葡萄株间除草机精准避障控制系统优化设计与试验

徐丽明，赵诗建，马 帅，牛 丛，闫成功，卢彩云

葡萄株间除草机精准避障控制系统优化设计与试验

徐丽明，赵诗建，马 帅，牛 丛，闫成功，卢彩云

（中国农业大学工学院，北京 100083）

现有篱架式栽培葡萄双边作业株间自动避障除草机避障系统采用开关控制避障动作，由于避障行程固定，无法根据障碍物位置精确控制避障动作行程，导致除草效果不佳。针对上述问题，该研究在先前研究的基础上，依据仿形控制原理对避障控制系统进行优化，设计一种由避障信号采集部分、程序控制部分、液压执行部分、避障监测反馈部分等组成的精准避障控制系统。基于精准避障工作要求，确定避障动作闭环控制方案；优化液压回路结构，液压与电控结合实现精准避障控制；对精准避障控制程序进行静态标定和PID参数整定；利用Recurdyn对障碍物呈直线排列状态下除草机的精准避障作业进行模拟仿真，并通过分析除草刀盘运动轨迹选取较优除草刀盘转速；以机器作业速度为试验因素，除草作业覆盖率和果树损伤率为评价指标进行田间试验。试验结果表明，当机器作业速度为380 mm/s时，除草作业覆盖率与作业效率综合效果最佳，试验得到平均除草作业覆盖率为93.97%，较先前研究提高4.39%，果树损伤率为1.92%，除草机可良好实现避障除草作业。该研究可为果园株间除草机的进一步优化提供参考。

农业机械；机械化；精准避障；PID控制；株间除草机；优化设计

0 引 言

在葡萄种植过程中，杂草生长与葡萄抢夺资源，导致植株病虫害问题加剧，品质降低，产量减少可达10%～20%[1]。……