在卷膜之间施加转动副和接触力来模拟其相互关系。经过仿真寻找某片卷膜的质心位置及速度随时间变化的规律,结果表明本文提出的建模方法具有一定的可行性。

周博士考察拾零(五十九) 连栋温室墙面塑料薄膜卷膜开窗机的类型

塑料薄膜连栋温室墙面通风多采用卷膜开窗的方式。这种方式设备简单、操作方便、造价低廉,非常适合比较廉价的塑料薄膜温室。卷膜开窗机主要由卷膜器和卷膜轴及其附件组成。其工作原理是:卷膜轴连接在卷膜器的动力输出轴上,随卷膜器动力输出轴的转动而转动,同时带动活动边固定在卷膜轴上的通风口,使塑料薄膜卷起或展开。

基于Inventor的少齿差行星传动育苗大棚卷膜器的设计

少齿差行星减速器适用于制造大棚卷膜器。利用Inventor辅助设计功能完成内啮合齿轮传动设计计算,建立一种高效机械传动优化设计方案,提高设计效率和可靠性,从而实现快捷、精准设计的目的。

液态奶PE黑白膜包装卷膜摩擦系数的监测

PE黑白膜多为黑白共挤膜,常作为液态奶等液体食品的外包装,具有一定的阻隔性,遮光性及柔韧性较好。在实际灌装制袋过程中,有些PE黑白膜卷膜因其摩擦系数数值不合适或者各个位置摩擦系数不均匀极易出现放卷不顺畅的质量问题,所以需采用摩擦系数仪适时进行卷膜摩擦性能的监测。本试验研究了鲜牛奶PE黑白膜摩擦系数对放卷过程的影响,详细介绍了摩擦系数仪的测试过程及工作原理,可为相关行业在材料摩擦系数测试方面提供技术参考。

山地烤烟苗期地膜回收机卷膜辊结构设计

本文设计了一种山地烤烟苗期地膜回收机卷膜辊结构,后通过ANSYS Workbench平台对卷膜辊进行结构静力分析与模态分析。静力分析结果表明该卷膜辊在匀速作业工况下受最大应力为101.85 MPa,小于所用材料Q235的许用应力值,最大变形量为0.159 37 mm,符合卷膜辊刚度要求。模态分析结果表明卷膜辊一阶共振频率为462.26 Hz,远大于卷膜辊的工作频率1.5 Hz,结构安全合理。

残膜回收机带式卷膜装置设计与试验

为解决现有残膜回收机集膜装置在集膜和卸膜过程中残膜质地松散、作业效率低等问题,设计了一种带式卷膜装置。阐述了该带式卷膜装置的基本结构和工作原理,通过理论分析确定了关键部件结构参数,分析了卷膜作业过程,经过计算分析得到可卷收残膜膜卷的最大直径、卷膜速比范围、卷膜倾角范围。采用三因素三水平Box Behnken试验设计方法,建立了各因素与膜卷密度之间的数学模型,确定了较优工作参数组合为:机具前进速度5.38 km/h、卷膜速比为1.19、卷膜倾角为80°,此时平均膜卷密度为122.7 kg/m^(3)。田间试验表明,卷膜装置作业性能稳定,膜卷质量良好,满足设计和实际作业要求。

一种超长连栋塑料大棚自动卷膜放风装置的研制

针对目前超长连栋塑料大棚卷膜放风作业中存在的问题,设计一种自动卷膜放风装置。阐述该装置的整体结构与工作原理,详细介绍其主要工作部件的设计,总结创新点,以期为超长连栋塑料大棚自动卷膜放风装置的改进与应用提供参考。

面向顾客需求的卷膜机创新设计

为了使胶带卷膜机更好的满足顾客需求,建立了基于KANO模型、QFD和TRIZ的集成创新设计流程。利用Kano模型将顾客对卷膜机的需求进行了分析;再利用QFD将需求转换为了设计过程中的技术需求和参数;然后利用TRIZ理论中的分离原理和矛盾矩阵解决技术需求中的矛盾,最终得到卷膜机的创新设计方案。

卷膜式残膜回收机的设计

设计了一种卷膜式残膜回收机。分析了其整体结构和工作原理,对主要工作部件如残膜齿和卷膜辊等进行设计,并对残膜齿的动力学特性进行分析。该残膜回收机适用于棉花、大蒜、豆类和马铃薯等经济作物的地膜回收,收成的膜成卷,无二次污染。