农田地面不平度测量分析与应用

摘要

农田地面高低不平是导致农机行驶时产生振动的原因，而农机振动会产生诸如作业效果降低、农机零部件过早磨损、农机使用寿命缩短、操作者人身安全得不到保障等一系列不利的影响，因此，研究缓解农机在作业时的振动是摆在科学工作者面前的一大命题。要想研究各种农机在不同农田地面行驶时的振动问题，不可避免地要研究引起农机振动的因素之一—农田的地面不平度。
　　针对目前国内还未开始系统而全面研究不同农田地面不平度以及科研工作者在研究农机振动问题时受限于没有农田地面振动谱作为随机激励的现状，借鉴汽车道路路面不平度的研究经验及方法，本文设计开发了一套适用于不同类型拖拉机且安装方便的测量系统，并对陕西海升现代农业园区中的三种地面（石子路、坚实土路、植被覆盖路）的不平度进行了测量与分析，得到三种不同地面的不平度与功率谱密度，实测结果与真实地况相符，从而验证了该套测量系统的可靠性，主要开展的研究工作有：
　　（1）查阅国内外文献，了解路面不平度的研究情况，重点了解农田地面不平度的研究现状，为课题的立意和展开做准备；
　　（2）学习并掌握路面不平度测量原理及数据采集方法，分析现有仪器不能测量农田地面不平度的原因，根据惯性基准测量原理自行设计出适用于测量农田地面不平度的测量仪器；
　　（3）学习信号采样理论知识（采样与混淆理论、抗混淆滤波和采样频率的确定），选择有代表性的农田（石子路、坚实土路和植被覆盖路）作为试验农田，各项准备工作完成后开展农田地面不平度的测量试验；
　　（4）学习数据预处理的理论知识（去均值、去趋势项、数字滤波），基于Matlab软件，编写程序，将农田地面不平度随时间的变化转换为农田地面不平度随测量位移的变化；再通过Welch算法对离散数据进行功率谱密度估计，并将平滑后的功率谱密度曲线与标准等级功率谱密度进行比较，得到果园软路面和坚实土路的路面等级都介于C级和D级之间，石子路的路面等级介于B级和C级之间。
　　（5）结合实验室引进的大型喷杆动态模拟分析平台简要介绍农田地面不平度的应用。阐述大型喷杆动态模拟分析平台结构及工作原理，路谱复现过程，为农田地面不平度应用于大型喷杆振动模拟分析奠定基础。

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第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 路面不平度研究现状

1.3 农田地面不平度研究现状

1.4 研究内容

1.5拟解决的关键问题：

1.6 研究技术路线

1.7 本章小结

第二章 农田地面不平度测量系统

2.1 现有路面不平度测量仪测量农田地面不平度存在的问题

2.2 农田地面不平度测量系统的设计

2.3 本章小结

第三章 农田地面不平度测量试验

3.1 试验流程图编制

3.2 试验农田概述

3.3 农田地面不平度测量

3.4 本章小结

第四章 农田地面不平度数据处理与分析

4.1 数据预处理理论基础

4.2数据预处理结果

4.3功率谱密度

4.4功率谱密度平滑

4.5地面不平度评价

4.6本章小结

第五章 农田地面不平度应用

5.1大型喷杆动态模拟分析平台的组成、原理与功能

5.2六自由度运动坐标系与数学模型

5.3路谱复现

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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