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双钟摆主被动悬架式大型喷雾机喷杆动力学仿真与试验 被引量：17
1
作者 崔龙飞 薛新宇 +3 位作者 丁素明 顾伟 陈晨 乐飞翔 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期82-90,共9页
大型喷杆式喷雾机在田间作业时,喷杆运动严重影响了喷雾分布,悬架系统是控制喷杆动力学行为的关键装置,既要隔离来自车体的高频扰动,又要使喷杆跟踪低频的地面坡度变化,时刻保持与地面(或作物冠层)平行。为了研究双钟摆主、被动悬架机... 大型喷杆式喷雾机在田间作业时,喷杆运动严重影响了喷雾分布,悬架系统是控制喷杆动力学行为的关键装置,既要隔离来自车体的高频扰动,又要使喷杆跟踪低频的地面坡度变化,时刻保持与地面(或作物冠层)平行。为了研究双钟摆主、被动悬架机构的动力学特性,综合考虑车体运动耦合作用、地形坡度变化、摩擦等因素,使用第二类拉格朗日动力学方法建立描述喷杆动力学行为的数学模型。首先进行被动悬架动态特性研究,分析阻尼、摩擦、摆钟长度等因素对响应特性的影响;然后建立基于液压比例控制的主动悬架Matlab/Simulink仿真模型,揭示控制系统增益系数、时间常数、悬架结构参数等对喷杆响应特性、跟踪误差的影响规律。利用Stewart六自由度运动模拟平台及动态测试系统,对28 m大型喷杆悬架系统进行瞬态响应测试和频响测试,频响试验值与数学模型预测值均方根误差为0.087,表明模型可用于预测喷杆动态响应特性,指导悬架参数科学配置。 展开更多
关键词 喷杆式喷雾机 悬架 动力学分析 仿真 试验
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大型喷杆及其摆式悬架减振系统动力学特性分析与试验 被引量：16
2
作者 崔龙飞 薛新宇 +2 位作者 丁素明 乔白羽 乐飞翔 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期61-68,共8页
针对摆式悬架减振系统对喷杆动力学行为影响机理的复杂性,利用第二类拉格朗日方法建立了描述喷杆-悬架系统倾斜运动、垂向运动的数学模型。在MATLAB/Simulink中进行了瞬态响应分析、频率响应分析,研究了动力参数对其特性的影响。在此基... 针对摆式悬架减振系统对喷杆动力学行为影响机理的复杂性,利用第二类拉格朗日方法建立了描述喷杆-悬架系统倾斜运动、垂向运动的数学模型。在MATLAB/Simulink中进行了瞬态响应分析、频率响应分析,研究了动力参数对其特性的影响。在此基础上,以某大型喷杆及其摆式减振悬架为试验对象,通过六自由度运动模拟平台输出翻滚和垂向运动激励,采用超声波距离传感器、IVDT位移传感器等进行数据采样分析,测得喷杆瞬态动力学响应及频率响应特性,并与模型预测进行对比,验证了数学模型的准确性。最后通过扫频振动试验确定了系统的频率响应峰值及对应频率,着重分析了阻尼、刚度系数对喷杆振动特性的影响规律:在一定范围内增加阻尼可以减弱系统振荡,增加刚度有利于提高悬架响应速度。研究为大型喷杆悬架参数优化配置提供理论依据与试验方法,有利于中国大型喷杆(大于12 m)动力学特性试验方法、检测标准的完善。 展开更多
关键词 机械化 模型 试验 喷杆喷雾机 喷杆运动 摆式悬架 动力学特性
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大型喷杆喷雾机钟摆式主被动悬架自适应鲁棒控制研究 被引量：10
3
作者 崔龙飞 薛新宇 +1 位作者 乐飞翔 丁素明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期130-141,共12页
针对大型喷雾机喷杆钟摆式主被动悬架系统存在的参数不确定性和随机干扰导致控制精度低、稳定性差的问题,对基于模型补偿的自适应鲁棒控制算法进行研究。建立了钟摆式主被动悬架的非线性动力学模型和调节机构几何方程,基于模型设计了自... 针对大型喷雾机喷杆钟摆式主被动悬架系统存在的参数不确定性和随机干扰导致控制精度低、稳定性差的问题,对基于模型补偿的自适应鲁棒控制算法进行研究。建立了钟摆式主被动悬架的非线性动力学模型和调节机构几何方程,基于模型设计了自适应鲁棒控制器,综合悬架系统和电液位置伺服系统模型中存在的参数不确定性,同时兼顾系统未补偿的摩擦力和外部扰动等不确定非线性因素,通过理论分析和试验证明,在同时存在模型参数不确定和不确定非线性的情况下,设计的控制器可以保证系统输出跟踪控制的暂态性能和稳态精度。以单出杆液压作动器驱动的28 m大型喷杆主被动悬架为例,借助建立的大型喷杆悬架半实物仿真平台进行了控制算法的试验验证,并使用Stewart六自由度运动平台模拟底盘的运动干扰,与反馈线性化控制器、鲁棒反馈控制器、PID控制器进行了试验对比,结果表明,设计的基于模型补偿的自适应鲁棒控制器最大跟踪误差0.148°,而反馈线性化控制器最大跟踪误差0.201°,鲁棒反馈控制器最大跟踪误差0.51°,PID控制器最大跟踪误差0.48°。设计的控制器在同时存在参数不确定性和扰动的情况下,使用较小的反馈增益能够保证渐进跟踪性能和稳态跟踪精度。 展开更多
关键词 喷杆喷雾机 钟摆式主被动悬架 电液伺服系统 模型补偿 自适应控制
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智能田间除草机器人发展现状研究 被引量：8
4
作者 邢钦淞 丁素明 +3 位作者 薛新宇 崔龙飞 乐飞翔 李鹰航 《中国农机化学报》 北大核心 2022年第8期173-181,共9页
智能田间除草机器人是当代农业发展现代化、精细化、智能化的重要体现,对国家社会发展、环境保护等方面有着重要意义。为明确智能除草机器人关键技术与装备当前研究现状,从除草方式、苗草识别定位和智能导航方式等方面,总结梳理典型除... 智能田间除草机器人是当代农业发展现代化、精细化、智能化的重要体现,对国家社会发展、环境保护等方面有着重要意义。为明确智能除草机器人关键技术与装备当前研究现状,从除草方式、苗草识别定位和智能导航方式等方面,总结梳理典型除草机器人的研究现状及作业方式;综述智能导航、苗草识别、除草执行系统关键技术的重要意义及研究进展;结合除草机器人具有作业环境复杂多变性、作业对象娇嫩性、使用对象特殊性、作业季节性的研究特点,指出当前关键技术的现存问题并阐释组合导航技术、复杂田间环境图像处理技术及杂草分类、株间除草末端执行机构研发及机械结构优化是未来发展趋势。 展开更多
关键词 除草机器人 智能导航 苗草识别 末端执行器
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喷杆运动与喷雾沉积分布变异系数关系试验研究 被引量：6
5
作者 崔龙飞 薛新宇 +2 位作者 乐飞翔 秦维彩 周晴晴 《农机化研究》 北大核心 2019年第6期169-174,共6页
喷杆式喷雾机被广泛用于作物病虫草害的防治和液态化肥的喷施,可以增大农作物的产量;然而,喷雾机在起伏不平的田间行驶时,地面起伏会导致喷杆发生无规律运动。为了探明喷杆运动对喷雾沉积分布的影响规律,通过在喷杆末梢安装超声波测距... 喷杆式喷雾机被广泛用于作物病虫草害的防治和液态化肥的喷施,可以增大农作物的产量;然而,喷雾机在起伏不平的田间行驶时,地面起伏会导致喷杆发生无规律运动。为了探明喷杆运动对喷雾沉积分布的影响规律,通过在喷杆末梢安装超声波测距传感器和加速度传感器,测量喷杆的滚转运动及垂向振动加速度,同时在田间布置水敏纸,测量沿着喷杆方向和行驶方向的雾滴分布均匀性变异系数。使用双GPS辅助的惯性测量系统获取喷雾机底盘的运动姿态和运动轨迹,将测得的喷杆运动与水敏纸测得的沉积分布量对应起来,通过对试验数据分析车体晃动、喷杆运动、喷雾分布变异系数之间的关系。结果表明:对无减振悬架的喷杆喷雾机底盘晃动越剧烈,喷杆的不规律运动及弹性变形越大;A组覆盖率试验采样位置处喷杆两侧高度差374mm,对应的横向喷雾分布变异系数为80.38%;B组位置处喷杆高度差118mm,对应的横向喷雾分布变异系数为65.48%;喷臂两侧高度差越大,雾滴分布的变异系数越大。同时,喷雾机垂向振动加速度比前进方向的加速度大,喷杆垂直面内的振动较大,导致测得的沿喷杆方向的雾滴覆盖率变异系数大于行驶方向的变异系数。 展开更多
关键词 喷杆运动 沉积分布 喷雾变异
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制种油菜杂株铲齿式拔除试验台设计与试验
6
作者 邢钦淞 丁素明 +3 位作者 薛新宇 崔龙飞 乐飞翔 韩焕超 《农机化研究》 北大核心 2024年第12期113-117,共5页
针对目前人工拔除油菜杂株耗时、费力的情况,设计了一种铲齿式末端执行器,并搭建了试验台,可实现机械化杂株拔除作业。基于PLC的试验台控制系统包含硬件与软件两部分,可通过触摸屏设置作业参数、显示与记录数据,实现自动化杂株拔除作业... 针对目前人工拔除油菜杂株耗时、费力的情况,设计了一种铲齿式末端执行器,并搭建了试验台,可实现机械化杂株拔除作业。基于PLC的试验台控制系统包含硬件与软件两部分,可通过触摸屏设置作业参数、显示与记录数据,实现自动化杂株拔除作业。试验表明:试验台配合铲齿式末端执行器能够顺利进行制种油菜杂株机械化、自动化拔除作业,运行可靠且满足制种油菜田农艺要求,控制系统具有操作简单、效率高、使用成本低等优点。 展开更多
关键词 制种油菜 试验台 末端执行器 控制系统
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大型喷杆悬架系统测试平台设计与评价方法研究 被引量：2
7
作者 崔龙飞 薛新宇 +1 位作者 乐飞翔 丁素明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第16期23-31,共9页
目前喷杆悬架系统的性能田间测试受到测试地形、土壤属性、驾驶熟练度等随机因素的影响,需要有一种定量评估喷杆悬架性能的试验装置与方法。该文开发了一套喷杆悬架性能室内测试平台,包括一个多自由度底盘运动模拟平台、地形起伏模拟平... 目前喷杆悬架系统的性能田间测试受到测试地形、土壤属性、驾驶熟练度等随机因素的影响,需要有一种定量评估喷杆悬架性能的试验装置与方法。该文开发了一套喷杆悬架性能室内测试平台,包括一个多自由度底盘运动模拟平台、地形起伏模拟平台及基于NI PXI的同步触发测控系统。为准确模拟实际的工作环境,在喷雾机作业现场采集了底盘的运动姿态信号和喷杆两侧地形高程数据,并在室内进行精确复现。考虑测试时传感器安装位置和不同喷杆理想作业高度的差异,对传统的Hockley指数进行了修正,并使用标准差、变异系数、修正的Hockley指数等3种指标一起来描述喷杆悬架系统的性能,弥补了各自的局限性。通过喷杆悬架测试平台先后对28 m喷杆在无悬架、被动悬架、主动悬架等不同工况下进行了测试,多组重复测试结果的变异系数小于5.91%,无悬架时喷杆的Hockley指数为21.60,使用被动悬架时喷杆的Hockley指数为68.37,使用主动倾角控制系统时喷杆的Hockley指数为89.18,使用主动喷臂控制系统时的Hockley指数为92.83,表明测试平台与评价指标对不同悬架系统有较好的区分度和适用性。该文设计的测试平台可为喷杆悬架性能参数的限定和评价方法的完善提供参考。 展开更多
关键词 机械化 喷雾 设计 喷杆喷雾机 被动悬架 主动悬架 测试平台 评价方法
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大型喷杆运动模拟器设计与田间工况复现试验 被引量：2
8
作者 崔龙飞 薛新宇 +2 位作者 丁素明 乐飞翔 顾伟 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2020年第1期51-59,共9页
针对喷雾机田间作业工况开展了喷杆运动模拟平台Stewart并联机构的设计,确定了平台的性能指标(最大负载、幅值、频率)和机构运动学参数(铰关节位置、驱动腿行程、工作空间等),通过MATLAB和ADAMS建模与运动仿真,验证机构设计参数的合理性... 针对喷雾机田间作业工况开展了喷杆运动模拟平台Stewart并联机构的设计,确定了平台的性能指标(最大负载、幅值、频率)和机构运动学参数(铰关节位置、驱动腿行程、工作空间等),通过MATLAB和ADAMS建模与运动仿真,验证机构设计参数的合理性,并设计了6个伺服电动缸的分布式控制系统及上位机软件,搭建了六自由度喷杆运动模拟平台.通过正弦轨迹跟踪试验和扫频测试数据可知,模拟平台可以实现10.0 Hz以下时域波形的复现,并准确获取了28 m喷杆摆式悬架的频响特性.同时,使用基于双GPS辅助惯性姿态测量系统,采集喷雾机在农田作业时运动姿态数据,通过五点三次平滑预处理和低通滤波处理,在六自由度运动模拟器上进行了10.0 Hz以下田间运动时域全波形复现,动平台滚转角均方根误差为0.2970°,垂向位移均方根误差为15.7 mm. 展开更多
关键词 喷杆喷雾机 运动模拟器 喷杆 悬架 机构运动学
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遥控喷杆喷雾机设计与试验
9
作者 顾伟 丁素明 +3 位作者 乐飞翔 陈晨 嵇国俊 薛新宇 《中国农机化学报》 北大核心 2022年第8期62-67,共6页
针对大田蔬菜种植病虫害防治需求,利用高地隙四轮转向液压底盘,设计一种遥控喷杆喷雾机。采用PID控制算法设计液压驱动系统和变量施药系统。液压驱动系统通过对比实时采集的实际车速和轮速计算各轮滑转率,以理想滑转率为控制目标进行实... 针对大田蔬菜种植病虫害防治需求,利用高地隙四轮转向液压底盘,设计一种遥控喷杆喷雾机。采用PID控制算法设计液压驱动系统和变量施药系统。液压驱动系统通过对比实时采集的实际车速和轮速计算各轮滑转率,以理想滑转率为控制目标进行实时动力分配;变量施药系统根据实时采集的实际车速和预设的目标单位面积施药量换算目标流量,以目标流量为控制目标进行实时喷雾流量调节。在韭菜田进行不同车速下的性能考核试验,结果表明:滑转率最大的车轮为左前轮,滑转率均值为6.14%,能稳定在理想滑转率范围内;滑转率最小的左后轮是轮上载荷最大的车轮,滑转率均值为0.76%,显著小于其他车轮;喷雾作业雾滴沉积率均值为93.4%,变异系数为21.6%,变量施药系统随速调节功能良好,但作业质量随着车速增加而略有下降。该喷雾机可为大田蔬菜种植智能化植保机械的研制提供参考。 展开更多
关键词 喷杆喷雾机 液压驱动 动力分配 变量施药
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喷雾机平顺性随机输入行驶试验与分析 被引量：2
10
作者 乐飞翔 薛新宇 崔龙飞 《农机化研究》 北大核心 2018年第4期142-148,共7页
在复杂地形地貌的农林环境下作业,势必会引起大型喷杆喷雾机机身的晃动,造成承载药液对药箱的撞击和喷杆的振动。为此,以MAZZOTTI MAF5240型喷雾机为试验机型,测定喷雾机在不同工况行驶时车身振动的随机信号,通过数据采集和分析,使用振... 在复杂地形地貌的农林环境下作业,势必会引起大型喷杆喷雾机机身的晃动,造成承载药液对药箱的撞击和喷杆的振动。为此,以MAZZOTTI MAF5240型喷雾机为试验机型,测定喷雾机在不同工况行驶时车身振动的随机信号,通过数据采集和分析,使用振动测试系统测试和评价喷雾机振动对乘员及货物的影响,评价喷雾机的平顺性;测试系统的安装标定、采集和处理喷雾机在不同工况时座椅和地板传递给人体的振动频率和振动加速度幅值,分析计算车身振动的固有频率和加权加速度均方根值,对试验车辆的行驶平顺性做出客观评价。 展开更多
关键词 喷雾机 振动 平顺性 加权加速度
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