基于运动学目标函数的插秧机分插机构参数优化

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1、第30卷第3期农业工程学报Vol.30No.32014年2月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringFeb.201435基于运动学目标函数的插秧机分插机构参数优化1,32,32,3※2,3代丽，孙良，赵雄，赵匀（1.浙江理工大学管理科学与工程系，杭州310018；2.浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州310018；3.浙江省种植装备技术重点实验室，杭州310018）摘要：分插机构优化属于多目标、多参数优化问题。该文为了简化

2、与加快参数优化的过程，提高分插机构的优化效率，在原来“试凑法”的基础上，提出了基于现代目标函数的参数优化方法，即在数学建模的基础上，对分插机构的运动学约束条件进行数字化设计与分析，建立了11个运动学目标函数，求解出目标函数的取值范围分别为：Y1<−2mm，Y2<90mm，

3、Y3

4、<4mm，40mm260mm，Y7<30mm，−10°2.5，Y11>20mm。在分插机构辅助分析设计平台中，给定初始参数：椭圆

5、齿轮长半轴a=16.65mm，椭圆短轴与长轴之比k=0.98，栽植臂相对行星架初始安装角α0=−100°，行星架的初始安装角φ0=24°，行星架拐角δ0=7°，秧针尖点与行星轮转动中心的距离S=176mm，株距H=150mm，中心轴的角速度W=200rad/s。利用目标函数的取值要求进行机构参数优化，得到了满足插秧要求的机构参数：a=22.65mm，k=0.987，α0=−52°，φ0=27°，δ0=16°，S=181mm，H=130mm，W=200rad/s。经比较分析验证本方法可有效提高分插

6、机构参数优化精度与效率，对其他农业机械参数优化问题具有一定的借鉴意义。关键词：优化；农业机械；设计；分插机构；目标函数doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.03.005中图分类号：S223.91文献标志码：A文章编号：1002-6819(2014)-03-0035-08代丽，孙良，赵雄，等.基于运动学目标函数的插秧机分插机构参数优化[J].农业工程学报，2014，30(3)：35－42.DaiLi,SunLiang,ZhaoXiong,etal.Parameters

7、optimizationofseparating-plantingmechanismintransplanterbasedonkinematicsobjectivefunction[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2014,30(3):35－42.(inChinesewithEnglishabstract)标要求、结果是否可行，直至得到可行的运动轨迹0引言为止。

8、此方法调整参数过程具有试凑性质，优化精随着信息技术、网络技术、计算机技术的飞速度难以保证。发展，现今农业机械产品传统的设计方法正逐渐被本文针对多目标优化问题，提出将专业知识通[1-4]现代设计方法所取代。在现代设计方法中，数字过建立数学模型的方法建立机构参数的相互关系，化设计技术涵盖了其最新技术，同时又是设计的前即建立目标函数，从而将机械优化设计问题转化为[5-8]提，其在各个领域的应用也比较广泛。数学求解问题，并利用计算机进行参数优化求解。分插机构是水稻插秧机的核心工作部件，是插此方法大大简化

9、了机构参数优化的过程，提高了优秧机专家们的主要研究对象。目前国内外研究人员化精度，具有一定的创新和实际意义。水稻插秧机[9-12]主要是采用人机交互优化方法，即将用户提供的在插秧时在田间的工作要求具有良好的插秧质量，[13-17]初始参数值分析计算后，通过数字化设计方法即达到不伤秧、不钩秧、不漂秧、立苗好和返青快得到其运动轨迹，此类方法主要凭借用户的直觉，等要求，满足以上需求主要取决于所设计的插秧机或者专家的经验来判断当前优化轨迹是否满足目核心工作部件-分插机构，即设计分插机构时必须要有一系列的

10、约束条件来满足以上插秧的性能。赵匀收稿日期：2013-08-08修订日期：2013-12-31等分插机构专家学者们经过长期的探索、研究和实基金项目：国家自然科学基金（51005214、51175073、51205364、践，对分插机构秧针尖点的运动轨迹和姿态提出了51205361）；浙江理工大学科研启动基金项目（1209810-Y）；浙江理工[18-20]大学521人才培养计划资助。一系列的运动学要求。作者简介：代丽（1976－），女，哈尔滨人，副教授，博士，主要从事农机虚拟平台、机构优化设计方