轨道式自动投饲机电源管理系统设计

针对渔场养殖投饲机工作时长短、锂电池欠压发现不及时、影响工作效率及降低电池使用寿命等问题，设计了基于LORA的远程投饲机电池管理系统，实现了渔场投饲机供电锂电池组单体电池的电压、温度、电流等实时检测反馈功能，及时根据锂电池状态进行充放电。该系统具有实时、准确、安全、高效等优点，可有效解决投饲机远距离工作充电不及时，影响工作效率等问题。试验数据及结果证明了该投饲机锂电池管理系统的准确性和安全性。      

基于IMM UKF的冲量式测产系统研究

为适应精准农业的发展趋势,提高测产计量系统的精度,开发一套基于IMM UKF算法的冲量式测产系统。该系统由冲量传感器模块、北斗定位模块、DTU传输模块和上位机等组成。系统通过传感器模块进行信号的采集和处理,采用CAN通信方式将处理后的数据发送至上位机。上位机使用IMM UKF滤波算法对传感器上传的数据进行滤波,最终根据标定曲线得到谷物产量。通过车辆空载试验,采用IMM UKF算法与KF和UKF算法进行对比验证,结果表明IMM UKF算法的滤波效果更好,均方差为0.000 42 N。通过传感器标定试验,确定传感器的检测值与实际谷物重量的关系。通过大田测产试验,得出每个地块的产量分布图,试验结果表明该测产系统的平均误差达到3.911%。     

温室高湿环境下433 MHz无线信道传播特性研究

为解决温室高湿环境下无线传感器网络的规划和部署问题,探究了高湿环境、通讯距离、天线高度对无线信号传播特性的影响,以433MHz为载波频率,研究无线信号在不同湿度及不同高度下的传播特性,通过两组试验测取了接收信号强度及丢包率,并通过MatLab对试验数据进行回归分析。结果表明:在不同湿度和高度下,433 MHz无线信道传播特性符合路径损耗模型,拟合决定系数在0. 892 0～0. 965 8之间;湿度对无线信号具有一定影响,尤其是湿度在80%以上时,对在冠层中传播的无线信号具有较大影响。同时,建立了路径损耗指数n与湿度之间的二次多项式关系模型,并根据此模型对路径损耗模型进行修正,建立了湿度系数修正模型。经验证,该模型均可有效地预测3种高度水平下的接收信号强度。     

植物工厂物流搬运装备关键部件的设计与试验

针对我国立体栽培式植物工厂相关的物流搬运装备方面的研究尚少及现有的装备存在着移动灵活性差、定位精度低等问题,以植物工厂内部栽培板的物流搬运任务为出发点,对植物工厂物流搬运装备的AGV(Automated Guided Vehicle)移动底盘和搬运机械臂等关键部件进行了结构设计,并对搬运机械臂进行了运动学仿真分析。在0.4、1.2、2.0、2.8m4个作业高度下对搬运机械臂进行定位误差试验,结果表明:最大误差值在机械臂整体运动误差所允许的范围之内,且方差分析证明了作业高度对定位误差有显著影响,即随着作业高度的增加,定位精度随之降低。     

无沟铺管机北斗导航控制系统设计与试验

针对因田间土壤质地不均匀或表面高低不平,无沟铺管机出现行驶偏摆而导致管道铺设弯曲的问题,设计了基于载波相位差分技术的北斗定位系统(Real Time Kinematic-BeiDou Navigation Satellite System, RTK-BDS)的导航控制系统。采用多模态控制策略,通过传感器检测无沟铺管机工作时的左、右行走马达速度,车辆实际平均车速,发动机功率和两侧行走泵的压力等状态参数,并输入到后向反馈(BackPropagation,BP)神经网络,预测铺管机当前状态分类,使用选择器选择模态控制参数,采用自适应比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制算法进行导航控制。经过田间试验,获取铺管机的模态控制参数和BP神经网络训练样本。导航控制系统上线试验结果表明,导航控制横向超调量为4.58 cm,最大横向误差在±4 cm范围内,平均横向误差在±1.5 cm范围内,能够满足铺管机直线性作业要求。     

小区谷物联合收获机作业速度智能调控算法设计与仿真

针对小区谷物联合收获机收获过程中人工操作不能及时调整收获作业速度从而导致脱粒滚筒发生堵塞、严重损伤种子及影响小区试验结果正确性的问题,设计了脱粒滚筒转速—期望作业速度模糊控制器与模糊PID作业速度智能调控算法。根据脱粒滚筒转速变化情况不断地调节作业速度,使喂入量保持在脱粒滚筒额定范围内,防止发生堵塞,在保证脱粒质量的前提下,提高作业效率。同时,建立了小区联合收获机行走系统的数学模型,并以实际试验数据对算法进行了Simulink仿真试验验证,结果表明调控算法正确可行。     

植物工厂生菜采收末端执行机构设计与试验

国内外适用于植物工厂叶菜类的采收装置较少且自动化程度不高,尤其是针对营养液水培生菜的装置。为此,开发了一套适用于植物工厂生菜自动化采收系统的末端执行机构。利用TA.XTplus质构仪对生菜进行力学特性测试,并根据生菜的力学特性参数对末端执行机构进行设计。将末端执行机构安装于课题组设计好的植物工厂生菜自动化采收系统,并在采收效率为15、20、30块/h下分别进行自动采收性能试验,采收成功率分别为94.4%、91.6%及83.3%,采收效果良好,满足采收需求。最后,根据试验结果对最佳采收效率区间进行了预测。