拖拉机作业机组分布式控制系统结构模型

针对拖拉机作业机组自动驾驶控制要求,基于ISO 11783提出了一种分布式控制系统结构模型,其主总线完成整机通信和系统监控,子系统分总线完成部件控制.该模型属于多总线互连、分层管理的网络控制系统方式,具有数字化、模块化强的特点.运用TrueTime工具仿真该模型,各任务可调度.与单处理器集中控制方式不同,由于子系统采用了分总线,系统的控制性能由网络协议和控制算法综合决定.试验结果表明,系统的网络控制性能与仿真分析一致,可以有效地完成控制任务.     

拖拉机半挂车机组自动直线倒车控制器设计与实验

应用最优控制理论对拖拉机半挂车机组自动直线倒车行驶进行了研究.应用最优控制理论和线性化的车辆运动方程设计了拖拉机半挂车机组直线倒车的线性二次型控制器,运用控制器分别在沥青路面和未整修道路上进行了实车实验.实验表明,该控制方法能够实现拖拉机半挂车机组自动直线倒车行驶控制,且车辆的行驶速度对车辆系的横向偏差影响很大.     

后轮驱动大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法

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。     

重型拖拉机电液提升器多路换向阀仿真与试验

以多路换向阀为研究对象,分析了多路换向阀的工作原理和结构特点,利用压力-流量方程、孔道流量连续性方程及阀芯力平衡方程建立了多路换向阀的状态方程,并运用Matlab/Simulink软件,选择四阶龙格-库塔算法对其进行了动、静态性能仿真分析。基于闭心式负载传感液压系统试验平台,对多路换向阀进行了试验研究,试验结果表明：整个液压系统的压力损失在1.5MPa左右,负载压力阶跃变化时,多路换向阀可实现负载补偿功能;手动换向阀芯位移阶跃变化时,多路换向阀内压力冲击小、响应特性好;系统流量仅与多路换向阀调速节流口开度大小有关,不受负载变化影响,调速性能良好,满足重型拖拉机电液悬挂系统对多路换向阀的性能要求。     

玉米果穗剥皮的运动仿真与高速摄像试验

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。     

Direct3D在开发汽车驾驶训练模拟器视景系统中的应用

介绍了Direct3D在三维动画编程中的强大功能。结合系统结构，对如何利用Direct3D所提供的先进功能来完成模拟器视景的表示和生成进行了探讨。为了保证动画质量，采用了多缓存、页面翻转和区域显示技术。基于Direct3D开发的汽车驾驶训练模拟器视景系统能比较逼真的仿真车外场景，效果令人满意。     

基于虚拟现实的拖拉机双目视觉导航试验

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。     

拖拉机队列自动控制系统

为了提高拖拉机田间作业效率,开发了拖拉机队列自动控制系统.建立了拖拉机队列模型,设计了队列控制方法.首先应用三阶样条曲线拟合先行拖拉机的行驶位置点,动态生成跟踪拖拉机的参考路径.然后设计了最优路径跟踪器,用来引导跟踪拖拉机沿着参考路径行驶.在平坦的草地上进行了拖拉机队列的自动控制试验,试验结果表明,跟踪拖拉机能够成功沿着先行拖拉机的轨迹行驶,横向偏差的平均值和均方根值分别小于0.015 m和0.079m.     

联合收获机驾驶室人机界面布局优先序研究

为了实现联合收获机驾驶室人机界面的优化设计,以自走式谷物联合收获机为研究对象,从人机工程学角度分析了驾驶室人机界面的元件构成,在调查分析基础上,采用改进的TOPSIS法对人机界面各元件的重要程度进行了分析和排序.根据各元件的优先序进行布局,即将优先序排在同类元件中最前的元件布置在驾驶员最容易伸及或看到的区域,其他元件根据优先序依次布置在次级可伸及区域和可见区域,从而保证驾驶员操作和观察的方便性和舒适性.     

拖拉机队列自动控制系

为了提高拖拉机田间作业效率，开发了拖拉机队列自动控制系统。建立了拖拉机队列模型，设计了队列控制方法。首先应用三阶样条曲线拟合先行拖拉机的行驶位置点，动态生成跟踪拖拉机的参考路径。然后设计了最优路径跟踪器，用来引导跟踪拖拉机沿着参考路径行驶。在平坦的草地上进行了拖拉机队列的自动控制试验，试验结果表明，跟踪拖拉机能够成功沿着先行拖拉机的轨迹行驶，横向偏差的平均值和均方根值分别小于