Modelado dinámico y optimización de parámetros de una cosechadora de papas bajo excitación de múltiples fuentes
Autores: Meng, Jianguo; Li, Zhipeng; Li, Zheng; Li, Yanzhou; Xie, Wenxia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado dinámico y optimización de parámetros de una cosechadora de papas bajo excitación de múltiples fuentes
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Cosechadora de papas
Análisis de vibración
Modelo dinámico
Modelo de simulación
Algoritmo de optimización bayesiana
Optimización de parámetros
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Durante las operaciones de campo, la cosechadora de papas está sujeta a múltiples fuentes de excitación, incluidos mecanismos vibratorios internos y excitación de la superficie del campo, lo que resulta en vibraciones significativas en el chasis. Basándose en los parámetros físicos de la estructura interna de la cosechadora y los parámetros de conexión entre componentes, se construyó un modelo dinámico de 12 grados de libertad (12-DOF) de toda la máquina. El modelo de simulación correspondiente se creó en un entorno MATLAB/Simulink para analizar las características de vibración de cada componente durante las operaciones de cosecha. La comparación entre las señales reales y simuladas muestra que el error cuadrático medio de la aceleración es solo del 2.42%, lo que indica que al introducir dos grados de libertad en las direcciones de cabeceo y balanceo a la cosechadora de papas se pueden describir con precisión sus características de vibración. Sobre esta base, se utilizó el algoritmo de optimización bayesiana para obtener los parámetros de conexión óptimos. Los resultados de la optimización muestran un aumento de 0.85 m/s y 0.45 m/s en los valores RMS para el disco cortador de suelo y la cadena de elevación, respectivamente, mejorando efectivamente la eficiencia de trabajo de la cosechadora, mientras que el chasis mostró una reducción de 0.31 m/s en el valor RMS, mejorando significativamente la estabilidad estructural. Este estudio proporciona una base teórica para la optimización de parámetros de maquinaria agrícola a gran escala.
Descripción
Durante las operaciones de campo, la cosechadora de papas está sujeta a múltiples fuentes de excitación, incluidos mecanismos vibratorios internos y excitación de la superficie del campo, lo que resulta en vibraciones significativas en el chasis. Basándose en los parámetros físicos de la estructura interna de la cosechadora y los parámetros de conexión entre componentes, se construyó un modelo dinámico de 12 grados de libertad (12-DOF) de toda la máquina. El modelo de simulación correspondiente se creó en un entorno MATLAB/Simulink para analizar las características de vibración de cada componente durante las operaciones de cosecha. La comparación entre las señales reales y simuladas muestra que el error cuadrático medio de la aceleración es solo del 2.42%, lo que indica que al introducir dos grados de libertad en las direcciones de cabeceo y balanceo a la cosechadora de papas se pueden describir con precisión sus características de vibración. Sobre esta base, se utilizó el algoritmo de optimización bayesiana para obtener los parámetros de conexión óptimos. Los resultados de la optimización muestran un aumento de 0.85 m/s y 0.45 m/s en los valores RMS para el disco cortador de suelo y la cadena de elevación, respectivamente, mejorando efectivamente la eficiencia de trabajo de la cosechadora, mientras que el chasis mostró una reducción de 0.31 m/s en el valor RMS, mejorando significativamente la estabilidad estructural. Este estudio proporciona una base teórica para la optimización de parámetros de maquinaria agrícola a gran escala.