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农业机械智能化设计技术发展现状与展望 被引量:109
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作者 傅生辉 +2 位作者 毛恩荣 朱忠祥 李臻 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1-17,共17页
我国地域差异大、农作物种类和种植模式多样,农业机械具有多功能、小批量、定制化及多样化的用户需求特征。当前国内农业机械制造企业产品研发普遍以跟踪、仿制为主,存在研发周期长、效率低、产品可靠性差等问题,企业和产品的竞争力低... 我国地域差异大、农作物种类和种植模式多样,农业机械具有多功能、小批量、定制化及多样化的用户需求特征。当前国内农业机械制造企业产品研发普遍以跟踪、仿制为主,存在研发周期长、效率低、产品可靠性差等问题,企业和产品的竞争力低下、缺乏核心自主技术,已成为制约我国农业机械企业可持续发展的瓶颈。智能化设计技术以满足用户定制化、多样化需求为目标,以知识工程(KBE)、数据管理(DM)、人工智能(AI)、虚拟仿真等现代信息技术为手段,通过整合农业机械全生命周期过程中上下游相关企业已有资源,集成产品数据管理(PDM)和产品生命周期管理(PLM)的协同设计平台,实现农业机械设计过程的协同化、自动化和智能化,是提高我国农业机械设计水平的关键。本文针对农业机械特点,对农业机械智能化设计技术的定义、技术体系、关键技术及发展现状进行了深入剖析,重点总结了近年来计算机辅助设计(CAD)、模块化设计、知识工程、虚拟仿真、PDM/PLM协同设计等智能化设计关键技术的研究现状与发展趋势,并提出了农业机械智能化设计领域未来发展趋势,为农业机械设计技术发展提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 智能化设计 CAD/CAE 模块化设计 知识工程 虚拟仿真
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基于模态的玉米收获机车架振动特性分析与优化 被引量:69
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作者 姚艳春 +2 位作者 朱忠祥 毛恩荣 宋正河 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第19期46-53,共8页
为研究玉米收获机车架振动特性及其优化方法,该文通过振动测试与模态分析方法,分析车架田间振动特性,并以提高1阶扭转频率为目标优化车架结构。首先,通过有限元建模及模态分析,提取车架固有频率与振型,其次,通过整机田间振动试验,获取车... 为研究玉米收获机车架振动特性及其优化方法,该文通过振动测试与模态分析方法,分析车架田间振动特性,并以提高1阶扭转频率为目标优化车架结构。首先,通过有限元建模及模态分析,提取车架固有频率与振型,其次,通过整机田间振动试验,获取车架4个测点处振幅统计特征及功率谱,分析其对车架振动特性的影响,最后,研究车架壁厚和刚度与固有频率的关系,以提高车架1阶扭转频率为目标优化车架。研究结果发现,测点振幅大小依次为:车架后桥上方、发动机横梁位置、发动机纵梁位置、车架前桥上方,其中车架后桥上方振幅已超过发动机振幅,发生共振;模态振型与田间振动试验对比发现,1阶扭转和2阶弯曲模态对车架振动影响较大,引起车架共振主频为9.79 Hz,接近1阶扭转共振频率;发现优化后车架1阶扭转振型位移由7.778下降到3.768,1阶弯曲振型位移由6.83下降到3.651,显著改善了车架振型,1阶扭振频率由15.9927提高到22.4595 Hz,提高车架1阶扭转频率。田间耐久试验表明优化后车架无故障时间由20提高到60 h。该研究可为农机装备的振动特性分析与减振设计提供参考。 展开更多
关键词 农业机械 振动 优化 玉米收获机 车架 模态分析
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基于关联数据的一致性和时效性清洗方法 被引量:42
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作者 申德荣 +2 位作者 聂铁铮 寇月 于戈 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期92-106,共15页
数据一致性和数据时效性是大数据质量管理所关注的两个重要内容.条件函数依赖(CFDs)和时效约束(CCs)分别是用于分析数据一致性和数据时效性的有效技术手段.现实生活中的数据会夹杂一些关于一致性和时效性的潜在错误,这些错误又无法为CFD... 数据一致性和数据时效性是大数据质量管理所关注的两个重要内容.条件函数依赖(CFDs)和时效约束(CCs)分别是用于分析数据一致性和数据时效性的有效技术手段.现实生活中的数据会夹杂一些关于一致性和时效性的潜在错误,这些错误又无法为CFDs和CCs检测和修复,最终影响数据的整体质量.值得一提的是,这些数据通常是相互关联的,这种关联关系可以用来发现数据中的潜在错误.文中使用了一种条件合并的函数依赖(CCFDs)将关联数据放在一起进行处理.基于此,该文提出了一种基于关联数据的一致性和时效性清洗方法.在数据清洗过程中,数据的检测和修复是两个相互影响的过程.所以,该文设计了一种新的自动清洗框架,迭代地进行数据检测和数据修复.其次,该文对关联数据的一致性和时效性清洗的相关问题进行了分析,并且证明了关于CCFDs和CCs的最小代价修复问题是一个Σ~p_2完全(NP^(NP))问题.进而,该文采用一种启发式的修复方法对错误进行修复.为了提高修复的准确性,该文还提出了一种修复序列图的概念.最后,通过在两组真实数据上进行实验,验证了方法的实用性和高效性. 展开更多
关键词 数据一致性 数据时效性 大数据质量 关联数据 数据清洗
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双轮驱动电动拖拉机传动性能研究 被引量:37
4
作者 谢斌 张超 +2 位作者 陈硕 毛恩荣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期8-13,共6页
提出了双轮驱动电动拖拉机的总体结构方案,从作业受力和牵引效率2个方面分析了电动拖拉机的牵引性能,并进行了传动部件的匹配分析。在此基础上搭建了电动拖拉机传动试验平台,分别进行了牵引性能、带载启动及运输工况等试验。试验结果表... 提出了双轮驱动电动拖拉机的总体结构方案,从作业受力和牵引效率2个方面分析了电动拖拉机的牵引性能,并进行了传动部件的匹配分析。在此基础上搭建了电动拖拉机传动试验平台,分别进行了牵引性能、带载启动及运输工况等试验。试验结果表明,所设计的电动拖拉机牵引转矩达到1 800 N·m,可满足更大耕深作业。带载启动时,驱动转矩从700 N·m增至1 600 N·m,车速由0增至7 km/h,所用时间约为1.1 s。运输试验运输货物为1 710 kg时,速度达到6.5 km/h。 展开更多
关键词 电动拖拉机 双电机驱动 牵引性能 牵引效率
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基于速度自适应的拖拉机自动导航控制方法 被引量:32
5
作者 张硕 刘进一 +3 位作者 朱忠祥 毛恩荣 宋正河 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第23期48-55,共8页
针对速度因素对拖拉机自动导航系统稳定性的影响,提出了基于横向位置偏差和航向角偏差的双目标联合滑模控制方法,在建立两轮拖拉机-路径动力学模型和直线路径跟踪偏差模型的基础上,应用Matlab/Simulink进行整体系统仿真,验证了控制方法... 针对速度因素对拖拉机自动导航系统稳定性的影响,提出了基于横向位置偏差和航向角偏差的双目标联合滑模控制方法,在建立两轮拖拉机-路径动力学模型和直线路径跟踪偏差模型的基础上,应用Matlab/Simulink进行整体系统仿真,验证了控制方法的可靠性;以雷沃TG1254拖拉机为载体搭建了自动导航控制系统田间试验平台,分别在定速和变速条件下,进行了拖拉机直线路径跟踪控制的田间试验;分析了不同速度条件下的动态跟踪控制效果,验证了设计的自动导航控制系统的稳定性和控制精度。试验结果表明:在拖拉机田间作业常见的定速直线行驶工况下,采用基于速度自适应的双目标联合滑模控制方法,拖拉机直线路径跟踪控制的横向位置偏差最大值为10.60 cm,平均绝对偏差在3.50 cm以内;航向角偏差最大值为3.87°,平均绝对偏差在1.70°以内;在进入稳态以后,前轮转向角最大摆动幅度为3°,摆动标准差为0.80°。结论表明,该文提出的基于速度自适应的拖拉机自动导航控制系统,能基本实现不同速度下的直线路径自动跟踪控制。 展开更多
关键词 机械化 控制系统 导航 拖拉机自动导航 拖拉机-路径动力学模型 滑模控制 速度自适应 仿真分析
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玉米收获机割台振动特性及其主要影响因素分析 被引量:29
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作者 姚艳春 宋正河 +3 位作者 赵雪彦 毛恩荣 刘帆 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第13期40-49,共10页
针对收获机械割台振动剧烈、故障率较高等问题,研究了割台动态振动特性及其影响规律。以4YZP-3XH-1型玉米联合收获机割台为研究对象,首先建立了割台机架有限元模型并计算其自由模态,研究了割台模态试验方法,利用特征实现算法识别其模态... 针对收获机械割台振动剧烈、故障率较高等问题,研究了割台动态振动特性及其影响规律。以4YZP-3XH-1型玉米联合收获机割台为研究对象,首先建立了割台机架有限元模型并计算其自由模态,研究了割台模态试验方法,利用特征实现算法识别其模态参数;其次,利用模态试验验证了有限元模型的准确性和可靠性,在此基础上,计算获取割台机架的约束模态;再次,利用时域和频域方法分析振动时域信号,获得怠速、运输和田间收获工况割台的振幅分布特征、主振方向和频率分布规律;最后,研究了割台振动的影响因素及其振动主频与模态参数之间的对应关系,指出了振动频率激起模态振型的规律。研究结果表明,割台机架第1阶试验模态频率为27.260 Hz,第2~10阶模态频率范围为34.311~126.035 Hz,模态振型以弯曲振型和扭转振型为主,割台主轴(28.77 Hz)、切碎刀(29.63 Hz)、还田机(43 Hz)等工作频率均落入其前10阶约束模态频率内;在怠速、运输和田间收获作业工况下,工作部件运行工况相较于仅发动机工作,2种模式下割台振幅相差1个数量级;引起割台振动的主要因素为:发动机的2阶发火频率(76.25 Hz),割台主轴、切碎刀、搅龙、拨禾链、还田机等工作部件的耦合振动,以及道路激励(1.5、2.5 Hz)。对比割台约束模态与振动频率,发动机2阶发火频率引起割台弯扭组合振型,道路激励引起整体振动,割台主轴(28.77 Hz)和切碎刀(29.63 Hz)振动频率激起割台机架的一阶弯曲振型,还田机(43 Hz)振动频率激起割台的扭转振型。研究结果可为收获机械割台模态试验与振动特性分析、对标设计和优化提供参考。 展开更多
关键词 振动 机械化 模型 频率 振型 时域 频域 割台
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基于ADAMS的丘陵山地小型玉米收获机仿真 被引量:28
7
作者 朱忠祥 +3 位作者 毛恩荣 宋正河 高建民 朱孔贵 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期1-5,共5页
对某小型玉米收获机的整车性能进行了研究。将在Pro/E中建立的整机三维模型导入UG中进行了布尔和运算,减少约束,简化模型。运用ADAMS建立了虚拟样机模型,通过平路上的实车试验验证了所建仿真模型满足虚拟试验要求。利用虚拟样机模型测... 对某小型玉米收获机的整车性能进行了研究。将在Pro/E中建立的整机三维模型导入UG中进行了布尔和运算,减少约束,简化模型。运用ADAMS建立了虚拟样机模型,通过平路上的实车试验验证了所建仿真模型满足虚拟试验要求。利用虚拟样机模型测试了整机的临界侧倾角度和最大爬坡坡度,从而避免了在危险条件下的实车试验。同时利用虚拟样机模型和车辆圆锥指数分析了机器在松软地面上的通过性能。 展开更多
关键词 小型玉米收获机 虚拟样机 性能仿真
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LFKT:学习与遗忘融合的深度知识追踪模型 被引量:29
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作者 李晓光 魏思齐 +2 位作者 张昕 于戈 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期818-830,共13页
知识追踪任务旨在根据学生历史学习行为实时追踪学生知识水平变化,并且预测学生在未来学习表现.在学生学习过程中,学习行为与遗忘行为相互交织,学生的遗忘行为对知识追踪影响很大.为了准确建模知识追踪中学习与遗忘行为,提出一种兼顾学... 知识追踪任务旨在根据学生历史学习行为实时追踪学生知识水平变化,并且预测学生在未来学习表现.在学生学习过程中,学习行为与遗忘行为相互交织,学生的遗忘行为对知识追踪影响很大.为了准确建模知识追踪中学习与遗忘行为,提出一种兼顾学习与遗忘行为的深度知识追踪模型LFKT(learning and forgetting behavior modeling for knowledge tracing).LFKT模型综合考虑了4个影响知识遗忘因素,包括学生重复学习知识点的间隔时间、重复学习知识点的次数、顺序学习间隔时间以及学生对于知识点的掌握程度.结合遗忘因素,LFKT采用深度神经网络,利用学生答题结果作为知识追踪过程中知识掌握程度的间接反馈,建模融合学习与遗忘行为的知识追踪模型.通过在真实在线教育数据集上的实验,与当前知识追踪模型相比,LFKT可以更好地追踪学生知识掌握状态,并具有较好的预测性能. 展开更多
关键词 智慧教育 知识追踪 深度神经网络 学习行为 遗忘行为
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基于CAN总线的玉米收获智能控制系统研究 被引量:26
9
作者 张真 迟瑞娟 +3 位作者 谢斌 邓晓杰 韩科立 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期275-281,共7页
玉米收获机作为玉米收获的主要机械,其工作性能直接影响作业效率和收获质量。针对我国玉米收获关键技术有待突破、智能控制技术不成熟且实用化程度低的问题,提出了一种基于CAN总线的玉米收获智能控制系统。根据玉米收获机摘穗损失控制... 玉米收获机作为玉米收获的主要机械,其工作性能直接影响作业效率和收获质量。针对我国玉米收获关键技术有待突破、智能控制技术不成熟且实用化程度低的问题,提出了一种基于CAN总线的玉米收获智能控制系统。根据玉米收获机摘穗损失控制、籽粒破碎控制、清选损失控制、自动对行以及故障诊断等智能收获关键控制技术的功能要求,基于CAN总线的玉米收获智能控制系统共设置9个CAN节点;通过对控制信号进行分析,并参考SAE J1939,制定了应用层通讯协议;针对智能收获关键控制技术,建立了相应的控制策略,实现了多参数自适应联合调控、数据的实时采集与显示、跑偏校验与故障诊断;通过整机搭载和田间试验,验证了CAN通讯协议的合理性及控制策略的有效性,系统满足可靠性与实时性要求,工作性能良好,实用性强,是玉米收获机作业控制的有效解决方案。 展开更多
关键词 玉米收获机 智能控制系统 联合调控 CAN总线
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玉米果穗剥皮的运动仿真与高速摄像试验 被引量:25
10
作者 朱忠祥 小微 +3 位作者 宋正河 毛恩荣 王波 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期42-48,共7页
针对玉米剥皮田间试验和室内试验存在玉米品种多样、适收期短等问题,该文提出了采用理论分析、虚拟仿真技术与高速摄像技术相结合的方法,研究果穗在剥皮机构中的运动。首先,对玉米果穗在剥皮机构中的受力及运动进行了理论分析,得到影响... 针对玉米剥皮田间试验和室内试验存在玉米品种多样、适收期短等问题,该文提出了采用理论分析、虚拟仿真技术与高速摄像技术相结合的方法,研究果穗在剥皮机构中的运动。首先,对玉米果穗在剥皮机构中的受力及运动进行了理论分析,得到影响果穗剥净率、剥皮效率以及剥皮损失的主要因素;其次,应用ANSYS/LS-DYNA建立了玉米果穗与剥皮机构相互作用有限元仿真模型,获取了剥皮辊不同转速下玉米果穗在剥皮机构中的运动速度、绕自身轴线的角速度和受力情况。仿真结果表明,随着剥皮辊转速的增大,果穗的运动速度由0.2增大到0.4 m/s;果穗绕自身轴线的旋转角速度增加,在0-15 rad/s之间变化;果穗的受力增大,且波动性更强,3种工况下最大受力分别为11.9、14.5和16.3 N。以玉米果穗沿剥皮辊的速度和加速度为验证参数,仿真数据与果穗剥皮高速摄像试验数据进行了对比。结果表明,仿真数据与高速摄像试验结果基本一致,证明了仿真模型可以较好地替代物理试验。该研究结果可为剥皮机构的设计与分析提供了参考。 展开更多
关键词 农业机械 农作物 计算机仿真 玉米果穗 剥皮 运动学 剥皮装置 高速摄像
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后轮驱动大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法 被引量:25
11
作者 张硕 +3 位作者 朱忠祥 毛恩荣 刘进一 石晶 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期47-53,共7页
针对后轮驱动大功率拖拉机犁耕作业工况,提出了大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法。基于Freescale MC9S12XS128型微处理器开发了联合控制器硬件系统;采用PID(proportion integral derivative)控制算法,制定了牵引力PID控制... 针对后轮驱动大功率拖拉机犁耕作业工况,提出了大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法。基于Freescale MC9S12XS128型微处理器开发了联合控制器硬件系统;采用PID(proportion integral derivative)控制算法,制定了牵引力PID控制和滑转率开关控制的联合控制策略,基于模块化设计开发了联合控制软件系统;进行了牵引力控制、牵引力与滑转率联合控制的田间实车对比试验,分析了2种不同控制方法下滑转率、牵引力和耕深的控制效果,验证了联合控制系统的性能。试验结果表明:当设定滑转率阀值区间0.1~0.2,牵引力阀值6 000 N时,联合控制下的实际耕深平均误差为1.45 cm,均方根误差为2.79 cm;实际牵引力平均误差为270.73 N,均方根误差为366.23 N;滑转率采样时间50 s,阀值区间以内43.78 s,有效控制时间范围为88%。与单独的牵引力控制相比,实际耕深、牵引力的平均误差和均方根误差均明显减小,实际滑转率的控制效率有较大提高。结果表明,该文提出的大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法,可以实现牵引力和滑转率的双目标联合控制,能够满足实际生产的农艺要求。 展开更多
关键词 拖拉机 控制 农业机械 滑转率 牵引力 联合控制 对比试验
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239例下尿路排尿功能障碍患者影像尿动力学特点分析 被引量:23
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作者 张琳 +2 位作者 康党鹏 王小宁 刘润明 《第三军医大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期510-514,共5页
目的回顾分析我科下尿路排尿功能障碍患者影像尿动力学诊断特点,探讨影像尿动力学在复杂排尿功能障碍患者诊断中的优势。方法收集自2014年1-7月因下尿路排尿功能障碍而在我科行影像尿动力检查患者239例,男性165例,女性74例。分析神经源... 目的回顾分析我科下尿路排尿功能障碍患者影像尿动力学诊断特点,探讨影像尿动力学在复杂排尿功能障碍患者诊断中的优势。方法收集自2014年1-7月因下尿路排尿功能障碍而在我科行影像尿动力检查患者239例,男性165例,女性74例。分析神经源性膀胱和非神经源性膀胱患者尿动力学诊断特点及下尿路影像形态,探讨典型复杂排尿功能障碍患者尿动力学检查的特点及输尿管、膀胱、尿道形态学的变化。结果 239例患者中因存在明确神经系统病变而出现排尿功能障碍经尿动力学检查确定为神经源性膀胱患者32例(13.39%):1逼尿肌反射亢进伴急迫性尿失禁8例,3例患者存在脑血管意外,1例患者存在帕金森病,2例患者存在阿尔茨海默病,1例患者存在骶脊膜膨出;1例患者行根治性子宫全切。2逼尿肌收缩无力伴尿性尿潴留24例,其中糖尿病患者16例,急性感染性多发性神经根炎患者2例,酗酒患者2例,药物滥用患者1例,高空坠落致腰或骶髓损伤3例。存在单侧输尿管反流1例,双侧输尿管反流7例,逼尿肌膀胱颈协同失调2例,逼尿肌尿道外括约肌协同失调3例。诊断为非神经源性膀胱患者203例(84.94%):膀胱出口梗阻131例、压力性尿失禁41例、单纯逼尿肌过度活动11例、逼尿肌收缩力弱10例、逼尿肌收缩无力10例。排尿期膀胱颈部完全开放76例,部分开放129例,膀胱颈部未见开放34例。膀胱及尿道功能未见异常4例(1.67%)。结论影像尿动力检查可帮助神经源性膀胱患者准确判断是否存在逼尿肌-尿道外括约肌协同失调、逼尿肌-膀胱颈协同失调、输尿管反流、漏尿点压,对于非神经源性膀胱患者,可帮助判断胱和尿道的影像形态变化,精确了解尿道梗阻部位,甚至了解膀胱尿道是否存在异物。 展开更多
关键词 影像尿动力检查 排尿功能障碍 下尿路症状 神经源性膀胱
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基于ADAMS的玉米植株收获过程仿真 被引量:21
13
作者 毛恩荣 +2 位作者 宋正河 朱忠祥 高建民 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期106-111,共6页
在Pro/E中建立了摘穗辊及玉米植株收获模型,利用Pro/E与ADAMS的接口MECHANISM/Pro将所建模型导入了ADAMS中,通过分析植株受力,在ADAMS中建立了玉米植株与摘穗辊收获过程的虚拟样机模型,并添加约束和驱动。运用传感器技术,通过脚本仿真... 在Pro/E中建立了摘穗辊及玉米植株收获模型,利用Pro/E与ADAMS的接口MECHANISM/Pro将所建模型导入了ADAMS中,通过分析植株受力,在ADAMS中建立了玉米植株与摘穗辊收获过程的虚拟样机模型,并添加约束和驱动。运用传感器技术,通过脚本仿真控制实现了玉米植株与摘穗辊收获过程的仿真,分析了玉米植株在倾角为79°时的收获数据,最后依据收获时间、果穗啃伤分析了倾角对收获过程的影响,得出了玉米植株收获的理想倾角为89°,为立辊式玉米收获机关键部件的设计提供了参数支持。 展开更多
关键词 玉米植株 立式摘穗辊 虚拟样机模型 收获过程 ADAMS
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基于Census变换的双目视觉作物行识别方法 被引量:21
14
作者 翟志强 朱忠祥 +2 位作者 张硕 毛恩荣 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期205-213,共9页
针对基于双目视觉技术的作物行识别算法在复杂农田环境下,立体匹配精度低、图像处理速度慢等问题,该文提出了一种基于Census变换的作物行识别算法。该方法运用改进的超绿-超红方法灰度化图像,以提取绿色作物行特征;采用最小核值相似算... 针对基于双目视觉技术的作物行识别算法在复杂农田环境下,立体匹配精度低、图像处理速度慢等问题,该文提出了一种基于Census变换的作物行识别算法。该方法运用改进的超绿-超红方法灰度化图像,以提取绿色作物行特征;采用最小核值相似算子检测作物行特征角点,以准确描述作物行轮廓信息;运用基于Census变换的立体匹配方法计算角点对应的最优视差,并根据平行双目视觉定位原理计算角点的空间坐标;根据作物行生长高度及种植规律,通过高程及宽度阈值提取有效的作物行特征点并检测作物行数量;运用主成分分析法拟合作物行中心线。采用无干扰、阴影、杂草及地头环境下的棉田视频对算法进行对比试验。试验结果表明,对于该文算法,在非地头环境下,作物行中心线的正确识别率不小于92.58%,平均偏差角度的绝对值不大于1.166°、偏差角度的标准差不大于2.628°;图像处理时间的平均值不大于0.293 s、标准差不大于0.025 s,能够满足田间导航作业的定位精度及实时性要求。 展开更多
关键词 作物 图像识别 导航 双目视觉 作物行识别 立体匹配 Census变换
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机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心建设规划与实践 被引量:20
15
作者 宋正河 陈度 +3 位作者 董向前 李海涛 张学敏 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2017年第1期5-9,共5页
机械工程和农业工程学科在农业高等院校人才培养中发挥着重要的作用,虚拟仿真技术在两大学科专业教学中的应用,将成为传统课堂和实验教学的有利补充。以中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心的建设为例,通过建立包括课程实... 机械工程和农业工程学科在农业高等院校人才培养中发挥着重要的作用,虚拟仿真技术在两大学科专业教学中的应用,将成为传统课堂和实验教学的有利补充。以中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心的建设为例,通过建立包括课程实验、综合创新和实习实践3个层次的虚拟仿真实验教学平台,实现虚拟仿真实验教学与理论教学、创新设计、科研促教学、实习实践的四结合,从而达到学生受益面大、创新性强、管理高效、示范程度高、易实现资源共享的建设目的,最后以实例对实验教学中心的资源建设进展进行了介绍。 展开更多
关键词 虚拟仿真 实验教学 机械工程 农业工程
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基于GNSS/MIMU/DR的农业机械组合导航定位方法 被引量:19
16
作者 刘进一 +3 位作者 张硕 朱忠祥 毛恩荣 陈雨 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期1-7,共7页
为解决实际农田环境中农业机械自动导航系统的位姿信息易受跟踪卫星数动态变化、天线遮挡、数据传输错误等因素影响,造成定位精度和稳定性变差的问题,采用全球导航卫星系统(GNSS)、微机械惯性测量单元(MIMU)及航位推算(DR)相融合的组合... 为解决实际农田环境中农业机械自动导航系统的位姿信息易受跟踪卫星数动态变化、天线遮挡、数据传输错误等因素影响,造成定位精度和稳定性变差的问题,采用全球导航卫星系统(GNSS)、微机械惯性测量单元(MIMU)及航位推算(DR)相融合的组合导航定位系统,建立了农业机械两轮运动学定位模型,针对系统状态噪声不稳定的因素,提出了一种根据当前估计值与预测值的偏差自适应地调节系统状态协方差阵的扩展卡尔曼滤波算法,并分别基于静止状态和直线导轨运动状态进行了试验验证。试验结果表明,在静止状态和直线导轨运动状态下,采用自适应滤波算法的航向角平均值绝对偏差分别为0.001 4°、0.024 5°,标准差分别为0.047 4°、0.251 1°;位置距离平均偏差分别为0.003 7 m、0.007 6 m,标准差分别为0.001 0 m、0.004 4 m,与固定值滤波算法相比,自适应滤波算法的各项评价指标得到了明显改善,进一步验证了算法改进的必要性和优越性。 展开更多
关键词 农业机械 导航 信息融合 全球导航卫星系统 微机械惯性单元 扩展卡尔曼滤波
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拖拉机后悬挂横向位姿调整的模糊PID控制 被引量:18
17
作者 邵明玺 辛喆 +3 位作者 江秋博 张延安 杨后富 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第21期34-42,共9页
针对传统拖拉机后悬挂机构无法实现横向位姿自动调整,难以适应丘陵山地复杂地形作业需求,导致耕深均匀性差、作业效率低等问题,该文设计了-种采用双液压缸进行横向位姿调整的后悬挂系统。首先,对提升臂、提升杆、农具三脚架等构件进行... 针对传统拖拉机后悬挂机构无法实现横向位姿自动调整,难以适应丘陵山地复杂地形作业需求,导致耕深均匀性差、作业效率低等问题,该文设计了-种采用双液压缸进行横向位姿调整的后悬挂系统。首先,对提升臂、提升杆、农具三脚架等构件进行运动学分析,并运用MATLAB对液压缸活塞杆位移与农机具倾斜角度进行仿真,得出当横向倾角为-15°~15°时,液压缸活塞杆位移与角度的函数关系;其次,设计了横向位姿调整机构液压系统,并建立了该液压系统的数学模型;运用Simulink搭建了横向位姿调整系统的液压系统仿真模型,并采用模糊PID控制方法对仿真模型进行控制性能仿真;最后,搭建了拖拉机后悬挂系统控制试验平台,进行了拖拉机后悬挂横向位姿调整试验。结果表明:在预定目标内(±2°~±15°),最大误差为1%,平均误差为0.7%,仿真的系统调整时间较短,不足0.2s,试验的调整时间为1s左右,系统稳定时间仿真和试验都很小,在0.1s左右,试验和仿真超调量为0,符合设计目标,能够满足山地丘陵作业的横向角度调节需求。。 展开更多
关键词 车辆 拖拉机 位姿 后悬挂 模糊控制 PID 电液比例阀
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大型高地隙喷雾机喷杆主动悬架自适应模糊滑模控制 被引量:19
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作者 薛涛 李伟 +2 位作者 毛恩荣 温浩军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第21期47-56,共10页
针对喷杆被动悬架在低频下隔离干扰性车身摆动性能不足的问题,该文在双连杆梯形喷杆被动悬架的基础上加装作动液压缸而获得喷杆主动悬架,并提出了基于自适应模糊滑模控制算法的喷杆主动悬架控制方法;在建立了喷杆主动悬架动力学模型和... 针对喷杆被动悬架在低频下隔离干扰性车身摆动性能不足的问题,该文在双连杆梯形喷杆被动悬架的基础上加装作动液压缸而获得喷杆主动悬架,并提出了基于自适应模糊滑模控制算法的喷杆主动悬架控制方法;在建立了喷杆主动悬架动力学模型和液压系统模型的基础上,应用Matlab/Simulink对主动悬架系统进行整体仿真分析,验证了该文控制方法的有效性;基于课题组开发的大型高地隙喷雾机搭建了实车试验平台,分别进行了实车静态跟随试验和田间试验。试验结果表明:采用基于自适应模糊滑模控制算法的喷杆主动悬架控制方法,喷杆倾角实车静态跟随响应时间和误差分别为2 s和0.002 rad,相较于PID控制的4 s和0.002 rad响应时间减小;同时,喷杆倾角田间试验摆动范围保持在–0.005~0.005rad内。结论表明,该文提出的喷杆主动悬架控制方法具有良好的响应性、稳定性和准确性,可有效隔离干扰性车身摆动并保持喷杆稳定。该研究有利于提高中国大型高地隙喷雾机喷雾均匀性和喷杆作业稳定性。 展开更多
关键词 农业机械 喷雾 控制 大型高地隙喷雾机 喷杆主动悬架 自适应模糊滑模控制
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两行玉米收获机割台设计与试验 被引量:17
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作者 毛恩荣 +3 位作者 朱忠祥 王兴军 小微 李小雨 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期22-26,共5页
设计了两行玉米收获机割台的总体结构,理论分析了割台关键部件结构参数和运动参数,根据设计参数利用Pro/E建立了割台的三维模型。通过室内试验台测试了割台在不同转速下消耗的功率和噪声水平。试验结果表明,该割台在空转时消耗的功率偏... 设计了两行玉米收获机割台的总体结构,理论分析了割台关键部件结构参数和运动参数,根据设计参数利用Pro/E建立了割台的三维模型。通过室内试验台测试了割台在不同转速下消耗的功率和噪声水平。试验结果表明,该割台在空转时消耗的功率偏大,噪声水平偏高。更换不同设计参数的拨禾链轮进行对比,试验表明在低转速下消耗的功率减小但在高速下消耗的功率增大。 展开更多
关键词 玉米收获机 割台 设计 试验
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基于虚拟现实的拖拉机双目视觉导航试验 被引量:17
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作者 翟志强 朱忠祥 +2 位作者 李臻 毛恩荣 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第23期56-65,共10页
针对农机导航系统的传统田间试验方式受作物生长状态的约束性较强,错过适当的作物生长时期将直接导致开发周期延长、成本增加等问题,该文提出了一种基于虚拟现实技术的拖拉机双目视觉导航试验方法。该方法以拖拉机为作业机械,苗期棉花... 针对农机导航系统的传统田间试验方式受作物生长状态的约束性较强,错过适当的作物生长时期将直接导致开发周期延长、成本增加等问题,该文提出了一种基于虚拟现实技术的拖拉机双目视觉导航试验方法。该方法以拖拉机为作业机械,苗期棉花为目标作物,在虚拟现实环境下建立田间作物行场景的三维几何模型,用于模拟田间试验场景;建立虚拟现实环境下的拖拉机物理引擎,根据实车参数及试验场景信息快速、准确地解算拖拉机的动力学参数,并且根据解算所得的状态参数在虚拟试验场景中实时渲染拖拉机的位姿状态;设计路径跟踪控制器,以经过双目视觉方法识别的田间路径为目标路径,根据拖拉机当前行驶路径与目标路径的相对位置关系解算并控制拖拉机前轮转向角度。以某型拖拉机参数为实车参数,采用大小行距方式布置5行曲线形态的苗期棉花作物行场景开展虚拟导航试验。拖拉机以不大于2 m/s的车速跟踪作物行时,平均位置偏差的绝对值不大于0.072 m、位置偏差的标准差不大于0.141 m;平均航向偏差的绝对值不大于2.622°、航向偏差的标准差不大于4.462°。结果表明:该文设计的拖拉机虚拟试验系统能够在虚拟现实环境下,模拟田间作物行环境开展基于双目视觉的导航试验,可为导航控制系统的测试及改进提供理论依据和试验数据。 展开更多
关键词 虚拟现实 拖拉机 导航 双目视觉 场景建模 路径跟踪 导航试验
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