李大华[1]2004年在《小型甘蔗联合收割机虚拟样机电液系统仿真及实验研究》文中研究说明甘蔗是我国南方省份的一种主要经济作物，目前国内基本上仍然沿用古老的手工作业方式进行收割，其劳动强度大，生产效率低。在国外的产糖国如澳大利亚、美国等国家，主要发展大型甘蔗收获机械，其机械化程度高、效率高，但机械成本也高。在我国南方甘蔗大多种植在丘陵、坡地，大型甘蔗收获机械难以适用。因此利用先进的虚拟样机技术开发适用于丘陵地带的小型甘蔗联合收获机具有重要的现实意义。 论文主要研究了小型甘蔗收获机整机液压系统及控制。利用虚拟样机软件ADAMS建立升降台架的动力学仿真模型并对模型进行分析和仿真。液压系统的动态数字仿真采用全新的建模与仿真方法，没有采用现有的液压仿真软件。利用具有强大的数学运算功能的控制系统仿真软件Matlab／Simulink建立通用液压元件的非线性仿真模型，实现了图形化交互方式下液压系统仿真模型的模块化构建和元件参数化设计。利用这些液压元件的数字仿真子模块，根据不同的机械系统分别搭建了升降台架液压控制系统的动态仿真模型、行走系统的液压驱动动态仿真模型、扶蔗机构液压系统的动态仿真模型、砍蔗机构液压系统的动态模型。通过对这些液压系统的数字仿真得出这些系统的动态特性，并对一些重要参数进行了分析与优化。 分析了两种大型工程软件ADAMS和MATLAB的特点，研究了ADAMS和MATLAB的接口方法。提出了在ADAMS中建立虚拟样机，通过ADAMS／Control接口与Simulink中建立液压于系统模型有机集成，利用协同仿真的方法使台架机械模型与液压控制模型，在两个不同软件中联合仿真，给出了联合仿真结果。通过实验研究验证了仿真结果。
胡珊珊, 李尚平, 孙秀花[2]2006年在《小型甘蔗联合收割机虚拟设计及仿真分析技术》文中进行了进一步梳理主要提出了小型甘蔗联合收割机虚拟样机设计及运动、动力、动态仿真分析的方法;探讨了虚拟样机技术在农业机械创新产品的开发模式并提供了开发实例。同时,介绍了虚拟样机技术的特点并分析了利用虚拟样机技术设计分析小型甘蔗联合收割机的必要性;并重点探讨了方法的体系结构包括“自下而上”虚拟设计阶段和“自上而下”的整机运动、动力、动态设计阶段。
张亮[3]2014年在《甘蔗联合收割机刀盘仿形随动控制系统的设计与研究》文中认为机械化收割甘蔗过程中，收割损失和宿根破头是目前普遍存在且不可避免的问题，但是过高的收割损失和破头率严重影响了蔗民的经济收入和甘蔗宿根来年的发芽率。因此，如何减少破头率和收割损失成为甘蔗收割机研发过程中的一项重要课题，对此课题的研究具有重要意义。导致甘蔗收割破头与收割损失的因素较多，而收割过程中切割刀盘距离蔗田地面的高度就是其中一项重要因素。我国南方甘蔗大部分都种植在丘陵地带，地势起伏不平，并且甘蔗叶子较长且密集，蔗田杂草一般也较多，因此对地面高度变化进行检测和对切割刀盘距离蔗田地面高度进行控制存在较大难度。为了解决这一技术难题，本论文结合我国南方蔗田特点和现有甘蔗收割机结构，采用机械、液压、传感器、计算机和电子等技术，研究设计了一种能够让切割刀盘随着蔗田的高低起伏而上下移动的位置控制系统，即刀盘仿形控制系统，使切割刀盘在工作时与地面始终保持设定的高度，从而有效地降低收割损失和宿根破头率。本文设计了一款摆臂式的地形检测装置，并利用Adams仿真软件对其进行了运动与动力学仿真，理论上验证了本设计的可行性及其优点。采用电液比例技术设计了液压系统，利用AMESim软件建立液压系统模型进行仿真，验证了液压系统和控制算法的有效性和可行性。以MSP430F149单片机为核心设计了控制器硬件电路，并利用C语言编写了控制程序，对软硬件进行了调试。在VC++6.0软件下利用面向对象的C++语言设计了上位机监测软件。对本设计的关键部分进行了试验验证，试验结果达到了预期目标，能够满足设计要求。
宋江[4]2005年在《小型甘蔗收获机液压系统设计与动态特性分析》文中研究说明甘蔗是我国南方的主要经济作物之一,甘蔗生产的自动化对于甘蔗生长至关重要,甘蔗收获机是实现甘蔗生产自动化的重要工具,而液压传动在甘蔗收获机上应用又是一个必然趋势。因此,研究经济和实用的液压传动和控制系统具有重要的现实意义。 基于国外的研究现状和国内以往研究的情况,通过对相关学校的调研和广西甘蔗种植情况的调查,根据甘蔗收获机工作特点和系统的构成特点,构建了甘蔗收获机的液压传动系统。同时,又重点研究了液压系统的动态特性,利用Matlab软件进行虚拟建模,并通过模型对甘蔗收获机液压系统重要参数做动态分析和确定甘蔗收获机消耗功率情况,根据得到的重要参数对典型液压系统做液压元件设计。 最后通过试验来验证液压仿真系统模型的正确性,以双刀盘单因素为例分析刀盘转速、刀盘倾角和行走速度对砍蔗功率的影响情况,并基于提高砍蔗质量的条件下,对砍蔗液压系统调速回路的调速方式进行选择。 总之,液压技术应用到甘蔗收获机上有利于改善以往甘蔗收获机传动系统的缺点,有利于发挥液压传动的优势,有利于突出甘蔗收获机小型化的特点。
苑严伟[5]2010年在《数字农业典型智能化装备虚拟仿真技术研究》文中研究指明传统的农机试验需要反复设计、制造和改进,且受季节、农时和天气的限制,研发周期长,成本高。基于虚拟现实技术的农机仿真与虚拟试验能缩短研发周期,降低研发成本,是实现农业机械化和现代化的关键。本文研究了数字农业典型智能化农业机械虚拟试验方法；设计了田间工况模拟平台；实现了实体样机与虚拟农田的交互控制；并对平移式喷灌机、采摘机器人手臂以及无人飞行器等典型智能化农业装备进行仿真。具体内容为以下七个方面：1.提出基于改良随机数发生器分形理论的农田大尺度虚拟场景建模方法,根据农田数字地图以及地势信息,加上作物生长情况以,产生叁维虚拟环境,建立了旱田和水田叁维仿真场景。2.首次提出变分辨率的虚拟农田驱动方法,实现叁维农田近视点细节展示和远视点的快速漫游,提高了农田场景展示精度和漫游速度,研究碰撞检测技术,实现了农机模型在虚拟农田内的作业仿真。3.建立田间工况模拟平台,实现农机在田间工作时振动、转向、侧翻和俯仰等四个自由度的动作模拟,研究智能化农机虚拟试验技术,实现了典型农机实体、农机叁维模型以及虚拟农田的交互控制和仿真,为农业机械室内试验提供了条件。4.提出平移式喷灌机同步行走仿真试验方法。建立关键零部件的叁维模型库,完成整机的虚拟装配。根据受力模型,结合碰撞检测技术,实现对整机模型的运动学仿真。提出的摆角归零同步反馈控制方法,通过仿真实验,验证与传统的百分率计时器控制方法的横向雨量分布均匀度的差异。5.提出基于粒子系统的水量分布最优化方法。根据单喷头室内喷洒试验,建立喷洒模型,考虑受重力和空气阻力的影响以及破碎和蒸发等因素,用粒子系统模拟水珠的运动轨迹以及落地点的位置,统计各微小区域内雨量分布。通过仿真实验,计算典型喷头纵向雨量分布最优时的间距配置。6.借助于OpenGL库函数,对机器人的机械臂的运动控制进行了虚拟仿真,提出了基于有限域信息素自适应更新的改进蚁群算法,将苹果采摘的路径规划问题转化叁维的TSP问题进行求解,避免了基本蚁群算法求解过程中的早熟和局部收敛的问题。7.为了远程控制无人机起降和监视无人机飞行状况,提出了基于虚拟现实技术的无人机监控方法。根据飞行器参数对飞机模型进行驱动,给出反馈信号,控制飞行器按预定路线飞行。仿真实验表明对飞行器的远程导航控制是可行的。
蒙艳玫[6]2003年在《基于可视化虚拟设计的甘蔗收获机械设计开发若干关键技术研究》文中指出丘陵地带甘蔗收获机械的研究开发是目前急待解决的一个课题。虚拟设计技术是21世纪先进的产品开发技术，是快速研发丘陵地带甘蔗收获机械的有效手段。但是目前还未见采用虚拟设计技术开发甘蔗收获机械的研究成果报道。本研究提出采用可视化虚拟设计技术进行甘蔗收获机械的研发，并围绕设计开发过程的若干关键技术进行分析研究。论文首先阐述了基于虚拟设计技术的甘蔗收获机械设计开发的总体框架流程，提出采用产品数据管理(PDM)框架软件将产品开发过程中用到的CAD、CAE、及设计、分析和评价综合决策系统等软件集成在一起；并建立甘蔗收获机械产品开发的过程管理模型及产品数据模型，快速有效的构建出其可视化虚拟设计平台，从而实现对产品开发过程的有效组织、管理、控制及提供系列化开发的支持工具。其次，深入研究了甘蔗收获机械开发的瓶颈——剥叶机构的可视化虚拟设计方法，分析了核心元件——剥叶元件不同装夹方式的影响机理。对剥叶元件的优化设计问题，提出了采用数值模拟正交试验(即虚拟正交试验)的多目标多因素的优化设计方法，并构建出剥叶元件的虚拟试验分析平台，为剥叶元件的分析及甘蔗收获机械的系列化设计提供了有效的工具。 论文研究的主要内容和创新点如下： (1) 在丘陵地带甘蔗收获机械已有研究基础上，提出了其可视化虚拟设计的总体设计思路和方法。其设计开发首先必须详细分析丘陵地带甘蔗种植收获的特点及对机器的功能需求，进行总体选型设计。其次对几个主要机构部件进行创新设计，构建它们的叁维模型，并经运动学、动力学仿真分析、机电液系统仿真分析及有限元分析，对机构设计方案进行修正并对设计主参数进行优化，经虚拟装配后初步得到整机模型。在对整机反复进行仿真、分析和优化，并经实验局部修正后，最终得出产品级的数字化样机模型。从而极大地提高设计开发的效率和成功率。 (2) 鉴于丘陵地带甘蔗收获机械设计开发的特殊性和复杂性，目前尚无支持其设计开发全过程的开发系统。本文提出了采用PDM框架软件集成设计过程用到的CAD、CAE等应用软件，构建设计开发平台。并将自行开发的 摘 要 设计、分析和评价综合决策系统也嵌入到平台中，形成具有一定智能的设 计支持环境。在分析甘蔗收获机械产品设计开发功能模型和开发数据信息 流的基础上，建立了产品设计开发的工作流管理模型和产品数据管理模 型；并采用产品结构变量配置实现其系列化的设计，从而有效地支持了产 品开发过程的数据管理、组织、控制及其系列化产品的开发。 ＊）深入分析了整杆式甘蔗收获机械设计开发的瓶颈一剥叶机构的工作机 理。提出了剥叶机构的总体设计方案。结合理论、仿真和实验分析了其核 心元件——剥叶元件工作过程的受力状态及其影响因素，找到了排刷式剥 叶元件受力及对剥叶效果影响的分析依据。 O）由于影响剥叶质量和剥叶元件使用寿命的因素很多，针对这种没有明确优 化目标函数和具体约束条件的多因素、多目标优化设计问题，提出了采用 数值模拟正交试验的方法进行分析，快速寻找设计参数的最佳组合，有效 地解诀了甘蔗收获机械设计开发的瓶颈问题。 O）深入分析了高分子剥叶元件疲劳断裂的机理及影响因素。认为元件注塑成 型造成的缺陷会引起应力集中成为疲劳源，在周期动载荷的作用下，应力 集中部位逐渐萌生裂纹，并不断扩展，当应力值超过材料的内聚破坏的临 界值时，试样就在应力集中的有缺陷或缺口处突然断裂。对于剥叶元件疲 劳寿命的预估，采用计算机仿真分析是快捷有效的方法。结合数值模拟正 交试验，通过编程工具开发出剥叶元件设计、分析、优化和疲劳寿命预估 的虚拟试验分析平台，并把试验平台嵌入到甘蔗收获机械可视化虚拟设计 支持平台中，进一步完善了该设计平台的功能。
参考文献：
[1]. 小型甘蔗联合收割机虚拟样机电液系统仿真及实验研究[D]. 李大华. 广西大学. 2004
[2]. 小型甘蔗联合收割机虚拟设计及仿真分析技术[J]. 胡珊珊, 李尚平, 孙秀花. 农机化研究. 2006
[3]. 甘蔗联合收割机刀盘仿形随动控制系统的设计与研究[D]. 张亮. 河南科技大学. 2014
[4]. 小型甘蔗收获机液压系统设计与动态特性分析[D]. 宋江. 广西大学. 2005
[5]. 数字农业典型智能化装备虚拟仿真技术研究[D]. 苑严伟. 中国农业机械化科学研究院. 2010
[6]. 基于可视化虚拟设计的甘蔗收获机械设计开发若干关键技术研究[D]. 蒙艳玫. 合肥工业大学. 2003