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期刊信息/Journal information
农业工程学报
中国农业工程学会
农业工程学报

中国农业工程学会

朱明

半月刊

1002-6819

tcsae@tcsae.org

010-65929451，65910066转2503、3503

100125

北京朝阳区麦子店街41号

农业工程学报/Journal Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《农业工程学报》是由中国农业工程学会主办的全国性学术期刊,自2005年始为单月刊。编委会名誉主任:汪憨华院士,编委会主任兼主编:杨邦杰教授《农业工程学报》为全国中文核心期刊,在最新版的《中文核心期刊要目总揽》中位居"农业工程类"期刊榜首；2001年入选中国期刊方阵"双效"期刊；被中国科协主办的《中国学术期刊文摘》选为首批收录期刊；先后被美国工程索引(EI Page one)、英国国际农业与生物中心(CAB International)、检索系统、数据库收录。
正式出版
收录年代

    马铃薯机械化收获除杂技术与装备研究进展

    魏忠彩王业炜苏国粱张祥彩...
    1-13页
    查看更多>>摘要：高效低损除杂是马铃薯机械化收获的核心环节,直接影响马铃薯的收获效率与收获品质,是助推马铃薯收获模式制定与收获装备研发与产业化进程的关键.由于不同马铃薯种植地区的自然环境等区域差异性较大,各地区马铃薯种植和收获模式复杂多变,因此对马铃薯机械化收获的除杂技术、装置结构和作业原理的需求各不相同.机械化收获除杂是减少生产成本、提高经济效益的重要方法,该研究基于国内马铃薯种植农艺,分析了国内外典型的马铃薯收获机基本结构和技术特点,对马铃薯机械化收获秧膜杂处理技术进行归纳总结,阐述薯土分离、薯秧分离、残膜回收及杂质清选等环节的装置结构与工作原理,对比分析不同除杂装置的特点与技术指标.针对国内覆膜种植、丘陵地区土壤粘重等特点,指出制约国内马铃薯除杂机械化发展的关键问题,并提出规范种植体系,研制适用机型与专用装备,农机农艺农信相融合和产学研相结合等建议,以期为马铃薯机械化收获除杂技术装备的研发应用奠定基础.

    机械化收获马铃薯秧膜杂处理薯土分离薯秧分离残膜回收

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    基于sigmoid滤波器的永磁轮毂电机自抗扰控制

    全力刘诗龙朱孝勇张超...
    14-23页
    查看更多>>摘要：相比燃油拖拉机,电动拖拉机具有节能高效、绿色清洁的优点.分布式驱动电动拖拉机结构简单、控制维度多,能进一步提高电动拖拉机的工作效率和作业精度.但是电机检测转速噪声导致轮毂电机速度波动严重,复杂路面及多种作业工况下进一步加剧了上述问题,严重降低了拖拉机的作业质量.针对上述问题,该研究提出一种基于sigmoid滤波器的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)以提高轮毂电机的转速稳定性和抗扰动能力.该控制策略在传统LADRC的基础上引入sigmoid滤波器至扩张状态观测器(extended state observer,ESO),根据输入噪声信号误差变化改变滤波器带宽,以抑制观测误差中的中高频干扰信号,同时避免滤波器积分环节对轮毂电机速度跟踪快速性的影响,具有较快的收敛性.搭建试验平台对所提出控制策略进行试验验证,结果表明:与传统LADRC策略相比,本文所提控制策略在变速和变载工况下的转速脉动分别减小了 32％和41.67％,iq电流脉动分别减小了 6.25％和4.17％,可在快速、准确跟踪给定转速的同时,大幅提高轮毂电机驱动系统的噪声抑制性能,为复杂环境下电动拖拉机高精度作业提供技术参考.

    永磁电机噪声线性自抗扰控制扩张状态观测器sigmoid滤波器

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    基于DEM的无人驾驶拖拉机前馈稳速控制

    吴才聪高星宇吴思贤梁永浩...
    24-31页
    查看更多>>摘要：针对农田坡度变化影响无人驾驶农机行驶速度稳定性,进而降低播种均匀性和肥药施用精度等问题,该研究设计了一种基于农田数字高程模型(digital elevation model,DEM)和前馈控制策略的拖拉机稳速控制方法.首先建立坡地干扰补偿模型,基于拖拉机实时位置从农田DEM中提取前方作业路径的坡度信息,计算拖拉机前方目标速度补偿量,实现拖拉机行驶的稳速控制.以DF1204无级变速拖拉机为试验平台,在中国农业大学烟台研究院开展3组不同目标速度的上坡、平地和下坡行驶对比试验.试验结果表明,拖拉机以目标速度4、6和8 km/h行驶时,上坡行驶的实测速度均值分别为4.03、5.94和7.85 km/h,平地行驶的实测速度均值分别为4.04、6.02和8.03 km/h,下坡行驶的实测速度均值分别为4.00、6.10和8.19 km/h,与对照组相比,在上坡、平地和下坡行驶时的速度均方根误差平均分别降低了46.63％、21.92％和37.15％,试验组上坡和下坡行驶的实测速度均值更接近目标速度.所提方法可有效提高无人驾驶拖拉机在起伏农田的稳速控制精度,有助于提高农机作业质量.

    拖拉机DEM无人驾驶无级变速前馈控制策略稳速控制

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    履带车辆自适应预瞄跟踪模糊控制算法

    王法安王博洋张兆国解开婷...
    32-43页
    查看更多>>摘要：针对现有单边制动履带车辆跟踪控制算法同周期内并行控制难、跟踪精度低、转向控制次数较多等问题,该研究以电控化改装后江苏筑水农机3B55型履带运输车为试验平台,开展单边制动履带车辆路径跟踪控制算法研究.通过单边制动履带车辆运动学分析,构建车辆预瞄跟踪模型,提出一种预瞄跟踪模糊控制算法,将横向偏差与航向偏差作为多输入输出模糊控制器输入参数,实现车辆同一控制周期内转向与直线行驶的并行控制.为了优化车辆路径跟踪精度与转向控制次数,提出改进麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)的自适应前视距求解算法,考虑车辆的横向偏差和转向路径角度约束,解析较优前视距离,通过仿真和田间试验对算法进行跟踪精度与转向控制次数综合评价.仿真结果表明:基于自适应预瞄跟踪模糊控制算法跟踪多角度规划路径时,车辆转向控制次数为89次,误差面积为1.74m2.田间作业路况下,由于试验路面起伏不平,并且随速度增加车辆跟踪精度下降,但跟踪精度及转向控制次数随前视距离的变化规律与仿真结果一致,当车辆分别以0.14、0.47和0.83 m/s跟踪路径时,自适应预瞄跟踪模糊控制算法相对于固定前视距离预瞄跟踪模糊控制算法车辆转向控制次数分别减少13.59％、9.87％和11.25％,误差面积分别减少19.93％、48.48％和54.59％,验证了算法的有效性.研究结果可为单边制动履带车辆的农机自动导航技术提供创新思路与技术支撑.

    履带车辆路径跟踪模糊控制麻雀搜索算法

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    履带浮筒式挖藕机滑橇支承装置设计与试验

    王洪昌陈龙李正博唐楠锐...
    44-54页
    查看更多>>摘要：针对履带挖藕机行驶阻力大和下陷深的问题,该研究设计了一种滑橇支承装置,该装置安装于底盘两侧,由液压驱动其上下运动调节所在位置,可辅助支撑底盘,从而降低履带接地压力和下陷深度以改善通过性.为明确增加滑橇支承装置后底盘行驶性能的变化,以履带浮筒式挖藕机底盘为对象,建立底盘行驶阻力和牵引力模型,对土壤与滑橇前端破土面间的挤压受力进行理论分析.以前进阻力为指标,建立原尺寸三分之一的滑撬比例模型,利用EDEM软件开展单因素仿真试验,获得滑切角、斜切角、行进速度和下陷深度对前进阻力的影响规律.以滑切角、斜切角、行进速度为影响因素开展Box-Behnken中心组合试验,结果表明,滑切角40°、斜切角70°、行进速度0.1 m/s时前进阻力最小,仿真模拟与台架试验结果分别为66.09和82.28 N.开展采用滑撬支承装置前后的履带浮筒式挖藕机田间行驶性能对比试验,结果显示,采用滑撬支承装置前后行驶马达阻力矩降低6.51％,底盘下陷深度降低7.64％,整机通过性得到提高.研究结果可为水田地面机器系统行走装置设计及其工作机理研究提供参考.

    底盘阻力滑橇莲藕挖藕机通过性

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    基于FEM-SPH耦合的卷辊式耕层残膜回收部件结构优化与试验

    张学军郭磊史增录鄢金山...
    55-65页
    查看更多>>摘要：针对棉田耕作层内残膜力学性能差及膜土分离困难,残膜拾净率低和回收的残膜含土量高等问题,该研究对卷辊式残膜回收部件进行优化.在分析起膜捡膜工作过程和建立卷辊弹齿与膜土团聚体之间动力学关系的基础上,采用有限元法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)耦合算法,建立卷辊弹齿-膜土团聚体接触计算模型,探究卷辊弹齿与膜土团聚体之间相互作用机理,分析卷辊弹齿接触膜土团聚体后残膜受力程度和土壤扰动程度的变化规律.以卷辊回转半径、弹齿直径、弹齿顶端折弯角为试验因素,以残膜平均峰值应力及土壤最大应变为指标开展仿真试验,分析各因素对指标的影响规律并对卷辊弹齿结构参数进行优化,获得卷辊弹齿最优结构参数为:卷辊回转半径100 mm、弹齿直径5 mm、弹齿顶端折弯角42°,此时残膜平均峰值应力为0.120 1 MPa,土壤最大应变为3.7584.为了验证优化后卷辊弹齿的捡拾作业性能,以拾净率和含土率为试验指标进行田间试验,结果表明:机具拾净率为80.34％,含土率为37.13％,与初代研制的样机相比拾净率提升了 8.74个百分点,含土率下降了12.18个百分点,机具作业性能明显提升且试验指标达到设计要求.本文建立的有限元模型可为残膜回收机关键部件的结构优化提供参考.

    农业机械优化残膜回收弹齿FEM-SPH膜土团聚体

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    蓖麻波形圆盘割刀刃口曲线拟合与优化

    孔凡婷吴腾张彬赵华洋...
    66-75页
    查看更多>>摘要：为减少蓖麻收获的切割功耗,该研究对前期设计的蓖麻波形圆盘割刀进行刃口曲线拟合与优化.基于国内种植的低矮蓖麻物理力学特性,采用B样条算法和基于三点圆曲率分析并带几何约束的最小二乘拟合方法对蓖麻波形圆盘割刀刃口 曲线进行参数拟合.并采用 SPH-FEM(smoothed particle hydrodynamics-finite element modeling)耦合仿真方法模拟蓖麻茎秆切割过程,以刀盘厚度、底圆曲率半径和刃口角为试验因素,以最大切割力、切割功耗为评价指标进行正交旋转组合试验,对割刀结构参数进行优化,并对优化参数组合进行试验验证.最优割刀参数组合为:刀盘厚度3 mm、底圆曲率半径7mm、刃口角19°,此时最大切割力为109.763 N、切割功耗为1.43 J.台架试验验证表明,SPH-FEM耦合仿真方法与台架试验获得的最大切割力(112.5N)和切割功耗(1.45J)基本吻合,误差在5％以内,所提方法能很好地研究模拟蓖麻割刀的切割过程,可为蓖麻收获装备研制提供支撑.

    农业机械优化圆盘割刀蓖麻耦合方法

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    基于阿基米德螺旋转轮的自清洗泵前过滤器设计与试验

    张金珠张栋楠刘宁宁李淼...
    76-84页
    查看更多>>摘要：为提高泵前过滤器自清洗性能,解决过滤系统频繁中断问题,该研究将阿基米德螺旋转轮应用于泵前过滤器自清洗过程,通过数值仿真与物理试验,结合相关性分析和线性回归分析,探究叶片螺距、叶片角度、叶片数量对阿基米德螺旋转轮转速的影响规律.结果表明:转轮转速随螺距的增加逐渐下降,且降低幅度逐渐上升,随叶片角度和叶片数量的增加转轮转速的提升较小且提升幅度不断减小,对转轮转速影响程度由大到小为螺距、叶片角度和叶片数量.通过TOPSIS 法(technique for order preference by similarity to an ideal solution)综合评价得到最佳结构参数组合为:螺距 133 mm,叶片角度90°,叶片数量1.优化后水驱式自清洗泵前过滤器开展自清洗试验,结果显示流量经过最初下降阶段后稳定在294.9～296.6 m3/h区间,流量降幅仅为1.13％～1.70％,利用水力驱动阿基米德螺旋转轮带动自清洗装置的滤网清洗效果良好.研究结果可为水驱式自清洗泵前过滤器的结构设计和优化提供参考.

    泵数值模拟前过滤器自清洗转速阿基米德螺旋转轮

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    设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制

    陈凤丁俊杰罗志涛郑恩来...
    85-96页
    查看更多>>摘要：针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略.在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率.为验证所提控制策略的有效性,开展了 Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验.试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路面与随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性.研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案.

    农业机械试验设施园艺轮毂电机电驱移动平台差速转向防滑控制

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    水稻高温热害强度时空变化特征与预报模型构建

    徐敏徐经纬徐萌徐忆菲...
    97-106页
    查看更多>>摘要：构建定量表征水稻高温热害强度的指数,揭示时空变化特征,并建立中长期预报模型,准确预报高温热害发生的强度趋势对提前部署抗高温工作至关重要.该研究充分考虑高温热害累积效应,结合致灾指标,构建了强度指数,并采用Fisher分割法对其进行了客观化分级;根据中长期天气预报原理,基于海温和大气环流指数两类预报因子,利用二维寻优技术,分别构建了水稻高温热害强度指数预报模型,并进行了验证和比较.结果表明:1)2010年以来江苏省水稻高温热害年频次增加且强度明显增强,其中2013年、2022年高温热害强度均达最高等级4级,高温热害强度指数存在明显的年代际差异,从20世纪90年代开始江苏省水稻高温热害强度逐年代增强,空间上呈现出高温热害强度指数年代累加值不低于10的区域从南向北随年代逐步扩大,至21世纪10年代己扩展至淮北西部,其中淮河以南水稻高温热害强度增强明显,为历年代最强.2)构建的两类水稻高温热害强度指数预报模型可在7月初进行预报,预报提前量均为1～2个月,总体都能较好地模拟出强度指数的年际波动特征,但模拟值波动幅度与实际值存在不同程度的差异.3)通过拟合检验和试报检验,预报因子经过最优化相关技术处理后,能有效增加因变量和自变量的相关度,提高预报模型的模拟效果,其中海温因子经最优化处理后的高温热害强度指数预报模型效果最佳,可在农业气象业务服务中进行应用.研究结果对主动防御高温灾害和保障粮食安全具有重要科学意义和参考价值.

    预报强度指数水稻高温热害二维寻优海温大气环流指数

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