基于遗传模糊算法的半喂入联合收割机关键参数匹配优化设计

摘要

联合收割机是我国农业生产中必不可少的收获工具，它不仅可以提高生产率、降低劳动强度、减少收获损失，而且还可以提高农业机械化水平。本论文主要对适合我国南方丘陵地区水稻收割的半喂入联合收割机进行研究，根据作业时的性能要求和使用过程中存在的问题，对其关键结构的参数进行研究和改进，提高整机的使用性能。
　　半喂入联合收割机是将对谷物的切割、输送、脱粒、分离、清选、收集、秸秆还田于一体的收获机械，在谷物收获时起很大的作用。对收割机性能影响的参数有很多，本论文主要研究喂入量、谷粒含水率、作业速度和脱粒滚筒转速等参数对整机性能的影响。通常情况下，增加收割机的喂入量，脱粒和行走装置消耗的功率随之增大，而其它装置消耗的功率没有多大变化，因此大多数收割机都将喂入量作为脱粒滚筒转速和作业速度的控制量。除了收割机自身的结构参数外，谷物的生长特性对收割机性能也有很大的影响，主要有作物品种、谷物生长密度、作物倒伏情况、割茬高度和谷粒的含水率等，其中影响最大的是谷粒含水率。因此本论文主要研究半喂入收割机的喂入量、谷粒含水率与作业速度、脱粒滚筒转速之间的函数关系，寻找它们之间最优的参数匹配。
　　在对半喂入联合收割机的关键参数匹配优化设计中，本论文采用了一种基于遗传模糊的方法，将模糊控制技术与遗传算法相结合，发挥它们各自的优势。先以模糊控制理论为基础，建立一个以喂入量和谷粒含水率为输入，作业速度和滚筒转速为输出的模糊控制器，确定输入输出变量的隶属度函数，建立一套模糊控制规则来控制系统的变量。然后采用遗传算法对半喂入收割机模糊控制器进行优化，增强模糊控制器的自适应性能力。最后借助于MATLAB遗传算法工具箱，以收割机的生产率为适应度函数，得到一组最佳的参数匹配数据。

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1 绪论

1.1 课题的来源及主要任务

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外半喂入联合收割机研究现状和发展趋势

1.4 论文的主要研究内容和研究方法

2 半喂入式联合收割机关键参数匹配研究

2.1 半喂入式联合收割机整机布局

2.2 半喂入联合收割机的关键参数

2.3 喂入量和含水率对作业速度的影响

2.4 喂入量和含水率对滚筒转速的影响

2.5 本章小结

3 半喂入联合收割机关键参数匹配模糊控制器的设计

3.1 模糊控制理论的发展和应用

3.2 模糊控制的特点

3.3 模糊控制系统设计原理

3.4 建立半喂入收割机参数匹配模糊控制器

3.5 本章小结

4 利用遗传算法优化模糊控制器

4.1 遗传算法简介

4.2 遗传算法的运算过程

4.3 利用遗传算法优化收割机参数匹配模糊控制器

4.4 本章小结

5 基于MATLAB的遗传算法优化收割机模糊控制器

5.1 MATLAB工具箱功能简介

5.2 收割机模糊控制器仿真结果

5.3 遗传算法优化收割机模糊控制器的仿真结果及分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录A 遗传算法程序

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢