小麦秸秆还田下玉米机械智能装备设计方法

目录
前言
第1章 小麦秸秆粉碎特性分析及装备 1
1.1 小麦秸秆特性分析 1
1.1.1 小麦秸秆成分 1
1.1.2 小麦秸秆微观结构观察 3
1.1.3 小麦秸秆的宏观各向同性性质及相关力学性能参数 3
1.2 小麦秸秆粉碎仿真分析 5
1.2.1 小麦秸秆粉碎机械动力学仿真模型建立 5
1.2.2 粉碎刀轴转速分析 6
1.2.3 粉碎刀片刃角分析 7
1.3 小麦秸秆粉碎实时测试装置设计 9
1.3.1 测试装置的总体设计方案 9
1.3.2 测试装置硬件系统结构 9
1.3.3 测试装置软件系统设计 11
1.4 本章小结 15
参考文献 15
第2章 麦秸-机械-土壤耦合动力学模型及其壅堵分析 17
2.1 麦秸-机械-土壤耦合动力学模型建立 17
2.1.1 离散元麦秸接触模型 17
2.1.2 秸秆-土壤-耕作部件的接触参数测定 18
2.1.3 秸秆-土壤-耕作部件动力学模型建立 23
2.2 秸秆壅堵机理分析 24
2.3 本章小结 29
参考文献 30
第3章 麦秸覆盖地玉米播种主动防堵机构设计 31
3.1 圆柱环量绕流理论的立轴式防堵方案 31
3.1.1 圆柱环量绕流 31
3.1.2 防堵驱动轴系的选择 34
3.2 秸秆移位主动防堵机构工作原理 35
3.2.1 仿生螺旋锯齿刀片设计 35
3.2.2 仿生立式螺旋锯齿刀运动轨迹分析 38
3.2.3 刀轴转速、回转半径、刀盘幅宽参数分析 39
3.3 秸秆-土壤-防堵机构相互作用仿真分析 41
3.3.1 秸秆-土壤-防堵机构系统仿真模型构建 41
3.3.2 秸秆和土壤的运动分析 41
3.4 秸秆-土壤-防堵机构作用室内土槽试验 45
3.4.1 试验平台搭建 45
3.4.2 刀轴运动速比对秸秆和土壤运动情况分析 45
3.5 立式条带浅旋作业过程的地表平整效果分析 48
3.5.1 立式浅旋抛扔垡片过程分析 48
3.5.2 主要参数与工况的选择 50
3.5.3 耕作土壤沟形测控系统设计 52
3.5.4 立式浅耕对地表作业效果分析 53
3.6 防堵机构参数优化与田间试验 55
3.6.1 位置参数分析 55
3.6.2 材料与方法 56
3.6.3 结果与分析 57
3.6.4 响应曲面分析 60
3.6.5 目标函数 61
3.6.6 田间试验验证 61
3.7 本章小结 63
参考文献 64
第4章 玉米电控播种技术 65
4.1 排种器作业性能分析 65
4.1.1 勺轮式排种器 65
4.1.2 指夹式排种器 69
4.1.3 电控排种器 71
4.1.4 电控排种器台架试验 81
4.2 电控播种技术 85
4.2.1 信号采集 85
4.2.2 控制策略设计 89
4.2.3 电源模块和信号调理电路设计 93
4.2.4 抗干扰设计 96
4.3 电控播种技术应用与整机试验 97
4.3.1 系统控制精度试验结果与分析 98
4.3.2 播种作业性能试验与分析 99
4.4 本章小结 101
参考文献 102
第5章 秸秆还田环境下玉米中后期植保机械设计与试验 103
5.1 履带植保机械总体方案 103
5.2 履带植保机械动力学仿真分析 105
5.2.1 动力学仿真模型建立 105
5.2.2 动力学仿真 106
5.3 履带植保机械控制方法与策略研究 115
5.3.1 履带式双电机驱动植保机械控制系统数学模型 116
5.3.2 履带式双电机驱动植保机械控制策略设计 119
5.3.3 履带式双电机驱动植保机械轨迹跟踪控制联合仿真 122
5.4 田间性能试验 127
5.5 本章小结 130
参考文献 130
第6章 玉米行间导航路径设计 131
6.1 激光雷达点云数据聚类 131
6.1.1 点云数据聚类算法介绍 131
6.1.2 传统K-Means聚类算法 132
6.1.3 改进K-Means聚类算法 133
6.2 导航路径拟合方法 135
6.2.1 RANSAC算法介绍 136
6.2.2 基于RANSAC算法的环境模型搭建 136
6.2.3 基于*小二乘法的导航路径 138
6.3 试验验证 139
6.4 本章小结 141
参考文献 141
第7章 玉米无人收获机设计与试验 143
7.1 无人收获机总体设计 143
7.2 玉米收获机线控转向系统设计 143
7.2.1 自动转向系统总体设计 144
7.2.2 转向装置的机械结构设计 144
7.2.3 自动转向控制器硬件电路设计 146
7.2.4 CAN通信协议与报文解析 151
7.2.5 自动转向精确控制算法 151
7.2.6 驾驶模式自动切换设计 154
7.2.7 自动转向系统性能试验 157
7.3 基于北斗的收获路径规划及路径跟踪 161
7.3.1 北斗定位 161
7.3.2 玉米收获全局路径规划 162
7.3.3 局部避障路径规划 165
7.4 收获机路径跟踪算法 170
7.4.1 收获机底盘运动学模型 170
7.4.2 纯路径追踪算法模型 170
7.4.3 前视距离自适应确定方法 172
7.4.4 仿真分析 173
7.4.5 算法试验 174
7.5 田间无人收获试验 175
7.5.1 玉米籽粒收获机简介 175
7.5.2 无人收获机改装 176
7.5.3 无人收获田间试验 177
参考文献 179
彩图