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    手扶式移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)*

    2022-10-27 04:01:56李慧霜馬月虹曹新偉
    關(guān)鍵詞:鴨嘴缽苗擺桿

    李慧霜,馬月虹,曹新偉

    (1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,烏魯木齊市,830052; 2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所,烏魯木齊市,830091)

    0 引言

    我國(guó)作為人口大國(guó),對(duì)于蔬菜的需求很大,溫室種植蔬菜早已成為潮流,這種種植方式可以進(jìn)行氣候補(bǔ)償且高產(chǎn)穩(wěn)定[1-2]。目前有一些溫室依然采用最原始的人工移栽缽苗的方式進(jìn)行種植,這種方式需要耗費(fèi)大量的人力物力,而且移栽的效果也不是很好,比如株距不均勻、栽植深度不一致等,最重要的是在當(dāng)今社會(huì)人工的費(fèi)用較高,會(huì)加大蔬菜的生產(chǎn)成本,移栽機(jī)的出現(xiàn)打破傳統(tǒng)手工移栽的局面。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了幾種比較成熟的機(jī)型,比如鏈夾式、吊籃式、導(dǎo)苗管式、鴨嘴式、連桿式等[3],但是目前這幾種機(jī)型都存在或多或少的缺點(diǎn),鏈夾式的栽植效率欠佳,吊籃式的栽植鴨嘴始終是垂直地面,擺線為余擺線,其垂直度較差,導(dǎo)苗管式移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜[4-5],綜合考慮溫室的情況不同于大田,面積較小,選擇鴨嘴式連桿栽植器。栽植機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)最終影響栽植效果[6],目前有些移栽機(jī)的栽植直立度并沒有達(dá)到很好的效果,在栽植頻率較快的情況下,直立度較差,因此,針對(duì)這種情況提出了一種凸輪擺桿共同配合的栽植方式,結(jié)合鴨嘴式連桿栽植機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析,通過對(duì)其結(jié)構(gòu)以及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,使栽植機(jī)構(gòu)盡可能緊湊簡(jiǎn)潔,進(jìn)而在工作過程中減少震動(dòng),提高穩(wěn)定性,使之達(dá)到提高缽苗栽植效果的設(shè)計(jì)要求[7-8]。

    1 結(jié)構(gòu)及工作原理

    1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

    手扶式半自動(dòng)移栽機(jī)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪、鏈條、供苗機(jī)構(gòu)、變速箱、鴨嘴開合控制機(jī)構(gòu)、栽植機(jī)構(gòu)、鴨嘴栽植器、覆土機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)組成,其整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

    圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

    啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)力經(jīng)過變速箱傳輸給栽植機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)預(yù)期的栽植軌跡運(yùn)動(dòng),另外在鴨嘴栽植器入土一定深度時(shí),鴨嘴需要張開進(jìn)行放苗移栽工作,鴨嘴開合控制機(jī)構(gòu)中的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)拉線實(shí)現(xiàn)鴨嘴開合運(yùn)動(dòng),當(dāng)缽苗已經(jīng)栽植入土后,鴨嘴離開缽苗,覆土機(jī)構(gòu)進(jìn)行鎮(zhèn)壓,保證缽苗有良好的直立度,完成一個(gè)周期的缽苗移栽動(dòng)作。

    1.2 栽植機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及運(yùn)動(dòng)分析

    栽植機(jī)構(gòu)模型建立,如圖2所示。圖3為該移栽機(jī)的栽植機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖,栽植機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件分別為凸輪K以及曲柄BC,兩者都以ω的角速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),凸輪K將其中一個(gè)動(dòng)力經(jīng)過滾子R傳遞給擺桿MOA,使A點(diǎn)有一個(gè)運(yùn)動(dòng),凸輪的作用主要是可以實(shí)現(xiàn)軌跡的平緩,在曲柄BC的帶動(dòng)下將另一個(gè)動(dòng)力傳遞到D點(diǎn),使栽植點(diǎn)有另一個(gè)的運(yùn)動(dòng),因此,凸輪擺桿部分KMOA、曲柄連桿部分BCD共同影響栽植部分的運(yùn)動(dòng)。

    圖2 栽植機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

    圖3 栽植機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

    栽植機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡可分為X方向以及Y方向,建立數(shù)學(xué)模型,表1為栽植機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型參數(shù)表,和傳統(tǒng)的栽植機(jī)構(gòu)所采用的兩個(gè)主動(dòng)件都是曲柄的方案不同,該栽植機(jī)構(gòu)的兩個(gè)主動(dòng)件分別是凸輪K以及曲柄BC,它們共同控制栽植點(diǎn)H的運(yùn)動(dòng)軌跡。由圖3可知

    F=3n-(2pl+ph)。

    式中:pl——低副;

    ph——高副。

    表1 栽植機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型參數(shù)表Tab. 1 Mathematical model parameter table of the planting mechanism

    通過利用凸輪高副低代計(jì)算自由度,去除虛約束組件,其中n為8,pl為11,ph為0,所得自由度F為2,主動(dòng)件為凸輪K以及曲柄BC,數(shù)量為2,具有確定的運(yùn)動(dòng)條件。

    A點(diǎn)的軌跡分析,XO=YO=0。

    (1)

    C點(diǎn)的軌跡分析

    (2)

    D點(diǎn)的軌跡分析

    (3)

    對(duì)D點(diǎn)的軌跡公式進(jìn)行整理簡(jiǎn)化分析可得(XA-XC)2+2(XA-XC)L4cosθ5+(YA-YC)2+2(YA-YC)L4sinθ5+L42-L32=0。

    令a=2(XC-XA)L4;b=2(YC-YA)L4;c=L42-L32+(XC-XA)2+(YC-YA)2,則

    E點(diǎn)的軌跡分析

    (4)

    F點(diǎn)的軌跡分析

    (5)

    H點(diǎn)軌跡分析

    (6)

    θ7=θ6+π+γ,考慮到會(huì)有移栽速度的影響,栽植軌跡會(huì)發(fā)生一定的變化

    (7)

    通過對(duì)式(7)求一階導(dǎo)以及二階導(dǎo)便得到了栽植點(diǎn)的速度與加速度方程。

    2 MATLAB多目標(biāo)函數(shù)求解

    2.1 設(shè)計(jì)變量分析

    通過對(duì)栽植點(diǎn)H軌跡進(jìn)行分析,該栽植點(diǎn)與參數(shù)L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、θ2、θ3、θ7、φ1、φ2、XB、YB、V、t有關(guān)??紤]到移栽缽苗的尺寸、鴨嘴栽植器的尺寸設(shè)計(jì)以及安裝尺寸,設(shè)置L7的尺寸為300 mm,另外L8、L9的尺寸為82、104 mm,凸輪K與曲柄BC以2π rad/s 的角速度順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng),凸輪將運(yùn)動(dòng)經(jīng)過滾子與擺桿MO傳遞給擺桿OA,所以擺桿OA的擺角φ1是受凸輪控制的,φ1=f(ωt),另外φ2=-ωt,φ1、φ2方向相反,凸輪K主要會(huì)對(duì)栽植軌跡的平穩(wěn)性產(chǎn)生影響,對(duì)其他參數(shù)影響很小,可以忽略不計(jì),所以事先選定一個(gè)凸輪形狀以及位置,(XK,YK)為(-81.75,-6.39),另外設(shè)滾子R直徑、擺桿L10尺寸的初始值為32、48 mm,擺桿MO與擺桿OA之間夾角θ1為56°,取栽植機(jī)構(gòu)各參數(shù)初始值對(duì)凸輪進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)其輪廓不斷進(jìn)行調(diào)整,可以得到一條平緩的栽植軌跡曲線,最終得到一個(gè)較優(yōu)的凸輪形狀,如圖4所示,由內(nèi)而外的曲線分別為實(shí)際凸輪輪廓、滾子軌跡以及理論凸輪輪廓。

    通過對(duì)栽植點(diǎn)進(jìn)行分析,已知θ7是在一定范圍內(nèi)擺動(dòng),若已知γ,則可以推導(dǎo)出θ6。在栽植過程中V取500 mm/s,時(shí)間t為可控變量,B點(diǎn)要安裝在減速箱上,參考現(xiàn)有機(jī)型對(duì)該點(diǎn)的位置進(jìn)行提前設(shè)計(jì)選定,(XB,YB)為(139.08,35.72),綜上,栽植點(diǎn)的軌跡設(shè)計(jì)變量為X=[x(1),x(2),x(3),x(4),x(5),x(6),x(7),x(8),x(9)]=(L1,L2,L3,L4,L5,L6,θ2,θ3,γ)。

    圖4 凸輪輪廓曲線

    2.2 目標(biāo)函數(shù)栽植軌跡要求

    移栽機(jī)的栽植軌跡對(duì)栽植效果有重要的影響,在移栽過程中直立度是衡量栽植效果的重要指標(biāo),一條合格的栽植軌跡的栽植高度必須大于缽苗的高度,才可以避免出現(xiàn)夾苗的現(xiàn)象發(fā)生。缽苗一般在30~45 d的期間內(nèi)進(jìn)行機(jī)械移栽,隨著缽苗的根系不斷生長(zhǎng)發(fā)育,在進(jìn)行移栽時(shí)的損傷率也會(huì)降低,考慮到栽植器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作參數(shù)的設(shè)計(jì),選擇40 d的72穴辣椒以及番茄缽苗進(jìn)行移栽,缽苗的長(zhǎng)度范圍在130~170 mm 之間,莖稈2.2~3.1 mm之間,葉片在3~5片之間,葉面幅度不超過8 cm,如圖5所示,尺寸合格的缽苗可以避免鴨嘴在開合過程中傷苗,減少缽苗在移栽過程中損傷率。

    圖5 缽苗示意圖

    綜上,栽植軌跡的高度要比缽苗的高度高出一部分,栽植軌跡的高度定為250 mm;另外入土軌跡和出土軌跡盡量重合且與地面垂直,可以避免撕膜嚴(yán)重以及保證直立度;確保在栽植的過程中缽苗落入穴坑中的水平速度盡量為零,也就是所謂的‘零速栽植’,零速移栽在理論上可以保證在移栽過程中缽苗的直立度;栽植軌跡盡量平緩,凸輪的選擇可以實(shí)現(xiàn)這一要求;在栽植的過程中,鴨嘴的擺角不宜過大,鴨嘴的擺角等效可以用θ7表示,其范圍在285°~315°之間。當(dāng)凸輪K與曲柄BC以2π rad/s的速度運(yùn)轉(zhuǎn),機(jī)組以500 mm/s的速度前進(jìn),在一個(gè)周期內(nèi)剛好形成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)軌跡,在這個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行軌跡分析。

    通過分析可得移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的數(shù)學(xué)方程,其軌跡曲線如圖6所示。

    1) 栽植點(diǎn)H的Y方向最高點(diǎn)至少比最低點(diǎn)高出250 mm。

    2) 栽植點(diǎn)H軌跡最低點(diǎn)以上150 mm范圍內(nèi)X方向的距離小于15 mm。

    3) 栽植點(diǎn)H軌跡最高點(diǎn)以下10 mm范圍內(nèi),所對(duì)應(yīng)的X最大值至少比最小值大200 mm。

    4) 連桿FH與水平面夾角在285°~315°范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

    圖6 目標(biāo)軌跡示意圖

    轉(zhuǎn)換為MATLAB語言可表示為

    f(1)=min(YH(i))-max[YH(i)]+250

    (8)

    f(2)=max[XH(j1∶j2)]-min[XH(j1∶j2)]-15

    (9)

    f(3)=200-max[XH(k1∶k2)]+min[XH(k1∶k2)]

    (10)

    f(4)=max[θ7(i)]-315×∏/180

    (11)

    f(5)=285×∏/180-min[θ7(i)]

    (12)

    2.3 約束條件的確定

    通過分析可知,移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖中存在五桿機(jī)構(gòu)OBCDA,若想栽植機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),則不能出現(xiàn)死點(diǎn)位置,則需要對(duì)△ACD進(jìn)行分析

    |L4-L3|

    (13)

    通過對(duì)上述對(duì)栽植點(diǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析,將各點(diǎn)的位移代入上述公式可得栽植機(jī)構(gòu)的約束函數(shù)

    (14)

    MATLAB軟件具有強(qiáng)大的計(jì)算功能,可以使用優(yōu)化工具箱中fgoalattain求解移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)復(fù)雜的多目標(biāo)非線性規(guī)劃問題,這種求解方式是把多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo),然后給每個(gè)目標(biāo)函數(shù)一個(gè)權(quán)重weight,然后去求解,節(jié)省了大量的計(jì)算時(shí)間。以下是調(diào)用fgoalattain的格式:[x,fval,attainfactor,exitflag]=fgoalattain(‘fun’,x0,goal,weight,A,b,Aeq,beq,lb,ub,’nonlcon’)。

    x為所求多目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解;fval為多目標(biāo)函數(shù)在最優(yōu)解x處所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值;attainfactor是指目標(biāo)到達(dá)情況,當(dāng)attainfactor>=0時(shí),fval沒有溢出,attainfactor<0時(shí),fval有溢出;exitflag為輸出標(biāo)記,當(dāng)exitflag>0時(shí),解收斂,相應(yīng)的x、fval有效,反之為無效值?!痜un’,’nonlcon’是所調(diào)用的目標(biāo)函數(shù)以及約束函數(shù)的函數(shù)文件名稱,x0是選定的一組設(shè)計(jì)變量的初始值,在這里設(shè)定x0的取值范圍:x0=[120;50;150;125;320;60;255π/180;315π/180;10π/180]。

    goal表示目標(biāo)函數(shù)fun要逼近的目標(biāo)值,它是一個(gè)向量,其維度等于目標(biāo)函數(shù)fun的個(gè)數(shù),已知栽植機(jī)構(gòu)的目標(biāo)函數(shù)有五個(gè),所以goal的維度為5,goal=[0;0;0;0;0],weight表示目標(biāo)函數(shù)的權(quán)值向量,其維度等于目標(biāo)函數(shù)的個(gè)數(shù),weight=[0.2;0.2;0.2;0.2;0.2];A、b為不等式約束系數(shù)及右端項(xiàng),Aeq、beq為等式約束系數(shù)及右端項(xiàng),通過分析,該模型中不存在A、b、Aeq、beq,所以皆為空矩陣。lb、ub是設(shè)計(jì)變量的下限與上限,lb=[90;30;120;100;280;40;240π/180;300π/180;-π/6];ub=[150;70;180;150;350;80;270π/180;330π/180;π/3]。

    MATLAB中fgoalattain的優(yōu)化過程經(jīng)過多次迭代計(jì)算使得多目標(biāo)規(guī)劃中目標(biāo)函數(shù)向量逼近目標(biāo)goal,把目標(biāo)函數(shù)、約束函數(shù)以及主程序整理輸入MATLAB中[9-16],可以得到最優(yōu)解X=[128;52;150;120;336;60;256π/180;316π/180;8π/180]。

    2.4 結(jié)果分析

    根據(jù)MATLAB優(yōu)化工具箱分析優(yōu)化以及設(shè)置的其他連桿長(zhǎng)度可以得到一組最優(yōu)參數(shù)組合,l1=128;l2=52;l3=150;l4=120;l5=336;l6=60;l7=300;l8=82;l9=104;l10=48;θ1=56°;θ2=256°;θ3=316°;γ=8°。通過對(duì)栽植機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型分析,在機(jī)組前進(jìn)速度為500 mm/s,栽植頻率為60株/min的前提下,利用MATLAB的繪圖功能對(duì)該組結(jié)構(gòu)參數(shù)下的栽植點(diǎn)進(jìn)行兩個(gè)栽植周期的軌跡、擺角、速度、加速度分析。

    鴨嘴的栽植軌跡如圖7所示,栽植軌跡的高度可達(dá)250 mm,株距50 mm,栽植深度在55 mm左右,入土點(diǎn)與出土點(diǎn)之間的間距在0.5~0.9 mm之間,栽植的穴口小,極大的緩解撕膜這種現(xiàn)象的發(fā)生,栽植軌跡最低點(diǎn)以上150 mm范圍內(nèi),入土軌跡與出土軌跡的橫向?qū)挾仍?5 mm范圍內(nèi),軌跡的垂直度與重合度高,另外栽植軌跡的最高點(diǎn)以下10 mm的范圍內(nèi),栽植軌跡橫向?qū)挾瓤蛇_(dá)200 mm以上,確保了在接苗過程中的動(dòng)作平穩(wěn)性要求,該曲線完全滿足所設(shè)定的目標(biāo)函數(shù)。

    圖7 栽植點(diǎn)軌跡曲線

    鴨嘴栽植器擺角如圖8所示,當(dāng)凸輪與曲柄轉(zhuǎn)過102°~123°時(shí),鴨嘴擺角在-2.4°~2.4°之間擺動(dòng),處于栽植階段,當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過113°時(shí),鴨嘴擺角為0°,鴨嘴栽植點(diǎn)處于最低點(diǎn),確保在栽植過程中缽苗可以垂直落入穴孔中,并且此時(shí)鴨嘴栽植點(diǎn)的速度也為零,也就是零速栽植,大大提高了缽苗的直立度,當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過265°時(shí),鴨嘴栽植點(diǎn)為最高點(diǎn),此時(shí)鴨嘴擺角為27.2°,擺角過大,此時(shí)對(duì)于接苗尤為不利,當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角為0°~20°時(shí)處于接苗階段,擺角在-2°~2°之間,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過10°時(shí),擺角為0°,此時(shí)為最佳接苗點(diǎn),可以大大提高接苗成功率。

    圖8 鴨嘴栽植器擺角曲線

    栽植點(diǎn)的速度曲線以及加速度曲線如圖9、圖10所示,在栽植過程中,凸輪擺桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鴨嘴做預(yù)期的栽植軌跡運(yùn)動(dòng),當(dāng)栽植點(diǎn)處于最低點(diǎn)時(shí),栽植點(diǎn)的速度接近于零速栽植,較低的運(yùn)動(dòng)速度便于缽苗下落平穩(wěn),鴨嘴栽植點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)慣性小,保證缽苗初期與地面具有較高的垂直度,此時(shí)栽植點(diǎn)的加速度較大,回程時(shí)間大大縮短,鴨嘴在最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的行程中,加速度先增后減,逐漸接近于零,速度變化幅度不大,栽植軌跡較為平穩(wěn),便于鴨嘴進(jìn)行接苗工作。

    圖9 栽植點(diǎn)速度曲線

    圖10 栽植點(diǎn)加速度曲線

    3 試驗(yàn)方法與分析

    3.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

    試驗(yàn)地點(diǎn)為新疆烏魯木齊市沙依巴克區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所的溫室內(nèi),試驗(yàn)對(duì)象為40 d左右的辣椒苗及番茄苗,種植方式為覆膜雙行半自動(dòng)機(jī)械化操作。

    3.2 試驗(yàn)指標(biāo)

    移栽機(jī)前進(jìn)速度分為3個(gè)檔位,對(duì)不同速度下的單行移栽頻率的栽植效果進(jìn)行分析。主要從3個(gè)方面對(duì)栽植效果進(jìn)行評(píng)定,分別是株距均勻性、栽植深度合格率以及直立度。每次試驗(yàn)的株數(shù)為60株,將對(duì)其中任取20株計(jì)算其株距變異系數(shù)及栽植深度合格率。

    1) 株距變異系數(shù)。在不同的前進(jìn)速度下進(jìn)行移栽,栽植鴨嘴會(huì)受到來自土壤的不同阻力,導(dǎo)致移栽速度會(huì)比理論值低,以株距變異系數(shù)為指標(biāo)可以評(píng)測(cè)移栽機(jī)的栽植精度。

    (15)

    式中:CVX——株距變異系數(shù);

    SX——株距標(biāo)準(zhǔn)差;

    2) 栽植深度合格率。栽植深度為h,若實(shí)際的栽植深度在(h-1 cm,h+2 cm)的范圍內(nèi),則為合格。

    (16)

    式中:SV——試驗(yàn)采集中栽植深度合格的株數(shù);

    S——試驗(yàn)采集中總株數(shù);

    V——栽植深度合格率。

    3) 直立度。根據(jù)旱地栽植機(jī)械農(nóng)藝要求,栽植缽苗的主徑桿與壟面之間的夾角α來評(píng)測(cè)直立度的合格率,當(dāng)α越接近90°,直立度也就越好,當(dāng)α>45°處于合格,α>70°則為優(yōu)良。

    直立度合格率

    (17)

    直立度優(yōu)良率

    (18)

    式中:N——試驗(yàn)采集中總株數(shù);

    N1——試驗(yàn)采集中直立度合格的株數(shù);

    N2——試驗(yàn)采集中直立度優(yōu)良的株數(shù)。

    3.3 試驗(yàn)結(jié)果

    首先對(duì)樣機(jī)的栽植數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,如表2所示。其次對(duì)優(yōu)化后栽植機(jī)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,如表3所示。

    表2 優(yōu)化前試驗(yàn)結(jié)果Tab. 2 Test results before optimization

    表3 優(yōu)化后試驗(yàn)結(jié)果Tab. 3 Test results after optimization

    通過對(duì)優(yōu)化前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較,優(yōu)化后三個(gè)檔位下的栽植效果均有得到改善與提高,例如一檔頻率下的58株/min所對(duì)應(yīng)的栽植合格率和優(yōu)良率均提高1.72%,60株/min所對(duì)應(yīng)的優(yōu)良率提高1.7%;二檔頻率下的50株/min所對(duì)應(yīng)的栽植合格率和優(yōu)良率均提高1.69%,58株/min、60株/min所對(duì)應(yīng)栽植合格率和優(yōu)良率均有不同程度的提高;三檔下的五個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的栽植合格率和優(yōu)良率全部得到了提高,另外株距變異系數(shù)和栽植深度合格率也得到一定的改善。

    4 結(jié)論

    1) 設(shè)計(jì)了一套關(guān)于凸輪擺桿的移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu),建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,通過對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析,確定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)變量、約束函數(shù)以及目標(biāo)函數(shù),利用MATLAB優(yōu)化工具箱中fgoalattain求解移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)復(fù)雜的多目標(biāo)非線性規(guī)劃問題,得到了栽植機(jī)構(gòu)各參數(shù)的較優(yōu)組合[128;52;150;120;336;60;256π/180;316π/180;8π/180]。

    2) 對(duì)移栽機(jī)優(yōu)化前后不同檔位下的栽植頻率進(jìn)行移栽試驗(yàn),對(duì)其數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通過分析比較試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知優(yōu)化后的栽植效果相比于優(yōu)化之前得到了不同程度的提高。例如一檔頻率下的60株/min所對(duì)應(yīng)的優(yōu)良率提高1.7%,二檔頻率下的58株/min所對(duì)應(yīng)的合格率提高1.72%,優(yōu)良率提高3.45%,三檔頻率下的60株/min所對(duì)應(yīng)的栽植合格率提高1.81%。另外栽植株距均勻性以及栽植深度合格率也得到了不同程度提高。

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