农业机械学报

作者：马文鹏，尤泳，王德成，胡佳宁，郇晓龙，祝露

单位：中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,石家庄鑫农机械有限公司,中国农业大学,中国农业大学,

关键词：苜蓿补播机械; 松土铲; 工程仿生技术; 离散元; 粒子群优化算法

基金：现代农业产业技术体系建设专项资金项目（CARS-34）和国家自然科学基金项目（51405493）

为降低多年生苜蓿地改良多用机械松土铲的水平阻力和土壤扰动量，根据食蚁兽爪趾外缘轮廓曲线模型，设计了一种新型仿生松土铲。基于多年生人工苜蓿地土壤特性，利用EDEM软件建立触土部件-土壤相互作用离散元模型，以水平阻力和土壤扰动面积为主要评价指标，在不同作业条件下对仿生松土铲和轻型标准深松铲工作过程进行数值模拟，并进行田间验证试验。结果表明，仿生铲平均减阻率为7.64%，仿真值与实测值误差小于9%。为优化翼铲结构参数，以铲翼倾角和铲翼开角为试验因素，以传感器拉力测量值和沟槽宽度为试验指标，采用响应面分析法（RSM），进行二因素五水平旋转正交组合试验，得到各因素与指标之间的回归数学模型。采用粒子群优化（PSO）算法对回归数学模型进行求解，获取了Pareto最优解集，最终选取传感器拉力测量值为8.679?kN、沟槽宽度为144.2?mm，此时翼铲倾角为20°、翼铲开角为105.6°。田间验证试验表明，实测值与预测值相对误差小于6%，说明基于RSM和PSO的多目标参数优化方法具有科学性和可行性。

来源：2021年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

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