数学建模应用的水稻插秧机控制系统优化分析

以水稻插秧机仿形机构作业升降和保持过程为研究对象,采用力反馈和位移反馈相互切换的控制方式构建作业过程控制系统,并利用数学建模的方式搭建仿形机构作业过程控制模型,在MatLab/Simulink环境中建立控制系统模型。采用模糊PID算法对控制系统仿真模型进行优化,仿真结果表明:模糊PID控制算法能够显著提升插秧机控制系统在不同控制阶段的工作性能。

基于计算机网络控制的插秧机自动路径规划研究

首先,对插秧机导航控制原理进行了分析,建立了插秧机行驶模型;然后,通过确定矩形地块边界、直线和转弯路径规划实现了基于计算机网络控制的插秧机自动路径规划系统。系统采用Ω式转弯式覆盖方法,可以较大程度提高作业覆盖率。试验结果表明:插秧机在进行直线行驶的路径和仿真路径一致,只有在转弯时才会出现较小偏差,证明控制系统能够满足实际应用需求。

水稻插秧机调平装置电气控制系统设计

为了保证秧苗入土深度一致,提升秧苗成活率,对水稻插秧机的调平装置及电气控制系统进行了设计。水稻插秧机的主要组成包括机架、电气控制系统、调平装置、秧箱、取秧和插秧部件、动力系统及传动系统。为了提升调平装置的性能,对液压装置的参数包括最大功率和作业效率进行了设计,并对横向自适应调平装置的电气控制系统进行了设计。为了验证水稻插秧机调平装置的性能,对插秧机进行了液压装置仿真试验和调平装置性能试验。试验结果表明:液压装置的参数可以满足设计要求,调平装置可以满足插秧机的作业要求。

打响新中国插秧机械化的“第一枪”

水稻,不仅仅是中国人历史餐桌上的主粮,更是中华文明的根基和演变过程的鲜活体现。而关于水稻的栽培,也与华夏民族有着不解之缘。从原始农业“面朝黄土背朝天,弯腰曲背几千年”的栽培方式到近代以来栽培机械化的日益演进,我国第一台人力夹式水稻插秧机——广西-65型水稻插秧机的发明功不可没。

基于视觉补充的水稻插秧机多传感器组合定位研究

为改善基于GNSS/INS组合定位的水稻插秧机在遇到遮挡、电磁干扰、传感器失效等情况时的导航效果,在原有GNSS/INS组合定位的基础上,提出一种视觉导航系统(vision navigation system,VNS)补充的水稻插秧机多传感器组合定位方法。首先设计改进的Otsu法和改进的Hough变换算法用于视觉定位信息提取,并构建插秧机和相机坐标系关系方程以求解位姿值;然后采用具有容错功能的联邦卡尔曼滤波算法将VNS输出的定位信息和GNSS、INS输出的定位信息进行融合;最后分别在水泥地和水田进行试验。结果显示,空旷水泥地场景下,GNSS/INS/VNS组合定位和GNSS/INS组合定位精度相近,而在遮挡水泥地场景下,GNSS/INS/VNS组合定位解算出的位置误差和航向误差的平均值分别为1.77 cm和0.99°,相较于GNSS/INS组合定位方法分别提高46.8%和61.5%;水田试验中,经过视觉补充后导航系统的横向偏差和航向偏差平均值分别降低45.7%和67.9%,横向偏差平均值为1.97cm,航向偏差平均值为0.49°。试验结果表明,基于视觉补充的多传感器组合定位方法能有效降低导航系统的定位误差和跟踪偏差,满足插秧机自动驾驶作业的要求。

基于路径跟踪技术的插秧机智能控制系统设计

以插秧机作业过程轨迹和行走路径为研究对象,建立插秧机作业过程运动学模型,并利用滑模控制理论和神经网络相结合的控制策略设计了一种插秧机智能控制系统。仿真结果表明:所选用的控制策略能够有效抑制插秧机作业过程中的横向偏差和航向偏差。田间试验结果表明:插秧机作业过程中的横向偏差均值为0.03 m,航向偏差均值为1.5°,智能控制系统满足农艺条件中的插秧直线度要求。

面向对象技术的智能插秧机控制系统设计研究

以插秧机智能控制系统为研究对象,基于面向控制对象技术设计一种无人驾驶插秧机智能控制系统,并在水泥路面和水田两种不同环境中对插秧机进行性能试验测试。试验结果表明:在水泥路面上插秧机行进过程最大横向偏差小于50mm,最大航向偏差小于2°;在水田内插秧机行进过程最大横向偏差小于60mm,最大航向偏差小于3°,表明智能控制系统在使用过程中具有较高的可靠性和稳定性。

基于数学偏微分算法的水稻插秧机控制系统优化

为进一步提升我国水稻插秧机的综合作业效率,以数学偏微分应用思维为改善切入点,针对整机控制系统展开优化研究。以充分分析插秧机各功能实现为基点,搭建数学偏微分模型,进行系统控制优化与整机部件改进,设计出全新的功能提升型水稻插秧机,实施插秧作业。试验结果表明:经数学偏微分算法及控制思维导入,水稻插秧机的整机核心作业参数得到显著提升,秧深精度与系统稳定度均可保持在93.00%以上,插秧合格率相对提升了8.58%,秧苗损失率可降低至0.45%,整机作业效率可达91.12%,符合水稻插秧机的设计标准及预期优化目标,具有较强的应用推广价值。

虚拟现实技术在智能插秧机中的应用

为进一步提升我国智能插秧机的作业效率与插植准确度,基于虚拟现实技术理念针对其结构设计及作业控制展开研究。在充分理解智能插秧机的结构组成与作业要求实现的基础上,运用VR控制理念,建立VR可视化设计模型平台,融入北斗定位及VR矩阵元素等核心技术,形成完整的智能插秧机作业系统,并展开有效性的插秧作业试验。试验结果表明:将虚拟现实技术应用于智能插秧机,实现了插秧作业性能的整体提升,在VR可视化的监测与调偏功能运用下,控制准确率相对提高了8.83%,合格率相对提高了6.76%,秧苗利用率亦得到明显提升,对于插秧装备的无人化和智能化及多范围、多地区推广起到了积极作用,可为类似农机装备的优化创新提供很好的思路与方向。

数学建模在水稻插秧机作业优化中的应用

为了降低插秧机的作业故障次数、提升插秧效率和插秧质量,对数学建模在水稻插秧机作业优化中的应用进行了研究。为了有效提升作业效率和作业质量,分插机构的传动部件改进为非圆齿轮行星系,并针对传动装置建立数学模型并分析。为了验证水稻插秧机的结构是否合理,对其进行了仿真试验,结果表明:水稻插秧机的结构合理,可将其应用于实际生产。

基于三维扫描及逆向工程的插秧机浮板结构优化及偏差检测应用

为有效缩短农机产品的设计研发生产周期、减少产品开发技术费用、提升偏差检测精度,该文将逆向三维建模技术应用到农业领域。基于三维激光扫描和逆向工程技术,在分析定位和扫描原理的基础上,使用结构光三维扫描仪对插秧机浮板进行激光扫描,获取插秧机浮板的结构点云数据。通过点云处理软件Geomagic Wrap和逆向工程软件Geomagic Design X对插秧机浮板进行逆向建模,并将逆向建模的插秧机浮板实体和三维扫描设备采集的原始点云数据进行最佳拟合状态下的体偏差检测,校核逆向建模的精度和尺寸偏差离散性。通过3D和2D的偏差检测云图显示,插秧机浮板逆向建模的平均偏差为-0.1304~0.0486 mm,标准偏差为0.1469 mm。尺寸偏差大部分处于-0.1~0.1 mm之间,逆向建模精度符合要求。同时对插秧机浮板进行逆向结构优化设计,使优化后的插秧机浮板结构强度更加稳定,吹塑成型及开模制造工艺更加科学合理,适应更多工作环境需求。为实现农业机械零件逆向优化设计建模和快速精确偏差检测提供了理论和实践参考。

基于计算机网络算法的智能插秧机控制优化

针对我国插秧机的智能化和自动化控制水平较低的问题,基于计算机网络算法对智能插秧机控制进行了优化。智能插秧机的控制系统主要组成包括单片机、视觉导航装置、自动转向装置、挡位和油门、数据采集系统、通讯装置及发动机等。为了使插秧机能够进行自动导航,首先将插秧机抽象为数学模型,再按照模糊算法和纯追踪算法结合的控制算法对前轮转角求解,使插秧机能够按照预设路径行驶。为了验证该智能插秧机的控制性能,对其进行自动导航控制试验,表明插秧机可以进行有效的自动导航。

数理统计分析算法下智能插秧机作业优化研究

以智能插秧机驱动电机功率分配与参数优化为研究对象,通过试验验证的方式获取电动插秧机作业过程中不同载荷和不同行进速度条件下的牵引力大小数据,并采用数理统计分析算法得出牵引力平均数据。根据插秧机分插机构和方形机构的作业功率需求,对电动插秧机的功率分布进行分析,同时确定各机构的驱动电机与插秧机整体电源需求功率,进一步对插秧机的作业参数进行优化。采用试验的方式获取电动插秧机在不同载荷和不同行进速度条件下的最大作业面积数据,通过数理统计分析算法原理得出插秧机最大作业面积均值数据。试验结果表明:当插秧机行进速度为0.5m/s时,可以获得最大连续作业面积。

基于干扰观测器的插秧机路径跟踪滑模控制

针对插秧机作业时,因农田环境复杂及空间差异性,在未知外部干扰下车辆容易发生滑移,从而影响路径跟踪效果、跟踪收敛时间长等问题,提出了一种基于干扰观测器的插秧机路径跟踪滑模控制方法。首先,建立了包含滑移的扩展运动学模型,在此基础上引入横向和航向的复合干扰,设计非线性干扰观测器对干扰精准观测,降低滑模控制的抖振。为了避免奇异现象和提高收敛速度,提出采用快速非奇异终端滑模面和变指数幂次趋近律设计的控制器削弱干扰。在MatLab软件平台上建立了无干扰模型对比仿真,相比于快速幂次趋近律,选择的变指数幂次趋近律快速性更好,相比于快速终端滑模,设计的快速非奇异终端滑模动态性能更好。仿真结果表明:非线性干扰观测器能精确观测复合干扰;与无干扰观测器的滑模控制器相比,所设计的控制器能快速有效收敛、削弱干扰、降低抖振。在速度0.8 m/s的实际水田作业试验中,整体直线路径跟踪的横向平均绝对偏差为2.50 cm,均方根为2.90 cm,偏差总体数值较小,有效提高了控制系统稳定性和快速性,满足路径跟踪精度要求。

水稻插秧机的规范使用与常见故障排除方法

插秧机作业品质对水稻生长有着直接影响,目前很多农机手在现代化农业机械面前仅懂得基本操作,常常有不规范操作,维护保养也不及时,日积月累,就会对水稻插秧机使用寿命和作业品质造成影响。因此,笔者基于水稻插秧机的应用优势,分析了水稻插秧机的规范使用要点,阐述了水稻插秧机的常见故障和相应排除方法。结果表明,插秧机操作人员在具体生产实践过程中要加强保养维护意识,熟练掌握插秧机故障排除方法,提升农业生产效率。

久保田KA6P系列高速插秧机产品介绍

久保田新产品KA6P高速插秧机上市啦。该产品不仅保留了久保田传统的高性能、高品质、高舒适性等特点,还坚持一机多用的理念,可在节省人工,降低成本的同时,保障客户收益。一、动力充足发动机采用日本原装19.3马力(14.2kW)柴油版发动机,效率高、油耗低、噪音小。可以应对泥脚较深、湿烂的田块。

手扶式水稻插秧机检查及调整方法、常见故障与排除

介绍手扶式水稻插秧机检查及调整方法、常见故障及排除,目的是快速了解和掌握机械在使用中调整及排除方法,并能及时解决作业中所出现的各种故障,加快提高作业效率并降低劳动强度。

日本水稻插秧机的研究进展

全面论述日本插秧机的研究历程。将日本插秧机的发展划分为 3个时期 :实用插秧机出现前的开发期、实用插秧机普及期、乘坐式插秧机出现到高速插秧机普及期。 2 0世纪 90年代后日本水稻插秧机主要向降低生产成本 ,节省劳动力以及多种功能方向开展研究与推广。

基于MPC算法的无人驾驶插秧机控制系统研究

针对水稻插秧机无人驾驶需求,以井关PZ60型插秧机为试验平台,采用RTK-GPS北斗定位技术获取插秧机无人驾驶所需的高精度位置信息,以华测领航员NX300电动方向盘为执行元件实现无人驾驶插秧机转向操作。基于CAN总线设计了插秧机无人驾驶系统,通过CANOPEN协议与电动方向盘、上位机等进行通信,对待作业地块进行路径规划,用直线段与拐弯段填充作业路径,建立插秧机运动学模型。同时,提出了一种基于线性时变模型预测控制的路径跟踪算法,控制插秧机按规划路径进行直线追踪和地头转弯,实现了插秧机无人驾驶。进行插秧机无人驾驶田间试验,结果表明:基于MPC算法的控制器能够使无人驾驶插秧机车速1m/s时,有效跟踪预定义路线,直线段跟踪误差最大2.02cm,满足插秧机无人驾驶精度要求。

新型插秧机的三维虚拟仿真设计与试验

为进一步提高我国新型插秧机的设计速度与实际插秧效率,针对其主要结构优化展开研究。基于插秧机的构造框架,融入工业三维设计仿真技术,搭建用于新型插秧机机构三维仿真设计的理论模型,经各组件关键参数设计阈值确定后形成合理的插秧机组件三维物理模型,利用虚拟仿真软件展开建模下的结构适用性分析,得到相应的仿真结果。同时,进行插秧机三维设计后的实地作业试验,结果表明:该三维虚拟仿真与联合作业试验之间获取的评价参数误差相差不大,验证了虚拟仿真的准确性,且虚拟仿真设计下的新型插秧机的结构紧凑性相对提升了6.65%,插秧的准确度相对提升了9.56%,综合插秧效率达94.85%。该设计思路充分利用了成熟的虚拟仿真技术,为插秧机具及类似农用机械的改良提供了很好的参考。