【摘 要】
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本文以某企业自主研制的中型切段式甘蔗联合收割机为研究对象,以甘蔗破头率为指标,分析甘蔗联合收割机在收获过程中砍蔗刀盘转速与行走速度的相互匹配关系,并进行速度匹配控制,实现甘蔗联合收割机的协调联动控制,以保证收割机的收割效率,减少收割损失,提高宿根质量,减少破头率。主要研究内容如下:1.以甘蔗破头率为指标,对刀盘转速与行走速度进行匹配试验,得到优化匹配组合为:当行走速度为1 km/h的条件下,刀盘转
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“基于载荷特征预测的甘蔗联合收割机协调联动电液系统设计理论研究”（项目编号:51665004）；
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本文以某企业自主研制的中型切段式甘蔗联合收割机为研究对象,以甘蔗破头率为指标,分析甘蔗联合收割机在收获过程中砍蔗刀盘转速与行走速度的相互匹配关系,并进行速度匹配控制,实现甘蔗联合收割机的协调联动控制,以保证收割机的收割效率,减少收割损失,提高宿根质量,减少破头率。主要研究内容如下:1.以甘蔗破头率为指标,对刀盘转速与行走速度进行匹配试验,得到优化匹配组合为:当行走速度为1 km/h的条件下,刀盘转速为570 r/min时甘蔗破头率最低;当行走速度为2 km/h条件下,刀盘转速为620 r/min时甘蔗破头率最低;当行走速度为3 km/h时,刀盘转速为660 r/min时甘蔗破头率最低。2.搭建信号测试系统,采集甘蔗收割机关键子系统的液压马达工作压力、转速信号,分析各子系统的马达工作压力和转速对甘蔗破头率的影响。结果表明行走速度、行走压力、刀盘转速和刀盘压力对甘蔗破头率影响显著。3.建立支持向量机（SVM）甘蔗破头率预测模型,并通过最小二乘法、粒子群算法（PSO）等对预测模型进行优化。结果表明基于PSO-LSSVM的甘蔗破头率预测模型的平均绝对误差为0.145,均方误差为0.0214,预测精度高,效果好。基于破头率预测结果分析得出行走速度与刀盘转速的匹配控制策略。4.根据刀盘转速自动匹配控制的要求,提出了三种控制方案,利用AMESim软件对三种控制方案进行仿真分析,结果表明:机-电-液伺服泵控调速系统的响应时间为3.8926 s,转速调整时间为9.84 s,不适合用于刀盘转速的协调联动控制;比例阀进口节流调速系统和比例阀旁路节流调速系统的响应时间分别为0.7159 s和0.8062 s,转速动态调整时间短,分别为1.49 s和1.24 s,而且转速控制误差都在0.1%以内,能够满足刀盘转速对行走速度快速、准确的跟踪要求。5.完成了协调联动控制系统的软硬件设计,将控制系统应用在甘蔗联合收割机上,进行田间收割实验,实验结果表明:（1）刀盘转速能按照匹配条件跟随行走速度的变化而变化,刀盘转速调整时间约为1.5 s,与仿真结果基本一致,刀盘转速的最大误差为3.51%,说明该控制系统能够满足甘蔗联合收割机刀盘转速协调联动控制的要求。（2）甘蔗联合收割机刀盘转速进行协调联动控制后,甘蔗宿根切口平整,切割质量较好,平均破头率为7.02%,满足机收甘蔗破头率小于10%的标准。
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