机电伺服触觉式秸秆导向系统试验研究

【摘要】：在我国北方一年两熟地区推广实行保护性耕作技术体系过程中,玉米收获后免耕播种小麦是一直困扰的难题。为此,中国农业大学保护性耕作研究中心提出了对行播种的思路,并设计出了一种小麦对行免耕播种机。作业时依靠驾驶员的经验,使小麦播种机的开沟器走在两行玉米根茬之间,从而避免开沟器碰到根茬。播种时,玉米行距60cm,小麦行距15cm,在两行玉米中播3行小麦,外侧开沟器与玉米根茬间的理论距离有15cm左右。考虑到根茬辐射半径有3-5cm,玉米植株的直线度偏差在2cm左右,因而驾驶员的行驶偏差只允许在10cm以内。超出这个范围,则易发生开沟器碰到根茬、堵塞机具或严重影响播种质量。这样小的偏差,既使经验丰富的驾驶员在精力高度集中的情况下,也很难保证完全实现。为了帮助驾驶员解决对行的问题,本文研制机电伺服触觉式秸秆导向的小麦对行免耕播种机的导向系统,并得到了以下的结论和成果: 1)在国内首次研究利用机械式导向系统提高播种机作业的直线性。在分析农业机械导向系统的探测方式的基础上,根据小麦对行免耕播种机的原理以及对行免耕播种的环境和要求,以田间直立的玉米秸秆(根茬)为参照物,设计了基于机械触觉式的秸秆导向系统。为进一步提高直立玉米秸秆覆盖地小麦对行免耕播种质量提供技术支持。 2)设计了利用单片机技术的信号处理装置。该导向信号处理装置由信号输入通道(A/D转换模块)、信号处理器(单片机)、信号输出通道(D/A转换模块)、导线等组成。 3)设计基于电液伺服控制和反馈控制的转向控制装置。该装置由信号接受装置、操纵力产生装置、操纵力传动装置、转向执行装置、转向反馈控制装置等组成。 4)导向系统的参数及性能测试。分析了玉米秸秆的受力、直线度分布,测定了步进电动机的转角与前转向轮的转角之间的关系。得到输入脉冲数与拖拉机前转向轮转角关系图及拟合图,输入脉冲数与拖拉机前转向轮转角的相关系数为0.9907,达到极显著线性相关。从回归方程看,b=-1.0728,拟合直线不是经过坐标原点,而是有一个1.0728度的偏差角度,前面的负号说明是一个延迟的角度,这个角度相对应的脉冲数为287。测定了导向信号探测装置与玉米秸秆的偏距与前轮转向轨迹。阐述了偏转角度和偏移距离的计算方法。 5)分析了拖拉机的纠偏过程,测试了拖拉机在纠偏过程中前轮的行驶轨迹,在此基础上进行了导向系统的行走路径规划。利用汇编语言编写了导向系统的软件程序。 6)以天津拖拉机厂生产的铁牛654型轮式拖拉机为试验平台。在田间试验地中用竹竿模拟玉米秸秆的方法进行了初步模拟试验。试验结果,说明该对行导向系统在采用方案二行走路径规划、6厘米的偏距和转速为188转/分钟;和216转/分钟的条件下是可行的。 【关键词】：保护性耕作 免耕播种机 导向系统
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S223.2
【目录】：

• 第一章 绪论8-26
• 1.1 保护性耕作技术的发展8-11
• 1.2 国内外免耕播种机研究状况11-17
• 1.3 国内外农业机械导向研究概况17-22
• 1.4 选题的目的与意义22-23
• 1.5 研究内容23-25
• 1.6 研究方法与技术路线25-26
• 第二章 小麦免耕播种机对行导向系统总体设计26-38
• 2.1 设计小麦对行免耕播种机导向系统的依据26-30
• 2.2 不同导向系统方案的比较分析30-33
• 2.3 对行导向系统总体方案设计原则33-35
• 2.4 对行导向系统的组成及工作原理35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 导向信号探测装置的设计与试验38-47
• 3.1 导向信号探测装置设计的理论基础38-39
• 3.2 导向信号探测装置的设计39-42
• 3.3 导向信号探测装置的参数试验42-45
• 3.4 导向信号探测装置的安装方法45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 信号处理装置的设计与试验47-59
• 4.1 信号处理装置设计的理论基础47-48
• 4.2 信号处理装置的设计48-52
• 4.3 对行导向系统的电路设计52-58
• 4.4 信号处理装置的安装方法58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 转向控制装置的设计与试验59-76
• 5.1 转向控制装置设计的理论基础59-66
• 5.2 转向控制装置的设计66-67
• 5.3 转向控制执行装置的性能及参数67-74
• 5.4 转向控制装置的安装方法74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 导向系统的软件程序76-89
• 6.1 拖拉机的纠偏过程76-78
• 6.2 导向系统软件程序设计78-88
• 6.3 本章小结88-89
• 第七章 导向系统的试验研究89-96
• 7.1 试验准备89-90
• 7.2 田间模拟试验90-94
• 7.3 试验结果分析94-95
• 7.4 田间作业时导向系统的安装及行走方法95
• 7.5 本章小结95-96
• 第八章 结论与建议96-99
• 8.1 主要研究结论96-97
• 8.2 创新内容97
• 8.3 讨论与建议97-99
• 参考文献99-103
• 致谢103-104
• 作者简介104

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

机械式拖拉机导向探测装置    何卿;高焕文;李洪文;王晓燕;

固定道垄作小麦玉米两用免耕播种机的研制    罗红旗;高焕文;姚宗路;邸英良;

拖拉机电控液压动力转向系统的研究    陈文良;谢斌;宋正河;毛恩荣;

玉米根茬地小麦垄作免耕播种机研究    罗红旗;

山地果园单轨运输机遥控关键技术与装置的研究    张俊峰

旱地农业保护性耕作体系与免耕播种技术    陈君达;王兴文;李洪文;

玉米免耕整秆覆盖播种机的防堵装置    陈君达;李洪文;高焕文;

旱地小麦免耕施肥播种机的研制    杜兵;王耀发;陈佩芳;王兴文;

玉米整秆覆盖下小麦免耕播种机研究    郑东旭,姜海勇,李兵,李洪文,张晋国

常用信号处理芯片综述    宋万忠

农业机器的随动控制导航    应火冬,Carr-West M,Matin P

AGV及其控制系统研制    冯星华

基于单片机测控系统抗干扰的软件设计    蒋萌辉,詹仕华

激光导引AGV的自动引导系统设计    陈顺平,梅德庆,陈子辰

激光导向车（LGV）的实时姿态检测及控制    潘孟春，任永益，毛声镛

玉米免耕播种机切茬挖茬装置研究    蒋金琳

一年两熟地区全程保护性耕作体系试验与效应研究    刘立晶

家居安防系统监控主机的设计与实现    熊慧萍;陈发堂;陈东生;李江华;

基于AVR单片机的门禁控制器的设计与实现    周斌;陈伟海;于守谦;

智能火灾报警控制系统控制器软硬件设计    朱坤;

少免耕对夏玉米灌浆过程和产量的影响    史忠强;江晓东;王芸;宁堂原;韩宾;李增嘉;

鲁东丘陵区玉米—小麦一年两熟一体化耕作技术体系研究    丁晓义;姜鸿明;董超;李林志;陈永娜;严美玲;

聊城市保护性耕作应用现状及其配套技术    张素芳;

智能型遮阳控制系统的研究及构建    陈一飞

基于LabVIEW开发的工程机械虚拟仪表    陈香琳;

数学模拟与优选协优559高产栽培的主要农艺措施    王爱民,任仲玲,朱国永,何冲霄

甘薯优化施肥方案及函数模型建立    宋江春,常国林,李金榜,刘献宇,李金良,杨廷勤,马瑜

农业机器人技术的研究现状与应用前景    姚天曙;丁为民;

2BMFY-4型智能玉米免耕播种机研制与示范    杨自栋;杜瑞成;蔡善儒;耿端阳;张国海;

东北地区玉米垄作免耕播种机研究现状    王庆杰;何进;梁忠辉;李洪文;李问盈;朱惠斌;

基于SolidWorks圆盘式免耕开沟器的仿真设计与分析    朱惠斌;李洪文;白丽珍;

基于保护性耕作下2BSF-4-5A型小麦免耕播种机的设计    苟文;马荣朝;杨文钰;雷小龙;樊高琼;

基于机器视觉的锄草机器人信息获取方法研究    张春龙;黄小龙;刘卫东;张妍;李南;张俊雄;李伟;

基于机器视觉的农机具自动导航系统    杨飞;刘刚;刘寅;孟庆宽;王泷;刘兆祥;

基于排种频率的油菜气力式精量排种器漏播检测技术与装置    李明;刘晓辉;丁幼春;廖庆喜;

基于全方位视觉定位系统四标识定位算法研究    李军政;李明;

麦茬地免耕精播机清秸覆秸装置参数优化研究    王汉羊;陈海涛;纪文义;

多传感器数据融合关键技术研究    姜延吉

煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术    王猛

保护性耕作对旱区小麦—菘蓝轮作土壤生态及作物生理特性的影响    杨江山

金属带式无级变速器控制系统和控制策略研究    杨新桦

乔木体水分的测试技术及其监测系统的研究    王海兰

免耕方式对燕麦田温室气体排放与土壤性状的影响    张志栋

农田图像的统计迭代分割方法研究    韩永华

温室环境控制混合系统建模与分析    林东亮

基于RFID的AGV定位与导引研究    卢少平

啮合式电动机的基础研究    吕新明

精准定位变率施肥播种免耕机的研究    董燕

多传感器时滞系统信息融合及其仿真    焉杰

基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计    刘鲁艳

注塑机械手控制系统设计研究    丁鉴彬

智能轮式移动机器人的控制系统设计    李志欣

生姜对氮磷钾吸收分配规律及高效施肥技术研究    王馨笙

高压共轨柴油机电控系统设计开发研究    郑子元

大功率柴油机数字式电子调速器设计研究    王博

基于DSP转台伺服控制系统的设计    吴天柱

燃气轮机化学回热实验台总体控制系统研究    路兴旺

浅谈购机补贴对优化农机结构的影响    王浩;

电机驱动式自动离合器可行性研究    席军强,陈慧岩,丁华荣

遥控自动立木整枝机运动控制系统    张俊梅;李文彬;撒潮;王德明;

基于GPRS的单轨林果运输车无线定位测速方法    高林;薛慧霞;李文彬;杨锴;王璐;

新型土槽试验平台及测控系统的设计与应用    于艳;尚书旗;刘晓红;

基于红外超声光电编码器的室内移动小车定位系统    张东军;郭文成;刘莲花;

海峡西岸经济区山地农业机械化发展现状与对策    方文熙;张德晖;朱亨银;王学銮;

驱动式圆盘犁系列设计和型谱──Ⅰ．驱动式圆盘犁的耕作深度    张性雄，方文熙，林沧浪，吴连生

西班牙及意大利南部柑桔考察报告    杨志维,方向东,董金和,李永芳,李莉,周常勇,彭抒昂,祁春节,丁伟平,熊伟

巴西柑桔考察报告    刘新录,邓秀新,王小兵,宋昱,陈彦宾,周宏光,张德才,毛祖法,胡强,邱春娇

7YGS-45型自走式双轨道果园运输机设计与实验    邢军军;李善军;张衍林;

山地果园单轨运输车的应用及性能分析    孙同彪;洪添胜;陈银清;罗瑜清;欧阳玉平;吴伟荣;

山地果园钢丝绳牵引货运机避障系统的研制    卢加纳;洪添胜;冯瑞珏;李震;赵文晓;罗海锋;廖泽轮;

山地橘园遥控牵引式无轨运输机的设计    张俊峰;张衍林;

山地果园单轨运输机的研制及其改进    李学杰;张衍林;吉俊宝;张俊峰;

我国丘陵山地农业机械化的现状与发展    张小明;

7YGS-45型果园运输机自动控制测试平台构建    李善军;邢军军;张衍林;吉俊宝;樊启洲;

牵引式单轨果园运输机的设计和实现    张凯鑫;张衍林;

智能烟草打顶机械关键技术研究    耿爱军

农用轮式移动机器人视觉导航系统的研究    周俊

基于GPS和传感技术的农用车辆自动导航系统的研究    冯雷

自动施药机器人及可变量控制系统研究    陈勇

虚拟样机技术及其在精密排种部件设计中的应用    孙裕晶

人工林无线电传输特性与立木整枝机控制系统研究    张俊梅

基于机器视觉的作物对行喷药控制系统研究    饶洪辉

基于磁力弹簧的非公路车辆驾驶员座椅悬架系统研究    徐晓美

电动拖拉机驱动系统研究    高辉松

森林生态型单轨运输设备安全稳定研究    刘滨凡

轻型土槽试验台车的设计与研究    胡滨铠

山地果园单轨运输机的研制    李敬亚

畦作沟灌的小麦起垄播种机的研制    何菊;吴建民;孙伟;

电动液压助力转向系统节能机理的试验研究    王军;陈勇;

拖拉机电液助力转向系统的研究    霍立志;吕新民;郭贵生;

基于硬件在环仿真试验平台的电动液压助力系统能耗分析    陈勇;常绿;夏晶晶;

免耕覆盖地秸秆行茬导航路径的图像检测    王晓燕;陈媛;陈兵旗;李洪文;孙浩;

基于曲柄滑块机构原理导航的农业机器人设计    朱磊磊;陈军;白晓鸽;杨娜;苏清华;

自走式喷雾机转向技术应用与发展动态分析    窦玲静;方宪法;杨学军;张铁;王锦江;

基于最优控制的导航拖拉机速度与航向联合控制方法    韩科立;朱忠祥;毛恩荣;宋正河;谢斌;李明生;

基于GIS/GPS拖拉机播种作业路径规划系统的设计与研究    芦帅;马蓉;安光辉;

河西绿洲灌区不同耕作方式对春小麦土壤水分和产量的影响    潘艳花;马忠明;吕晓东;张立勤;王智琦;

免耕播种机关键部件及其参数化设计方法研究    白晓虎

大型轮式车辆油气悬架及电液伺服转向系统研究    杜恒

拖拉机群控制系统研究    郑天鹏

轮式拖拉机机械诱导导航技术研究    张明颖

果园管理机器人平台的自动导航系统研究    朱磊磊

汽车电控液压助力转向系统的动力学分析与仿真    惠晓丹

高地隙自走式喷雾机轮距可调式转向系统的设计与研究    窦玲静

旱地农业保护性耕作体系与免耕播种技术    陈君达;王兴文;李洪文;

可调翼铲式深松机的试验研究    李洪文;高焕文;王兴文;

旱地小麦免耕施肥播种机的研制    杜兵;王耀发;陈佩芳;王兴文;

贡嘎山森林生态系统根系固土力学机制研究    朱清科,陈丽华,张东升,谢春华

一种多传感器数据融合方法及应用    罗中良,方清城,张前进

中巴地球资源卫星应用及其发展    吴美蓉

玉米整秆覆盖下小麦免耕播种机研究    郑东旭,姜海勇,李兵,李洪文,张晋国

农田蒸散、土壤蒸发与水分有效利用    王会肖,刘昌明

水:我国可持续发展的战路重点    刘巽浩

农业机器的随动控制导航    应火冬,Carr-West M,Matin P

带状粉碎免耕播种机的试验研究    张晋国

坝上地区推广机械化保护性耕作需注意的问题    刘广儒;

发挥购机补贴对保护性耕作的促进作用    马根众;

农业部公布保护性耕作玉米免耕播种机推荐机型名单    

小麦免耕播种存在的问题与对策    窦乐智;童涵;胡文芳;

东北地区保护性耕作研究进展与建议    李宝筏,杨文革,王勇,邱立春,吴仕宏,王瑞丽,林静

2BMG-18型免耕精少量播种机    周良墉;

免耕播种机械化技术分析    林静;陈英心;李立新;

2BFM型小麦免耕施肥播种机的开发及意义    王凤花,王卫华,李素欣,于彬

凯斯空气变量播种机的几大优势    肖雷;李明;

2BQM-2型免耕气吸播种施肥机的研制与试验    尤晓东;张旭;刘忠泽;徐迪娟;章惠全;

东北地区保护性耕作研究进展与建议    李宝筏;杨文革;王勇;邱立春;吴仕宏;王瑞丽;林静;

保护性耕作条件下深松机具的研究现状与展望    王瑞丽;李宝筏;邱立春;林静;

天津市保护性耕作技术创新项目中期评估报告    

机械化保护性耕作与可持续生态农业试验研究    陈生正;苗富才;

河北省保护性耕作技术创新项目中期评估报告    

保护性耕作的发展    高焕文;

保护性耕作条件下农田土壤的风蚀特性试验研究    陈建强;赵满全;陈智;

我国保护性耕作发展趋势与存在问题    李洪文;高焕文;王晓燕;李问盈;

保护性耕作与环境保护分析报告    费国盛;

楔刀型免耕开沟器的试验研究    姚宗路;高焕文;李洪文;王晓燕;

山东保护性耕作创造上佳效益    李清明 马根众

保护性耕作为农民节本增收200亿元    林元

保护性耕作仍是扶持重点    记者 张桃英

山西省 保护性耕作面积再添百万亩    晋讯

认真落实工程规划 山东保护性耕作趁势而上    窦乐智

保护性耕作让连云港农民种地舒坦了    万民

保护性耕作机械化技术推广潮涌齐鲁大地    李清明　窦乐智

“懒汉种田法”引发耕作革命    本报记者 郭树勋

大旱之年显成效 推广尚有三难题    本报记者 马小林

石家庄市推广保护性耕作    倪景仓

机电伺服触觉式秸秆导向系统试验研究    魏延富

免耕播种机关键部件及其参数化设计方法研究    白晓虎

玉米免耕播种机切茬挖茬装置研究    蒋金琳

东北垄作免耕播种机关键部件研究与整机设计    包文育

带状粉碎免耕播种机的试验研究    张晋国

保护性耕作对旱区小麦—菘蓝轮作土壤生态及作物生理特性的影响    杨江山

黄土丘陵沟壑区保护性耕作条件下土壤物理性质及水土流失研究    王立

一年两熟地区机械化保护性耕作体系试验与分析    周兴祥

保护性耕作防治土壤风蚀的试验研究    臧英

旱地机械化保护性耕作径流与土壤水分平衡模型试验研究    王晓燕

2BMF-4型玉米免耕播种机的研究    赵娟伟

小麦免耕播种机防堵装置的设计研究    潘涛

四川稻田保护性耕作对土壤理化性质的影响研究    严洁

机械化保护性耕作专家系统研究    李伟

宁夏固原地区保护性耕作技术试验研究    张权

保护性耕作对豫西黄土坡耕地水肥动态影响的研究    苏子友

保护性耕作对旱地麦—豆双序列轮作水分利用的影响    郭清毅

保护性耕作对塿土碳氮分布及性质的影响    王彩霞

秸秆覆盖度图像处理识别及其对出苗率的影响    赵丽

三种小麦免耕播种机性能试验及其效果对比研究    杨彦光