果園挖穴施肥機的設(shè)計【果園定量挖坑施肥機】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 B070203 姓 名 陳宗佑 學(xué) 號 B07020302 外文出處 愛思唯爾數(shù)據(jù)庫 www.elsevier.com 附 件 1. 原文； 2. 譯文 2011年3月 2.譯文 一個由機器人操作挖掘機液壓的阻抗控制 Q.P. Ha), Q.H. Nguyen, D.C. Rye, H.F. Durrant-Whyte 澳洲欄位機械手工程中心、悉尼、2006 NSW，澳洲 摘要 在機器人挖掘技術(shù)中，混合位置力控制已經(jīng)遵循為水斗挖彈道。在混合位置力控制中，控制模態(tài)為在功能之間轉(zhuǎn)變所需力控制取決于這水斗是否在自由空間中或在接觸土壤在程序中。二者選一，阻抗控制能被應(yīng)用在一個控制模態(tài)是松扣和拘束運動中。這呈現(xiàn)出一個強健的滑落控制器那一全套阻抗用具為一個拉鏟挖掘機控制?？刂贫捎腥齻€元件： 一個相等的控制，一個交換控制和一個調(diào)諧控制。 在空間中給予一個挖掘任務(wù)，倒轉(zhuǎn)的運動學(xué)的和動態(tài)套式被用于變換任務(wù)進(jìn)入一個需要在聯(lián)合的空間中挖軌道。該控制器適用于提供與AT鏟斗振動減弱土壤接觸點良好的跟蹤性能。從控制信號和接合挖掘機的角度，活塞功能和撞槌檔木板的橋控制的每個圓柱體的力，臂，而且水斗能被決定下來。問題是當(dāng)時該如何找適用于達(dá)成的每個伺服閥的控制電壓力和位置檔木板，臂和水斗的橋動作是使每個電液系統(tǒng)的追蹤正常。與一個以觀察者為主的補償為擾動力包括水力的摩擦，活塞的追蹤力和放置擊力，使用強健的滑落控制會被保證。在模擬和實驗中，在一個液壓促使的機器人的挖掘機上執(zhí)行。當(dāng)在挖掘中以土壤連絡(luò)時，被提議的控制技術(shù)能提供強有力的績效考量。2000 Elsevier 科學(xué) B.V. 版權(quán)所有。 1. 介紹 拉鏟挖掘機的平常任務(wù)將釋放并移除來自它的最初位置的事物和把它傳遞到另一個位置來降低水斗，經(jīng)過土壤拖曳水斗挖掘，然后升高，轉(zhuǎn)動和傾銷水斗。在移動方面，自動挖掘有的時候需要借助一個強有力的控制器的發(fā)展，來完成這些操作聯(lián)合。[1] 為 控制目標(biāo)，運動學(xué)的和動態(tài)套式，承擔(dān)液壓主動器的挖掘機，無限強力的力來源被呈現(xiàn)。[2-4] 一個慣例的位置控制，具有比例而且引出控制器被使用。[4,5] 因為挖掘程序的模擬與限制土壤相互作用，挖掘機得到了很大的變化。對土壤相互作用的力的工具。當(dāng)挖掘，水斗運動是最有效的強制約束，由于環(huán)境是非線性結(jié)構(gòu)方程。液壓力量控制方法因此被認(rèn)為比位置控制更適合整形挖掘機。順應(yīng)運動控制一般可分為兩大類：混合位置力控制和交互控制。在混合位置力控制，笛卡爾空間最終效應(yīng)統(tǒng)籌分解為一個位置子空間和力子空間。獨立的位置和力軌跡跟蹤的目標(biāo)是指定在每個子空間過度用力瞬變的可能。是發(fā)生在接觸瞬間的工具和環(huán)境，而不是跟蹤所需位置和力的軌跡，互動控制的目的，是調(diào)節(jié)兩者之間的關(guān)系，最終位置和相互作用的效應(yīng)力。據(jù)了解，阻抗控制提供了一個統(tǒng)一的辦法，達(dá)成了統(tǒng)一的方式不受拘束而且強迫進(jìn)行。[6]。如果混合的位置動力控制被采用，控制模態(tài)應(yīng)該被轉(zhuǎn)變在位置控制和力之間，根據(jù)控制是否液壓在自由空間中或在在一個挖掘任務(wù)期間的土壤中。 阻抗控制被認(rèn)為是更適合挖掘任務(wù)，確切來說它能被應(yīng)用到連續(xù)地?zé)o約束和拘束運動[1]。阻抗控制器最近被報道為挖掘機挖掘臂[7]。本文提出魯棒滑?？刂萍夹g(shù)來實現(xiàn)阻抗控制。鏟斗尖控制跟蹤在所需的挖掘軌跡在場的環(huán)境和系統(tǒng)參數(shù)的不確定性。在液壓挖掘機的阻抗控制中，活塞功能和撞槌力的每個水力的圓柱體為檔木板的橋控制，約束，水斗能被決定。問題是如何找到控制電壓施加到伺服閥跟蹤這些所需的命令。以考慮摩擦和非線性，既活塞位移，速度，包括負(fù)載擾動力和摩擦。隨著觀測為基礎(chǔ)的補償對于力的干擾。強大的跟蹤這些活塞撞槌力和位置被保證使用強大的滑動模式控制器系統(tǒng)。在該方法的有效性通過仿真驗證和歸檔進(jìn)行的測試在小松的PC -05小型挖掘機。其余本文的結(jié)構(gòu)如下。第2條致力于挖掘機動態(tài)推導(dǎo)模型。問題的提出和發(fā)展挖掘機的阻抗動態(tài)控制載于第3節(jié)。該電液控制系統(tǒng)是針對第4節(jié)。硬體機器人挖掘機的組織描述在第5節(jié)連同計算機模擬和實驗結(jié)果。最后，結(jié)論在第6節(jié)提供。 2．挖掘機動力學(xué) 對于一個普通的挖掘機運動方程可以從拉格朗日方程能量函數(shù)得到，或先后用牛頓歐拉方程計算每個機器的鏈接。在后一種方法中，各個環(huán)節(jié)的動力學(xué)方程來描述該指數(shù)通過鏈接傳遞。聯(lián)合駕駛的熱潮，手臂扭矩和鏟斗由液壓油缸驅(qū)動器產(chǎn)生的力量。這些鏈接是平移和旋轉(zhuǎn)運動所描述的動態(tài)模型的挖掘機系統(tǒng)。挖掘機動力學(xué)模型，在文獻(xiàn)中提出。[2] 文獻(xiàn)改進(jìn)。[4] 首先，一個笛卡爾統(tǒng)籌框架{O0X0Y0Z0}固定在挖掘機的機體中。其他笛卡爾統(tǒng)籌分配系統(tǒng)應(yīng)用Denavit和Hartenberg程序如文獻(xiàn)所示。[2-4] 該框架{O1X1Y1Z1}，{O2X2Y2Z2}，{O3X3Y3Z3}和{O4X4Y4Z4}預(yù)期分別地被附上到檔木板、臂、水斗和水斗尖塞端 ，如圖看到1。 注意挖掘機裝置的運輸在挖掘期間通常發(fā)生在垂直平面。因此假設(shè)沒有檔木板－擺動動作在挖掘期間發(fā)生，檔木板擺動角度θ1因此在挖掘期間保持固定（θ1=0）。該模型方程可寫成挖掘機的每個環(huán)節(jié)作為一個剛性自由體。通過結(jié)合牛頓和歐拉方程，動力模型為挖掘機在一個眾所周知的形式操縱運動方程，可簡潔地表示成： （1） 其中是測量軸角向量：θ2是檔木板連接量，θ3是臂接合量，θ4是水斗接合量；TL代表作為函數(shù)的切向和負(fù)載力矩正常的組件，F(xiàn)t和Fn是土壤在水斗的反動力，F(xiàn)為在聯(lián)合軸上力量的液壓執(zhí)行器產(chǎn)生的扭矩作用。切向分量Ft，是平行的挖掘方向，代表由挖掘機抵抗地面的挖斗齒。這被認(rèn)為是阻力的總和和土壤的抗切割，摩擦水斗和地面，以及運動對土壤和土壤中移動的角度。根據(jù)文獻(xiàn)，切向分量，可以計算[8]，正如：Ft=k1bh (2) K1是具體挖掘力[Nm ‐2]，h和b分別是土壤剪片的厚度和寬度[m]，正常組件 Fn被計算當(dāng)做 （3） 其中Ψ=（0.1—0,45）是一個因素，它取決于挖掘的角度，挖掘條件，磨損和撕裂的最前沿,決定著矩陣的慣性D(θ)，科氏力和向心力的影響,C(θ, θ) θ，重力G（θ），還有力臂的功能，A（θ）在文獻(xiàn)中被全面描述。[2-4]在文獻(xiàn)中，所有的矩陣條目都已給出參考量。[4] 。3×1矩陣粘性摩擦B(θ) 被視為一源的不確定性。 在挖掘平面中，函數(shù)行列式J(θ)被定義為x=J(θ) θ（4）能從文獻(xiàn)[3]中獲得，其中x=[x4,z4, θo4]T代表笛卡爾坐標(biāo)和桶頭方向(O4),關(guān)于{O0，X0，Y0，Z0}。假定雅可比矩陣J（è）非奇異方程，1。聯(lián)合空間可以被改寫在笛卡爾空間為： 和代表之間的最終互動效應(yīng)斗尖廣義力。和土壤環(huán)境. 他們組成的挖掘力作用于同力合作條目斗坐標(biāo)（x4,z4）和Y4周圍的扭矩條目。 前向和反向測定運動的關(guān)系x=L(θ), θ=L-1(x)，詳見文獻(xiàn) [3] 。就像方程（5）有廣義形式的機器人動力學(xué)，其中x是一地兩接觸點的坐標(biāo)向量，并在下一節(jié)我們會考慮在一般x∈Rn和u∈Rn。我們假設(shè) 其中矩陣和已知，是 采用測力傳感器軸銷，和不確定，表示摩擦和不確定在 方程（5）可以被重寫為： 其中是控制輸入。 注1：因為D(θ) 是一個3×3-對稱正定 點陣式滿足斜的對稱特性[9]。對于公稱的動力學(xué)的挖掘機， 也是歪斜－x對稱的點陣式，也就是 3．挖掘機動力學(xué)阻抗控制 3.1問題描述 挖掘任務(wù)的要素之一是由挖掘機的斗土滲透遵循預(yù)先計劃的挖掘軌跡。在挖掘時，三個主要切向抵抗力量出現(xiàn)：在電阻與土壤切削時，摩擦力作用于水斗表面與土壤接觸的部分，并且抵抗土棱鏡在水斗中提前行動。規(guī)模的挖掘抵抗力量取決于許多因素，如挖掘的角度，土壤棱柱體積，切割對象對切割的抗拒。這些因素通常是變量且不可用。此外，由于土壤的可塑性，開挖嚴(yán)重不均勻材料土壤潛在特性空間的變異，這是不可能精確的界定力量需要在一定的條件下挖掘。 阻抗控制的目標(biāo)是建立所需的動力效應(yīng)之間的關(guān)系桶的一角，位置和接觸力。這種動態(tài)的關(guān)系稱為目標(biāo)阻抗。設(shè)xt(t)是為所需最終效應(yīng)的軌跡。通常，目標(biāo)阻抗是選擇一個線性二階系統(tǒng)模仿質(zhì)量彈簧，根據(jù)阻尼器動力學(xué): 其中s是衍生工具的不斷正定，每組的N -矩陣Mt,Bt,Kt分別是矩陣的慣性，阻尼和剛度。位置的誤差和動力的誤差被定義為 其中，是動力的設(shè)定點。 控制問題是漸近驅(qū)動的系統(tǒng)狀態(tài)，以實現(xiàn)目標(biāo)阻抗（12）即使存在不確定性。如果位置錯誤ep接近零，動力錯誤eF也接近零，反之亦然。按照指定的動態(tài)關(guān)系數(shù)值的定義值的矩陣Mt,Bt,和Kt，在方程（12）中。在一些接觸的任務(wù)中，動力設(shè)定點，F(xiàn)r，將被指定為常量，不隨時間變化。在自由空間中運動，與外界沒有聯(lián)系。Fr=-Fe=0。所以ep趨近于零，因為是固定的。矩陣Mt,Bt,Kt的選擇將決定所需形狀的瞬態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)最終效應(yīng)接觸的環(huán)境，互動的特點是目標(biāo)阻抗時，（12），這會導(dǎo)致一個位置誤差和錯誤的力量。如果末端執(zhí)行器的位置跟蹤期望軌跡，（x→xr）那么接觸力遵循力的設(shè)定點（-Fe→Fr）。 3.2控制器的發(fā)展 考慮機械手的動力學(xué)模型形式符合不確定性。這眾所周知，魯棒性，最能區(qū)別功能易變結(jié)構(gòu)控制的滑動模式。在本節(jié)中，魯棒滑?？刂破鲗⒈婚_發(fā)機械手動態(tài)，就像方程（5），輸入2維系統(tǒng), 一滑動面的狀態(tài)空間將是多方面的維2n-n=n。讓我們定義為s={s1(x),s2(x),……sn(x)}T，滑動的功能，如下 其中， 采用滑動模式的存在s=0，須知 可以看出，一旦系統(tǒng)在滑動式結(jié)合的方程狀態(tài)下，（14），條件（16）保證了目標(biāo)阻抗（12）就達(dá)到了。 因此，在滑模si（x）=0（i=12，，，，n）動力誤差趨近于零。 4．電液控制系統(tǒng) 控制要求的力產(chǎn)生在每個氣缸的挖掘機遵循所需時間的功能，當(dāng)執(zhí)行挖掘阻抗任務(wù)時。非線性效應(yīng)發(fā)生在工具與土的相互作用，并在液壓系統(tǒng)本身進(jìn)行復(fù)雜的控制策略要求。據(jù)了解，重力和活塞和汽缸之間的摩擦應(yīng)補償實現(xiàn)高性能重型液壓機，挖掘機等。此外，原油粘度，通過油流液壓伺服閥和可變荷載，將導(dǎo)致液壓控制系統(tǒng)遭受高度非線性時變動態(tài)，負(fù)載敏感，參數(shù)不確定性。因此，這些因素都要考慮到伺服液壓的建模和控制。在液壓執(zhí)行機構(gòu)中成立刀片，擺動臂，臂，斗附件的軸向液壓挖掘機氣瓶。液壓油的流向氣缸受直接驅(qū)動伺服閥與電閉環(huán)的控制，控制閥芯位置。該系統(tǒng)可大致描述一個六階微分方程。為簡單起見，下面的線性表達(dá)式可使用小損失高達(dá)200赫的頻率準(zhǔn)確度： 5.結(jié)論 挖掘機在努力朝著自主挖掘進(jìn)行，運土和建筑行業(yè)，我們提出了一個魯棒滑?？刂破髯杩箍刂频耐诰驒C來處理不確定性在其動力學(xué)模型中，摩擦和斗相互作用。該控制器設(shè)計的一個目標(biāo)阻抗的選擇組成，并有決心對相應(yīng)的控制，開關(guān)控制，調(diào)諧控制?？刂戚敵龊吐?lián)合角，然后轉(zhuǎn)換為命令，即所需的RAM力和活塞的位置，對軸控制的挖掘機電液伺服系統(tǒng)?；Ｄ：刂萍{入，調(diào)整方法已成功地實施在在羊角力控制和缸內(nèi)，挖掘機液壓執(zhí)行機構(gòu)的位置。一個1.5噸小型機器人挖掘機的模擬和實驗研究，經(jīng)過試驗驗證了所提出的有效性。給定一個期望軌跡，挖掘如挖掘和裝載任務(wù)好的展覽性能。振動聯(lián)合角的位置，由于速度和加速度之間的聯(lián)系。水桶和土壤能顯著減少使用提出的控制器。高性能挖掘機和較強的魯棒性電伺服系統(tǒng)仿真實現(xiàn) 和現(xiàn)場試驗。得到結(jié)果表明的可行性和有效性提出的方法對于挖掘機動力學(xué)控制及其液壓執(zhí)行機構(gòu)在執(zhí)行機器人挖掘任務(wù)與泥土接觸的考慮。 致謝 澳大利亞研究理事會，NS的小松，以及合作研究挖掘技術(shù)與裝備中心，表示感謝。 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 B070203 姓 名 陳宗佑 學(xué) 號 B07020302 外文出處 愛思唯爾數(shù)據(jù)庫 www.elsevier.com 附 件 1. 原文； 2. 譯文 2011年3月 2.譯文 一個由機器人操作挖掘機液壓的阻抗控制 Q.P. Ha), Q.H. Nguyen, D.C. Rye, H.F. Durrant-Whyte 澳洲欄位機械手工程中心、悉尼、2006 NSW，澳洲 摘要 在機器人挖掘技術(shù)中，混合位置力控制已經(jīng)遵循為水斗挖彈道。在混合位置力控制中，控制模態(tài)為在功能之間轉(zhuǎn)變所需力控制取決于這水斗是否在自由空間中或在接觸土壤在程序中。二者選一，阻抗控制能被應(yīng)用在一個控制模態(tài)是松扣和拘束運動中。這呈現(xiàn)出一個強健的滑落控制器那一全套阻抗用具為一個拉鏟挖掘機控制?？刂贫捎腥齻€元件： 一個相等的控制，一個交換控制和一個調(diào)諧控制。 在空間中給予一個挖掘任務(wù)，倒轉(zhuǎn)的運動學(xué)的和動態(tài)套式被用于變換任務(wù)進(jìn)入一個需要在聯(lián)合的空間中挖軌道。該控制器適用于提供與AT鏟斗振動減弱土壤接觸點良好的跟蹤性能。從控制信號和接合挖掘機的角度，活塞功能和撞槌檔木板的橋控制的每個圓柱體的力，臂，而且水斗能被決定下來。問題是當(dāng)時該如何找適用于達(dá)成的每個伺服閥的控制電壓力和位置檔木板，臂和水斗的橋動作是使每個電液系統(tǒng)的追蹤正常。與一個以觀察者為主的補償為擾動力包括水力的摩擦，活塞的追蹤力和放置擊力，使用強健的滑落控制會被保證。在模擬和實驗中，在一個液壓促使的機器人的挖掘機上執(zhí)行。當(dāng)在挖掘中以土壤連絡(luò)時，被提議的控制技術(shù)能提供強有力的績效考量。2000 Elsevier 科學(xué) B.V. 版權(quán)所有。 1. 介紹 拉鏟挖掘機的平常任務(wù)將釋放并移除來自它的最初位置的事物和把它傳遞到另一個位置來降低水斗，經(jīng)過土壤拖曳水斗挖掘，然后升高，轉(zhuǎn)動和傾銷水斗。在移動方面，自動挖掘有的時候需要借助一個強有力的控制器的發(fā)展，來完成這些操作聯(lián)合。[1] 為 控制目標(biāo)，運動學(xué)的和動態(tài)套式，承擔(dān)液壓主動器的挖掘機，無限強力的力來源被呈現(xiàn)。[2-4] 一個慣例的位置控制，具有比例而且引出控制器被使用。[4,5] 因為挖掘程序的模擬與限制土壤相互作用，挖掘機得到了很大的變化。對土壤相互作用的力的工具。當(dāng)挖掘，水斗運動是最有效的強制約束，由于環(huán)境是非線性結(jié)構(gòu)方程。液壓力量控制方法因此被認(rèn)為比位置控制更適合整形挖掘機。順應(yīng)運動控制一般可分為兩大類：混合位置力控制和交互控制。在混合位置力控制，笛卡爾空間最終效應(yīng)統(tǒng)籌分解為一個位置子空間和力子空間。獨立的位置和力軌跡跟蹤的目標(biāo)是指定在每個子空間過度用力瞬變的可能。是發(fā)生在接觸瞬間的工具和環(huán)境，而不是跟蹤所需位置和力的軌跡，互動控制的目的，是調(diào)節(jié)兩者之間的關(guān)系，最終位置和相互作用的效應(yīng)力。據(jù)了解，阻抗控制提供了一個統(tǒng)一的辦法，達(dá)成了統(tǒng)一的方式不受拘束而且強迫進(jìn)行。[6]。如果混合的位置動力控制被采用，控制模態(tài)應(yīng)該被轉(zhuǎn)變在位置控制和力之間，根據(jù)控制是否液壓在自由空間中或在在一個挖掘任務(wù)期間的土壤中。 阻抗控制被認(rèn)為是更適合挖掘任務(wù)，確切來說它能被應(yīng)用到連續(xù)地?zé)o約束和拘束運動[1]。阻抗控制器最近被報道為挖掘機挖掘臂[7]。本文提出魯棒滑?？刂萍夹g(shù)來實現(xiàn)阻抗控制。鏟斗尖控制跟蹤在所需的挖掘軌跡在場的環(huán)境和系統(tǒng)參數(shù)的不確定性。在液壓挖掘機的阻抗控制中，活塞功能和撞槌力的每個水力的圓柱體為檔木板的橋控制，約束，水斗能被決定。問題是如何找到控制電壓施加到伺服閥跟蹤這些所需的命令。以考慮摩擦和非線性，既活塞位移，速度，包括負(fù)載擾動力和摩擦。隨著觀測為基礎(chǔ)的補償對于力的干擾。強大的跟蹤這些活塞撞槌力和位置被保證使用強大的滑動模式控制器系統(tǒng)。在該方法的有效性通過仿真驗證和歸檔進(jìn)行的測試在小松的PC -05小型挖掘機。其余本文的結(jié)構(gòu)如下。第2條致力于挖掘機動態(tài)推導(dǎo)模型。問題的提出和發(fā)展挖掘機的阻抗動態(tài)控制載于第3節(jié)。該電液控制系統(tǒng)是針對第4節(jié)。硬體機器人挖掘機的組織描述在第5節(jié)連同計算機模擬和實驗結(jié)果。最后，結(jié)論在第6節(jié)提供。 2．挖掘機動力學(xué) 對于一個普通的挖掘機運動方程可以從拉格朗日方程能量函數(shù)得到，或先后用牛頓歐拉方程計算每個機器的鏈接。在后一種方法中，各個環(huán)節(jié)的動力學(xué)方程來描述該指數(shù)通過鏈接傳遞。聯(lián)合駕駛的熱潮，手臂扭矩和鏟斗由液壓油缸驅(qū)動器產(chǎn)生的力量。這些鏈接是平移和旋轉(zhuǎn)運動所描述的動態(tài)模型的挖掘機系統(tǒng)。挖掘機動力學(xué)模型，在文獻(xiàn)中提出。[2] 文獻(xiàn)改進(jìn)。[4] 首先，一個笛卡爾統(tǒng)籌框架{O0X0Y0Z0}固定在挖掘機的機體中。其他笛卡爾統(tǒng)籌分配系統(tǒng)應(yīng)用Denavit和Hartenberg程序如文獻(xiàn)所示。[2-4] 該框架{O1X1Y1Z1}，{O2X2Y2Z2}，{O3X3Y3Z3}和{O4X4Y4Z4}預(yù)期分別地被附上到檔木板、臂、水斗和水斗尖塞端 ，如圖看到1。 注意挖掘機裝置的運輸在挖掘期間通常發(fā)生在垂直平面。因此假設(shè)沒有檔木板－擺動動作在挖掘期間發(fā)生，檔木板擺動角度θ1因此在挖掘期間保持固定（θ1=0）。該模型方程可寫成挖掘機的每個環(huán)節(jié)作為一個剛性自由體。通過結(jié)合牛頓和歐拉方程，動力模型為挖掘機在一個眾所周知的形式操縱運動方程，可簡潔地表示成： （1） 其中是測量軸角向量：θ2是檔木板連接量，θ3是臂接合量，θ4是水斗接合量；TL代表作為函數(shù)的切向和負(fù)載力矩正常的組件，F(xiàn)t和Fn是土壤在水斗的反動力，F(xiàn)為在聯(lián)合軸上力量的液壓執(zhí)行器產(chǎn)生的扭矩作用。切向分量Ft，是平行的挖掘方向，代表由挖掘機抵抗地面的挖斗齒。這被認(rèn)為是阻力的總和和土壤的抗切割，摩擦水斗和地面，以及運動對土壤和土壤中移動的角度。根據(jù)文獻(xiàn)，切向分量，可以計算[8]，正如：Ft=k1bh (2) K1是具體挖掘力[Nm ‐2]，h和b分別是土壤剪片的厚度和寬度[m]，正常組件 Fn被計算當(dāng)做 （3） 其中Ψ=（0.1—0,45）是一個因素，它取決于挖掘的角度，挖掘條件，磨損和撕裂的最前沿,決定著矩陣的慣性D(θ)，科氏力和向心力的影響,C(θ, θ) θ，重力G（θ），還有力臂的功能，A（θ）在文獻(xiàn)中被全面描述。[2-4]在文獻(xiàn)中，所有的矩陣條目都已給出參考量。[4] 。3×1矩陣粘性摩擦B(θ) 被視為一源的不確定性。 在挖掘平面中，函數(shù)行列式J(θ)被定義為x=J(θ) θ（4）能從文獻(xiàn)[3]中獲得，其中x=[x4,z4, θo4]T代表笛卡爾坐標(biāo)和桶頭方向(O4),關(guān)于{O0，X0，Y0，Z0}。假定雅可比矩陣J（è）非奇異方程，1。聯(lián)合空間可以被改寫在笛卡爾空間為： 和代表之間的最終互動效應(yīng)斗尖廣義力。和土壤環(huán)境. 他們組成的挖掘力作用于同力合作條目斗坐標(biāo)（x4,z4）和Y4周圍的扭矩條目。 前向和反向測定運動的關(guān)系x=L(θ), θ=L-1(x)，詳見文獻(xiàn) [3] 。就像方程（5）有廣義形式的機器人動力學(xué)，其中x是一地兩接觸點的坐標(biāo)向量，并在下一節(jié)我們會考慮在一般x∈Rn和u∈Rn。我們假設(shè) 其中矩陣和已知，是 采用測力傳感器軸銷，和不確定，表示摩擦和不確定在 方程（5）可以被重寫為： 其中是控制輸入。 注1：因為D(θ) 是一個3×3-對稱正定 點陣式滿足斜的對稱特性[9]。對于公稱的動力學(xué)的挖掘機， 也是歪斜－x對稱的點陣式，也就是 3．挖掘機動力學(xué)阻抗控制 3.1問題描述 挖掘任務(wù)的要素之一是由挖掘機的斗土滲透遵循預(yù)先計劃的挖掘軌跡。在挖掘時，三個主要切向抵抗力量出現(xiàn)：在電阻與土壤切削時，摩擦力作用于水斗表面與土壤接觸的部分，并且抵抗土棱鏡在水斗中提前行動。規(guī)模的挖掘抵抗力量取決于許多因素，如挖掘的角度，土壤棱柱體積，切割對象對切割的抗拒。這些因素通常是變量且不可用。此外，由于土壤的可塑性，開挖嚴(yán)重不均勻材料土壤潛在特性空間的變異，這是不可能精確的界定力量需要在一定的條件下挖掘。 阻抗控制的目標(biāo)是建立所需的動力效應(yīng)之間的關(guān)系桶的一角，位置和接觸力。這種動態(tài)的關(guān)系稱為目標(biāo)阻抗。設(shè)xt(t)是為所需最終效應(yīng)的軌跡。通常，目標(biāo)阻抗是選擇一個線性二階系統(tǒng)模仿質(zhì)量彈簧，根據(jù)阻尼器動力學(xué): 其中s是衍生工具的不斷正定，每組的N -矩陣Mt,Bt,Kt分別是矩陣的慣性，阻尼和剛度。位置的誤差和動力的誤差被定義為 其中，是動力的設(shè)定點。 控制問題是漸近驅(qū)動的系統(tǒng)狀態(tài)，以實現(xiàn)目標(biāo)阻抗（12）即使存在不確定性。如果位置錯誤ep接近零，動力錯誤eF也接近零，反之亦然。按照指定的動態(tài)關(guān)系數(shù)值的定義值的矩陣Mt,Bt,和Kt，在方程（12）中。在一些接觸的任務(wù)中，動力設(shè)定點，F(xiàn)r，將被指定為常量，不隨時間變化。在自由空間中運動，與外界沒有聯(lián)系。Fr=-Fe=0。所以ep趨近于零，因為是固定的。矩陣Mt,Bt,Kt的選擇將決定所需形狀的瞬態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)最終效應(yīng)接觸的環(huán)境，互動的特點是目標(biāo)阻抗時，（12），這會導(dǎo)致一個位置誤差和錯誤的力量。如果末端執(zhí)行器的位置跟蹤期望軌跡，（x→xr）那么接觸力遵循力的設(shè)定點（-Fe→Fr）。 3.2控制器的發(fā)展 考慮機械手的動力學(xué)模型形式符合不確定性。這眾所周知，魯棒性，最能區(qū)別功能易變結(jié)構(gòu)控制的滑動模式。在本節(jié)中，魯棒滑?？刂破鲗⒈婚_發(fā)機械手動態(tài)，就像方程（5），輸入2維系統(tǒng), 一滑動面的狀態(tài)空間將是多方面的維2n-n=n。讓我們定義為s={s1(x),s2(x),……sn(x)}T，滑動的功能，如下 其中， 采用滑動模式的存在s=0，須知 可以看出，一旦系統(tǒng)在滑動式結(jié)合的方程狀態(tài)下，（14），條件（16）保證了目標(biāo)阻抗（12）就達(dá)到了。 因此，在滑模si（x）=0（i=12，，，，n）動力誤差趨近于零。 4．電液控制系統(tǒng) 控制要求的力產(chǎn)生在每個氣缸的挖掘機遵循所需時間的功能，當(dāng)執(zhí)行挖掘阻抗任務(wù)時。非線性效應(yīng)發(fā)生在工具與土的相互作用，并在液壓系統(tǒng)本身進(jìn)行復(fù)雜的控制策略要求。據(jù)了解，重力和活塞和汽缸之間的摩擦應(yīng)補償實現(xiàn)高性能重型液壓機，挖掘機等。此外，原油粘度，通過油流液壓伺服閥和可變荷載，將導(dǎo)致液壓控制系統(tǒng)遭受高度非線性時變動態(tài)，負(fù)載敏感，參數(shù)不確定性。因此，這些因素都要考慮到伺服液壓的建模和控制。在液壓執(zhí)行機構(gòu)中成立刀片，擺動臂，臂，斗附件的軸向液壓挖掘機氣瓶。液壓油的流向氣缸受直接驅(qū)動伺服閥與電閉環(huán)的控制，控制閥芯位置。該系統(tǒng)可大致描述一個六階微分方程。為簡單起見，下面的線性表達(dá)式可使用小損失高達(dá)200赫的頻率準(zhǔn)確度： 5.結(jié)論 挖掘機在努力朝著自主挖掘進(jìn)行，運土和建筑行業(yè)，我們提出了一個魯棒滑模控制器阻抗控制的挖掘機來處理不確定性在其動力學(xué)模型中，摩擦和斗相互作用。該控制器設(shè)計的一個目標(biāo)阻抗的選擇組成，并有決心對相應(yīng)的控制，開關(guān)控制，調(diào)諧控制?？刂戚敵龊吐?lián)合角，然后轉(zhuǎn)換為命令，即所需的RAM力和活塞的位置，對軸控制的挖掘機電液伺服系統(tǒng)。滑模模糊控制納入，調(diào)整方法已成功地實施在在羊角力控制和缸內(nèi)，挖掘機液壓執(zhí)行機構(gòu)的位置。一個1.5噸小型機器人挖掘機的模擬和實驗研究，經(jīng)過試驗驗證了所提出的有效性。給定一個期望軌跡，挖掘如挖掘和裝載任務(wù)好的展覽性能。振動聯(lián)合角的位置，由于速度和加速度之間的聯(lián)系。水桶和土壤能顯著減少使用提出的控制器。高性能挖掘機和較強的魯棒性電伺服系統(tǒng)仿真實現(xiàn) 和現(xiàn)場試驗。得到結(jié)果表明的可行性和有效性提出的方法對于挖掘機動力學(xué)控制及其液壓執(zhí)行機構(gòu)在執(zhí)行機器人挖掘任務(wù)與泥土接觸的考慮。 致謝 澳大利亞研究理事會，NS的小松，以及合作研究挖掘技術(shù)與裝備中心，表示感謝。 XX大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學(xué)院 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 課題名稱 起止時間 年 月 日—— 年 月 日（共 周） 指導(dǎo)教師 職稱 課題內(nèi)容 本果園施肥機主要有齒輪箱總成、傳動箱總成、3點懸掛裝置、覆土裝置、排肥箱、土壤收集器、機架等部分組成如圖4.工作原理如下所述： （1）利用拖拉機的牙也懸掛系統(tǒng)將施肥機掛在施肥機后方。 （2）施肥機的動力由拖拉機的后動力輸出軸經(jīng)傳動軸總成傳至于齒輪箱。 （3）動力經(jīng)過齒輪箱的減速、換向，作用于豎直方向和水平方向的兩傳動軸，帶動排肥裝置實施肥料添加。 （4）在螺旋鉆頭于土壤接近時電容式接近開關(guān)開始開啟排肥管，螺旋鉆頭開始鉆孔時由其螺旋的提升作用，將土壤和肥料至于土壤收集器內(nèi)混合；在螺旋鉆孔結(jié)束提升過程中，肥料和土壤由土壤收集器置入鉆孔中，并在施肥機前進(jìn)是由覆土裝置覆土。來實現(xiàn)整機鉆孔、施肥、覆土一體化要求。 擬定工作進(jìn)度（以周為單位） 第一周：查找相關(guān)資料，熟悉課題內(nèi)容。 第二周：撰寫開題報告，并制定總體方案。 第三至八周：設(shè)計施肥機的三維實體模型，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。 第九周：對果園挖穴施肥機進(jìn)行傳動設(shè)計和機構(gòu)設(shè)計。 第 十 周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。 第十一周：編寫答辯提綱，準(zhǔn)備答辯。 第十二周：答辯 主要參考文獻(xiàn) [1]張洪,張學(xué)軍,鄢金山,史增錄,牟國良,于蒙杰. 密植果園挖穴施肥機挖穴鉆頭的設(shè)計及試驗研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備,2013,02:39-41. [2]張靜,楊宛章. 果園挖穴施肥機的現(xiàn)狀分析與探討[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,2013,02:69-72. [3]郭偉,凌芝,何增富. 一種間歇式穴施肥機構(gòu)的研制[J]. 農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2014,01:19-21. [4]連瀟,徐萬鵬. 一種果園追肥器的設(shè)計[J]. 隴東學(xué)院學(xué)報,2014,03:29-31. [5]蘇子昊,蘭峰,黎子明,謝舒,李奇. 國內(nèi)外果園開溝施肥機械現(xiàn)狀分析[J]. 農(nóng)業(yè)機械,2014,15:134-137. [6]蘇子昊,蘭峰,黎子明,謝舒,李奇. 果園定向施肥機施肥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 農(nóng)業(yè)工程,2014,04:116-119+124. [7]王先進(jìn). 果園機械化施肥技術(shù)應(yīng)用與探討[J]. 中國農(nóng)業(yè)信息,2014,17:59. 任務(wù)下達(dá)人（簽字） 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。 2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。 3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。 果園挖穴施肥機的設(shè)計 摘要：我國是生產(chǎn)水果的大國，無論是在面積上還是在水果產(chǎn)品的產(chǎn)量上都是位居世界第一的。但是由于果園管理和種植技術(shù)的落后使得水果產(chǎn)品的品質(zhì)下降，所以果園施肥技術(shù)和方式就成了提高水果產(chǎn)品的品質(zhì)的一大因素。雖然果園施肥方式呈現(xiàn)多樣化的趨勢，但是果園機械化施肥卻處于一種比較低下的水平。甚至在一些地方還采用著人工施肥的方式，這樣使得施肥工作繁重、效率低下、而肥料的腐蝕性對人體造成著傷害等，消耗著大量人力物力卻無法達(dá)到提高水果產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。所以機械化施肥和肥料的利用率成了設(shè)計的重點。就此果園定量挖坑施肥機可以解決，機械化施肥和提高肥料利用率的難題。 關(guān)鍵詞：果園；挖穴；施肥機 1引言 機械化施肥是提高水果產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量的一種有效方式，但是由于我國在研究機械化施肥技術(shù)萬面的起步晚對應(yīng)的研究技術(shù)不成熟，在果園施肥方面采用的最多的還是人工施肥。但因其效率低勞動強度大人工成本高等原因已經(jīng)影響到了我國果林行業(yè)的發(fā)展，人們對于機械化施肥的需求越來越強烈。在這種情況下我國借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗以及結(jié)合本土實際情況研究出了符合我國果林行情的各種施肥機械。 但是我國國內(nèi)缺少著機械化施肥機械使得很多地區(qū)都無法實現(xiàn)機械化施肥，而機械化的顯著優(yōu)點就是對比人工作業(yè)具有更高的效率，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的前提下我國對于施肥的機械化需求度越來越高而相對應(yīng)的施肥機械卻有待開發(fā)。特別是針對挖坑機的研究挖。 挖坑機的作用是開挖施肥坑洞，我國在果園施肥主要是先使用挖坑機進(jìn)行開挖坑洞然后再人工進(jìn)行施肥及土壤回填。我國針對挖坑機的研究開發(fā)晚于國外，現(xiàn)在我國使用的挖坑機雖都能針對不同環(huán)境進(jìn)行挖坑，可是功能單一挖坑之后就閑置無法滿足機械化施肥作業(yè)的需求。 2果園挖穴施肥機的設(shè)計 本果園施肥機主要有齒輪箱總成、傳動箱總成、3點懸掛裝置、覆土裝置、排肥箱、土壤收集器、機架等部分組成如圖4.工作原理如下所述： （1）利用拖拉機的牙也懸掛系統(tǒng)將施肥機掛在施肥機后方。 （2）施肥機的動力由拖拉機的后動力輸出軸經(jīng)傳動軸總成傳至于齒輪箱。 （3）動力經(jīng)過齒輪箱的減速、換向，作用于豎直方向和水平方向的兩傳動軸，帶動排肥裝置實施肥料添加。 （4）在螺旋鉆頭于土壤接近時電容式接近開關(guān)開始開啟排肥管，螺旋鉆頭開始鉆孔時由其螺旋的提升作用，將土壤和肥料至于土壤收集器內(nèi)混合；在螺旋鉆孔結(jié)束提升過程中，肥料和土壤由土壤收集器置入鉆孔中，并在施肥機前進(jìn)是由覆土裝置覆土。來實現(xiàn)整機鉆孔、施肥、覆土一體化要求。 2.1果園挖穴施肥機施肥量的計算 排肥輪應(yīng)便于制造和清理，并且能使化肥均勻地落到筒底的輸送管道中。為了充分利用重力輸送化肥，排肥元件置于排肥器的下部，使排肥性能不受箱內(nèi)化肥充滿程度以及地面斜度和沖擊力的影響。本施肥機械要求排肥量在5~90kg之間，因此選用外槽星輪式排肥裝置，星輪每轉(zhuǎn)排肥量q為： q=aFZσ+hr1000 （3-1） 式子中 F-排肥輪每單個齒槽面積（cm2），R=5cm，F(xiàn)=πR22=39.25； δ0-排肥輪每個齒厚（cm），取δ0=0.5； h-活門的開度（cm），即活門至星輪最下端的距離，取h=20； α-肥料充滿系數(shù)，決定于肥料物理狀態(tài)、濕度和其流動性，一般取α=0.7； Z-排肥輪輪齒的槽數(shù)，取Z=10； r-排肥單位容積質(zhì)量（gL），取r=1500。 將以上所示的各個參數(shù)帶入式子（1），得星輪每轉(zhuǎn)排肥料量q為 q=8.4kg 根據(jù)已知條件，可以按照下列公式計算出施肥機每公頃排肥量Q，即； Q=15mnq1000δ （4-1） 式子中，m為排肥器數(shù)量，取m=1；n為排肥器轉(zhuǎn)動速（rmin），n=864；δ為排肥輪損失率（%）取δ=30。 將各個參數(shù)代入式（2），得每公頃排肥量Q為 Q=362kg 每個鉆孔內(nèi)應(yīng)排出的化肥量q0為 q0=Qj 其中，j為每公頃果園內(nèi)的果樹株數(shù)，設(shè)取為j=500。則 q0=0.72kg 所以每株果樹的施肥量約為0.5kg。 總 結(jié) 此次設(shè)計的任務(wù)是完成果園挖穴施肥機的設(shè)計。這是我們在大學(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計，為自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握做設(shè)計的基本步驟、基本方法，通過本環(huán)節(jié)把我們在大學(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識在設(shè)計實踐中加以綜合和運用，把大學(xué)四年以來來所學(xué)的知識貫穿起來，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來，為我將來的實際工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 這是一個非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設(shè)計，涉及的領(lǐng)域包括：機械制圖，機械原理，工程材料，機械設(shè)計等等。通過設(shè)計實踐，提高我計算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。機械方面知識得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的同時，我還學(xué)到了許多新的知識，如Solidworks，CAD2008的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。 我深刻的認(rèn)識到，要想成為一名合格的工程設(shè)計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識，如應(yīng)該對計算機應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個方面能力進(jìn)行加強。 在設(shè)計過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關(guān)的書籍、手冊以及老師的精心指導(dǎo)，都得到了解決，設(shè)計過程基本順利完成。 XX大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 課題名稱 果園挖穴施肥機的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 起止時間 2015.10.15-2016.5.25 機械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制 填 表 說 明 一、學(xué)生撰寫《開題報告》應(yīng)包含的內(nèi)容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃； 7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設(shè)計）課題須提交開題報告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。 一 本題來源及研究的目的和意義 1.1 課題的來源：自選題 1.2 研究的目的 機械化施肥是提高水果產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量的一種有效方式，但是由于我國在研究機械化施肥技術(shù)萬面的起步晚對應(yīng)的研究技術(shù)不成熟，在果園施肥方面采用的最多的還是人工施肥。但因其效率低勞動強度大人工成本高等原因已經(jīng)影響到了我國果林行業(yè)的發(fā)展，人們對于機械化施肥的需求越來越強烈。在這種情況下我國借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗以及結(jié)合本土實際情況研究出了符合我國果林行情的各種施肥機械。 1.3 研究的意義 本課題設(shè)計采用機械化的設(shè)備對果園進(jìn)行施肥。設(shè)備能在理論上有效提高肥料的利用率，節(jié)省人力資源，提高果園的產(chǎn)量。課題的實施是為果園機械化施肥提供合理的設(shè)計方案。 二 課題所涉及的問題在國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析 2.1 施肥機械的研究現(xiàn)狀及存在的問題 施肥機械是使用工具將固態(tài)或液態(tài)化肥施入土壤。隨著施肥機械的普及、發(fā)展與科研隊伍的不斷加強、擴大，經(jīng)過基礎(chǔ)理論、技術(shù)與機具研究、設(shè)計開發(fā)等研究工作，施肥機械的研制已取得了大量成果。施肥機械可分為很多類型:按照施肥方式可分為撒肥機、種肥施肥機與追肥施肥機，且應(yīng)用都較為普遍;按照化肥狀態(tài)可分為施液態(tài)化肥與固態(tài)化肥兩種，其中液態(tài)化肥的研究較為落后與狹窄。較為先進(jìn)的變量施肥機械也已經(jīng)取得了大量研究成果。 2.2 追肥施肥機的研究現(xiàn)狀及問題 追肥施肥機械是在作物生長發(fā)育的同時施用化肥的機械，現(xiàn)今追肥機的研究達(dá)到了一定水平。張傳斌研制的 TX － 12 型煙草定量穴灌追肥機不僅可定量追肥、灌溉，還可在田間輕便移動，工作效率高，尤其適用于干旱地區(qū);王金星等研制了一種通過高準(zhǔn)確率傳感器將信號傳給單片機以達(dá)到自動控制的智能煙草定量穴施追肥機，可實現(xiàn)自動化與煙草的低損傷率。為了解決干旱地區(qū)作物苗期中耕、追肥作業(yè)的高成本、復(fù)雜與低效率問題，崔歡虎等人研制出了以節(jié)約水資源為基礎(chǔ)的中耕保墑追肥機。經(jīng)過多年試驗，其機具所需動力小、效率高且輕便靈活，可為廣大農(nóng)民接受。 農(nóng)民大量使用的追肥機大都采用簡單的四桿機構(gòu)，運動副容易產(chǎn)生磨損，維修較為困難，必將影響作業(yè)效果。輸肥管在施肥機下降上升過程的往復(fù)運動過程中容易造成變形而形成縫隙，就可能會使肥料在縫隙中漏掉。我國大多農(nóng)民容易在作物的非最佳追肥期施用追肥，且采用的封壟蹚地后追肥的方式對時間把握不準(zhǔn)確也將引起倒伏，且也容易造成對植物根系損害而導(dǎo)致減產(chǎn)。由于農(nóng)村勞動力減少，農(nóng)民為了節(jié)省時間與精力，將追肥與種肥同時施入土壤，必然會出現(xiàn)燒種燒苗的現(xiàn)象。農(nóng)民在追肥時，同樣容易出現(xiàn)忽視有機肥與部分微量元素的重要性的問題。 2.3 變量施肥機械的研究現(xiàn)狀與存在的問題 由于變量施肥機械具有綜合評價效果顯著、可按需施肥并可調(diào)節(jié)及施肥準(zhǔn)確度高等優(yōu)點，已經(jīng)成為施肥機械的主要研究方向之一。馬旭等研究了便捷、穩(wěn)定的手控與自控變量施肥機械，可與播種機配套使用，成為“3S 技術(shù)”的基礎(chǔ)。針對我國國情，王秀等人研制了不僅可以配套國產(chǎn)拖拉機，還可以在GPS 協(xié)助下按照系統(tǒng)網(wǎng)格劃分所得的處方圖實現(xiàn)變量施肥的機械，并試驗了不同齒槽轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的精確排肥量，以確定最優(yōu)轉(zhuǎn)速。為了解決施肥機械受到拖拉機行駛速度及排肥軸轉(zhuǎn)速等對排肥量的影響，陳廣大等設(shè)計了以 AＲM 微處理器為核心、通過 PID 自動調(diào)節(jié)排肥量的控制系統(tǒng)，可達(dá)到排肥穩(wěn)定、均勻與精度高的效果。針對不同規(guī)格大小農(nóng)田的網(wǎng)格劃分并確定位置的高難度問題，于英杰等人確定了一種自動識別算法。該算法使用 AＲM 控制器采集傳感器信號，能適應(yīng)農(nóng)田形狀的變化，精度高，穩(wěn)定性較好。 我國的變量施肥機具相對于發(fā)達(dá)國家起步較晚，變量施肥機械使用的傳感器等設(shè)備未國產(chǎn)化而導(dǎo)致了儀器昂貴。我國大多數(shù)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，尤其是中西部山區(qū)，難以接受機械的使用成本。我國處于概念階段的變量施肥機械，其一幅寬較小，其二采用的差分 GPS 系統(tǒng)的精確度較低，可能會導(dǎo)致以周圍較近區(qū)域的處方量為依據(jù)施肥，將偏離施肥目的。機具大多只能實現(xiàn)總量的變量配比，而多元素的精確變量配比卻難以實現(xiàn)。專家在決策分析時容易脫離實際，由于其研究系統(tǒng)過于復(fù)雜，結(jié)果也與最終實際相差較大，有的時候甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通的決策。由于變量施肥機大多懸掛于拖拉機，將會受到土壤環(huán)境的限制，不適宜大幅度轉(zhuǎn)彎或翻梗，穩(wěn)定性將會直接受到影響。 2.4 解決問題的對策與措施 1)加強施肥機械與施肥技術(shù)的研究，將農(nóng)機與農(nóng)藝結(jié)合起來。國家應(yīng)該同時加強施肥機械與施肥技術(shù)的投入，重視機具與技術(shù)的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用的研究，如播種施肥機種子與化肥比例的精確數(shù)據(jù)研究。研究符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化機具與技術(shù)的同時，還應(yīng)把由中小企業(yè)生產(chǎn)的機具，且適應(yīng)于中小型農(nóng)場的施肥機具考慮在內(nèi)。 加強不同施肥機械的研制，尤其是針對地域差異、氣候差異與植物在生長周期差異時所對應(yīng)的機具研究，以達(dá)到“聯(lián)合作業(yè)、一機多用”，且可施有機肥。將液力、氣力理論應(yīng)用到純機械式施肥機具上以提高機具的自動化程度，使效率高、污染小與精確度高的機具替代落后裝備。機具的研究應(yīng)具有針對性，尤其是針對出現(xiàn)問題概率較高的部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，如肥料輸送管道易堵塞及部件強度不夠而容易產(chǎn)生的疲勞損失的問題。 現(xiàn)代施肥技術(shù)綜合性強，技術(shù)、機具與制肥三者缺一不可，應(yīng)增強其技術(shù)與工作人員的交流與合作，探索出三者相互配套且有機結(jié)合的一系列應(yīng)用理論。 2)加強科研成果的推廣，開展技術(shù)與機具應(yīng)用培訓(xùn)。改變我國施肥機械與施肥技術(shù)落后現(xiàn)狀的最好辦法是加強科研部門與農(nóng)業(yè)推廣部門的緊密聯(lián)合，以達(dá)到事半功倍的效果。應(yīng)該鼓勵施肥技術(shù)與機具研制人員對農(nóng)民進(jìn)行技術(shù)與機械的應(yīng)用培訓(xùn)，既可以使科研人員不脫離農(nóng)村實際，又可以增強農(nóng)民的技術(shù)與機械的應(yīng)用水平，糾正農(nóng)民的錯誤施肥方式，學(xué)會保養(yǎng)與維修施肥機械，從而減少因為方式錯誤而導(dǎo)致的環(huán)境問題。 國內(nèi)施肥機械大都來自中小企業(yè)的生產(chǎn)，應(yīng)該在農(nóng)村展開調(diào)查，擇優(yōu)選擇效率高的機具進(jìn)行再開發(fā)與研究后向農(nóng)民推廣應(yīng)用。同時，應(yīng)利用各大農(nóng)業(yè)高校與農(nóng)業(yè)科研部門的科研項目，將項目的研究理論以及實驗機加以改造為應(yīng)用機，再投向于農(nóng)村，實現(xiàn)科研價值的最大化。 3) 淘汰落后機具，加大機具的補貼力度。結(jié)合國家對環(huán)境友好型施肥機具的補貼政策，強制報廢農(nóng)村低效率、化肥高污染的施肥機具，并予以相應(yīng)的補貼。對于技術(shù)或機具使用的材料，尤其是污染大的材料，應(yīng)該被環(huán)保材料取締;淘汰落后機具，實現(xiàn)先進(jìn)高效率機械的應(yīng)用推廣，推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。 為了實現(xiàn)高精度機械與技術(shù)的推廣應(yīng)用，一是應(yīng)盡量減少機具與技術(shù)的制造與應(yīng)用成本，尤其是針對精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)所使用的成本;二是加大政府對先進(jìn)機具與技術(shù)的補貼力度，除了補貼農(nóng)民購買機具或儀器時所需的成本外，還需要加大農(nóng)民對技術(shù)與機具培訓(xùn)所需經(jīng)費的補貼。 2.5 棗園施肥技術(shù) 肥料的選擇應(yīng)符合生產(chǎn)無公害果品的要求, 應(yīng)以堆肥、漚肥、圈肥、作物秸稈、餅肥、微生物肥、腥肥等有機肥料為主, 適量使用無機化學(xué)肥料, 使有機、無機肥料配合運用。有機肥包括: 堆肥、漚肥、圈肥、作物秸稈、餅肥、微生物肥、腥肥等; 無機肥包括: 礦物磷肥( 磷礦粉) 、礦物氮肥、礦物鉀肥、石灰石, 按土壤養(yǎng)分狀況優(yōu)化配制的氮肥、磷肥、鉀肥以及符合要求的無機復(fù)合肥, 以銅、鋅、鐵、錳、硼、鉬等微量元素及有益元素為主配制的肥料。 1.基肥 基肥是供給冬棗樹生長的基本肥料。一般春秋兩季均可施入, 但以秋季在果實采收后至落葉前為好, 這時期葉片仍有一定的光合效能, 根系處于年周期中最后一個生長高峰, 有利于礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收及有機營養(yǎng)的轉(zhuǎn)化積累。秋施基肥的目的就在于增加樹體的貯藏營養(yǎng), 以滿足翌年萌芽、花芽分化和開花坐果的需求。 增施基肥結(jié)合深耕改土, 以有機肥為主, 化肥為輔。應(yīng)采用多穴散施法, 禁止采用溝狀施肥法, 提倡“穴施肥水”法。幼樹( 5 年生以下) 株施有機肥 25 千克～50 千克, 尿素或磷酸二銨 0.15 千克～0.4 千克, 鈣鎂磷肥1 千克～2 千克; 成齡樹株施有機肥 100 千克～150 千克, 尿素或磷酸二銨 0.4 千克～1 千克, 鈣鎂磷肥 2 千克～4 千克, 硫酸鉀 1.5 千克或草木灰 10 千克。 2.地下追肥 追肥每年進(jìn)行 3 次, 分別在萌芽前、坐果期、果實膨大期進(jìn)行。 冬棗生長的前期, 是各器官對營養(yǎng)爭奪的激烈時期, 此時往往由于樹體的貯藏營養(yǎng)不足而影響各器官的正常生長發(fā)育, 乃至造成開花坐果不良, 果實發(fā)育受阻。因此, 這次追肥可使冬棗樹萌芽整齊一致, 生長旺, 棗吊長, 葉片大, 有利于花芽分化, 不僅保證了冬棗樹的正常生長對營養(yǎng)的需求,而且有利于產(chǎn)量的提高。這次追肥, 以速效氮磷為主。幼樹株施磷酸二銨 0.1 千克～0.2 千克, 成齡樹株施磷酸二銨 0.3 千克～0.4 千克。 6 月上旬開花坐果期消耗養(yǎng)分多, 而往往由于營養(yǎng)不足, 造成大量落花落果, 所以花期追肥十分重要, 這次追肥, 可促進(jìn)枝葉健壯生長, 提高花芽分化質(zhì)量, 提高坐果率, 減少落花落果, 有利于果實的生長發(fā)育。用肥的種類以氮肥為主, 幼樹株施尿素 0.1千克～0.2 千克, 成齡樹株施尿素 0.25 千克～0.4 千克。 7 月上旬幼果膨大期追肥, 這次追肥的目的, 主要是減少生理落果, 促進(jìn)果實膨大, 提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)。此期施入氮磷鉀及微量元素復(fù)合肥, 幼樹株施0.4 千克～0.5 千克, 成齡樹株施 0.6 千克～1 千克。 3.根外追肥 根外追肥也叫葉面噴肥, 就是在冬棗樹生長季節(jié), 將肥料配成一定濃度的液體, 噴灑在樹體上。此法簡單易行, 用肥量少, 見效快, 一般噴后 1～2 小時就能進(jìn)入葉中加工合成, 被樹體利用, 增產(chǎn)效果十分明顯。 葉面噴肥是冬棗樹追肥中不可缺少的一種施肥方法, 花前、花期、幼果期和生長后期, 葉面噴施尿素溶液, 可以增補土壤供應(yīng)氮素的不足, 使葉片色澤加深, 提高光合效能, 因而有助于養(yǎng)分積累和產(chǎn)量的提高?；ㄆ趪娛┡鹚? 有利于提高坐果率。幼果期噴施磷、鉀素溶液, 可提高果實品質(zhì)和產(chǎn)量。因土壤鹽堿引起的缺鐵黃葉, 噴施鐵素可使黃葉轉(zhuǎn)綠, 對恢復(fù)樹勢也有較好的效果。葉面噴肥, 花期宜單用, 其它時期可以結(jié)合防治病蟲, 與某些可以混配的農(nóng)藥混合使用。從 5 月下旬開始, 每隔半月左右葉面噴施一次。噴肥時, 應(yīng)注意把肥料噴在葉片的背面, 因植物葉片的背面吸收養(yǎng)分的速度比葉片正面大。噴肥應(yīng)在無風(fēng)的晴天進(jìn)行, 一天之中, 以下午 4～5 點到傍晚最好, 其次是早晨到上午 10 點前。因為中午氣溫高,蒸發(fā)量大, 影響肥料的利用率, 甚至引起肥害。葉面噴肥的濃度參考如下: 尿素 0.3%～0.5%; 硫酸鉀 0.4%; 硝酸鉀 0.5%～1%; 硫酸鋅 0.3%; 硫酸亞鐵 0.3%; 硫酸鎂 0.1%; 硼砂 0.5%～0.7%; 過磷酸鈣浸出液 2%; 草木灰浸出液 4%; 硫酸二氫鉀0.3%。 三、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 3.1 課題任務(wù)要求 本施肥機械主要用于棗園的田間施肥，通過選擇合適的方法設(shè)計施肥機，使此施肥機能因地制宜的對棗園合理施肥。 3.2 課題設(shè)計預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 本施肥機械主要用于棗園的田間施肥，綜合國內(nèi)施肥技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析，國內(nèi)微耕技術(shù)并未成熟，但是使用微耕機施肥器進(jìn)行施肥對于棗園比較適合，隨著微耕機的前進(jìn)，利用定量施肥機的錐頭將土壤耕開形成20-25cm深度，肥料中的肥料不斷攪拌并由肥料箱灌入土壤，隨后埋起土壤。綜上所述，該設(shè)計是可行的。 四 本課題需要重點研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路 4.1 本課題需要研究的重點問題 需要滿足棗園田間施肥量合理性要求。微耕機施肥器主要包括：機架、發(fā)動機、離合器、側(cè)減速器、手把組合、旋轉(zhuǎn)錐頭、肥料箱、攪拌器、輸送管以及覆土裝置組陳。 4.2 本課題需要研究的難點問題解決的思路 我國微耕技術(shù)并未成熟，所以為了解決微耕機施肥器的棗園施肥問題，必須設(shè)計一個合理的結(jié)構(gòu)，首先為了肥料的合理利用方面，微耕機施肥器的耕作耕深要有限深裝置保證，耕深不能超過20-25cm。然后是微耕機施肥器前進(jìn)速度，要保證肥料的合理施肥量。而肥料箱中的肥料要均勻的輸送至被開耕的土壤底部，所以肥料箱的大小，輸送管以及覆土裝置的設(shè)計也尤為重要。 五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 完成本課題所必須做的工作有利用學(xué)校圖書館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料，了解棗園田間施肥機的基本性質(zhì)，施肥機結(jié)構(gòu)、原理等，了解各種類型的棗園田間施肥機的特點。關(guān)鍵問題可請求老師指導(dǎo)或通過同學(xué)討論，選擇適合棗園田間施肥機的類型，對擬定的施肥機進(jìn)行設(shè)計，計算，利用Auto CAD等繪圖軟件繪制出施肥機的零件圖，裝配圖，反復(fù)對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行檢驗、校核。 六 工作方案及進(jìn)度計劃 工作方案：設(shè)計總體含括→機架、發(fā)動機部分裝置設(shè)計→旋轉(zhuǎn)錐頭→肥料箱、攪拌器→鏈輪→輸料罐以及機體有機組合。 進(jìn)度計劃： 第1周—第2周 通過查找文獻(xiàn)資料，了解施肥機的國內(nèi)外現(xiàn)狀。 第2周—第5周 設(shè)計果園挖穴施肥機的總體方案。 第6周—第9周 對果園挖穴施肥機的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計。 第10周—第12周 撰寫設(shè)計說明書，對部分問題修改、調(diào)整。 第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。 七 參考文獻(xiàn) [1]袁文勝,金梅,吳崇友,肖體瓊. 國內(nèi)種肥施肥機械化發(fā)展現(xiàn)狀及思考[J]. 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