【摘 要】
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随着我国农业发展进程的不断推进,农业生产的机械化程度也越来越高,黄花菜作为我国山西大同等地区的主要经济作物,其采收作业却完全依靠人工。为解决黄花菜采收过程机械化程度低的问题,本文依据黄花菜种植农艺及作业需求设计出一种载人作业的电动轮式采收车,完成了对整机结构、控制系统的设计,并结合性能试验对样机的综合性能进行试验,主要研究内容如下:（1）采集黄花菜的大田种植环境和种植农艺信息,获得黄花菜种植行间距
【基金项目】
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国家重点研发计划黄花菜绿色高效生产技术模式研发与推广（2021YFD1600301-4）； 山西省重点研发计划项目丘陵山地专用农机关键技术研究与示范（201903D211005）； 山西省现代农业产业技术体系建设专项资金；
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随着我国农业发展进程的不断推进,农业生产的机械化程度也越来越高,黄花菜作为我国山西大同等地区的主要经济作物,其采收作业却完全依靠人工。为解决黄花菜采收过程机械化程度低的问题,本文依据黄花菜种植农艺及作业需求设计出一种载人作业的电动轮式采收车,完成了对整机结构、控制系统的设计,并结合性能试验对样机的综合性能进行试验,主要研究内容如下:（1）采集黄花菜的大田种植环境和种植农艺信息,获得黄花菜种植行间距为1.2米至1.5米,花蕾高度1米左右,单次采收作业持续时间最高9小时,作业移动距离最远15km。结合农艺设计底盘规格和结构整体布局,确定采收车尺寸为总长1300mm,宽750mm,车高1100mm,底盘高度400mm,前后轮轴距600mm,后轮轮距600mm,前轮轮距450mm,后轮直径350mm,轮胎宽度150mm,前轮直径250mm,轮胎宽度100mm,车身重量约100kg。确定差速转向方式,对转向进行运动学和动力学分析,构建差速转向方程,验证机械结构的合理性。计算动力需求,选用两个500W直流有刷电机作为采收车动力,利用24V锂电池供电,并加装电磁制动装置。对整机结构的辅助功能进行完善,设计采收车的拨禾装置和照明装置。（2）采收车控制系统整体设计。利用STM32作为主控芯片,将硬件系统分为人机交互的操控平台和驱动电机的驱动控制器。操控平台主要有按键模块、电源模块和调速模块的硬件电路设计,驱动控制器的设计主要分为系统唤醒模块、功率元器件选型、驱动芯片选型和H桥驱动电路实现对电机的驱动。控制系统的软件程序设计,利用Keil开发环境完成电机差速调控和缓慢加减速算法的程序设计及编写,完成对PWM信号传输及控制,并对程序进行仿真,得出的结果符合预期,能够实现对电机转速的调控。（3）对采收车样机进行性能试验,其中主要有行驶性能试验、转向性能试验、通过性能试验和制动性能试验,行驶性能试验得出样机行驶速度为0.11m/s～2.59m/s,转向性能试验测出样机最小转向半径为0.99m,通过性能试验得到样机可通过的最窄作物行距为1m,可翻越的最高凸起障碍为0.12m,可通过的最宽沟壑为0.23m,可爬升的最大纵坡坡度为10%,制动性能试验测出样机最大刹车减速度为2.91m/s~2,得到的各项数据均满足采收车设计需求。
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