<正>为防止学术不端行为和进一步提高期刊质量,本刊特对所投稿件做如下要求,望作者周知。1.文章项目背景:必须为省级或省级以上基金项目,并提供项目资助背景名称、项目号和计划任务书中所研究内容。文章内容须与基金项目研究内容相符,并且作者中至少有1人在项目人员名单中,如不相符直接退稿,文章作者最多为7人。
农业机械依靠GPS数据进行自动驾驶控制和路径规划，然而由于应用环境的复杂性，GPS数据可能会出现异常，导致自动驾驶控制不准确，甚至引发事故。针对上述问题，提出了一种基于生成对抗网络(GAN)的异常检测模型—LK-GAN,用于识别农业机械作业时的GPS异常。该模型结合了Kolmogorov-Arnold网络(KAN)和长短期记忆网络(LSTM),借助KAN的非线性表达能力来提升LSTM在时间序列建模中的性能。另外，还提出了一种生成损失计算方法，通过平衡生成器和判别器的训练，在提高模型收敛性的同时提升异常检测的准确性。在数据集上的试验结果表明：LK-GAN在精度、召回率和F1分数方面优于大多数模型，在GPS数据集中精确率和召回率分别达到93.17%和92.27%。该研究可有效提高农机作业过程中GPS数据的准确性，为智能农机在复杂环境中的稳定运行和作业精度管理提供了保障。
针对丘陵山地榨菜直播作业中因地形复杂、土壤条件多变而导致的播种精度不足、施肥不均匀、喷水量不稳定等问题，创新性地设计了一种基于BP神经网络PID控制的榨菜直播机自适应控制系统，通过多传感器实时采集作业地形坡度、土壤湿度、播种机前进速度等参数，构建播种、施肥、喷水、开沟和行走控制5大执行环节的协同控制模型。采用“前馈神经网络预测+反馈PID调节”的混合控制策略，利用BP神经网络强大的非线性映射能力实现PID控制器参数的在线自整定与多目标优化；引入了基于地形识别的动态优先级调度算法，可根据坡度变化实时调整各子系统控制指令的优先级分配，有效解决陡坡工况下的动力协调与执行冲突问题，确保直播机的作业稳定性与安全性。田间试验结果表明：在坡度不超过25°的山地条件下，播种合格率最高达93.1%,综合平均值为91.5%,施肥均匀性变异系数≤6.8%,喷水量误差控制在±7.2%以内，榨菜直播机作业效率较传统直播机提升26.3%。所设计的BP-PID自适应控制系统能够有效解决丘陵山地复杂环境下的非线性、时变性的控制难题，显著提升榨菜直播机的作业精度、地形适应性与综合效能。
针对东北寒地黑土区玉米秸秆碎混还田过程中单刀辊或双刀辊式机具对覆盖大量秸秆的湿黏质土壤适配性差、作业质量难以达到实际生产要求的问题，设计了一种三刀辊寒地玉米秸秆碎混全量还田联合整地机，一次进地完成秸秆粉碎、根茬粉碎、碎土混埋等多项任务。利用Design-Expert 10.0软件对响应曲面模型展开多因素交互作用分析，以粉碎混埋率为评价指标，以秸秆粉碎辊转速、秸秆根茬粉碎辊转速、碎土混埋辊转速为试验因素，经模型优化后得到最佳组合参数为秸秆粉碎辊转速538 r/min、秸秆根茬粉碎辊转速250 r/min、碎土混埋辊转速265 r/min,此时粉碎混埋率为95.6%。对根茬粉碎刀进行静力学分析，结果表明：当弯折角度ϕ=105°、正切面刃角i=30°、滑切角β=160°、切削宽度L=122 mm时，最大应力为199.16 MPa,最大应变为3.831 2 mm,根茬粉碎刀强度满足设计要求。与传统机具相比，寒地玉米秸秆碎混全量还田联合整地机提高了秸秆还田率、根茬还田率和碎土混埋率，同时未出现机具前方壅土现象。
利用3D打印制作具有台阶纹的新型高分子材料两段螺旋式扶蔗器，具有结构紧凑、容易实现动力传送的特点，对倒伏严重的甘蔗扶起具有较好的效果。高分子材料螺旋式扶蔗器与甘蔗表面有一定的滑动摩擦力和滚动摩擦力，可增进甘蔗与扶蔗器表面的接触。为研究新型扶蔗机构的工作性能，应用SolidWorks软件对两段螺旋式扶蔗器和甘蔗进行虚拟建模，优化扶蔗器的结构和工作参数，并对甘蔗的扶起过程进行动力学和运动学分析。结果表明：最优化的机构设计方案为高分子材料选用PETG材料、摩擦因数为0.4,结构参数设计为螺杆滚筒直径150 mm、螺杆螺距160 mm、螺杆圆锥角18°、螺旋叶片高度80 mm、螺旋升角57°。摩擦因数幅值范围为0.30～0.65、倒伏角幅值范围为45°～135°时，高分子材料螺旋式扶蔗器扶起甘蔗用时为3.3～4.3 s,扶起效果更加平稳，能够满足甘蔗收获作业的使用要求。
为提升六行采棉打包一体机打包机构的工作性能，以其关键部件—摇臂组件为对象，结合尺寸优化与拓扑优化方法，开展打包箱摇臂组件轻量化设计，并对优化前后的静态与动态特性进行对比分析。通过优化设计，摇臂组件的侧板质量减少21%,转动辊质量减少20%,总质量降低16%,具有显著的轻量化效果。同时，优化后最大变形量基本保持不变，最大等效应力降低31.567 MPa,固有频率提高，组件的静态和动态特性均得到显著改善。这些改进在保持结构刚度和强度的基础上，减少了材料冗余，降低了能耗，提升了设备的工作效率和可靠性。试验结果表明，优化设计在增强组件性能的同时具备较高的可行性和实用性。本研究为农业机械关键部件的轻量化设计提供了有效手段，并为采棉设备的性能提升与创新发展提供了技术支撑。
目前，毛竹去梢作业完全依赖于人工钩梢，劳动强度大，人身危险高，且面临人口老龄化与劳动力短缺困境，急需相应的机械化去梢装置。为此，优化设计了一种适用于无人机吊挂的毛竹去梢装置。首先，对竹梢的物理特性与切削特性进行了分析，以锯片转速和进给速度作为试验因素，分别对竹茎、竹节部位进行锯切试验，确定了锯片转速1 550～2 150 r/min、进给速度0.3～0.7 m/s为较佳工作参数区间；基于无人机作业特点与毛竹几何物理特性，确定了多圆盘去梢末端与多段式吊挂机构的关键设计参数；通过SolidWorks软件建立竹材锯切的仿真模型，并利用ANSYS/LS-DYNA仿真模块进行竹梢的切削仿真试验，选取对切削性能影响显著的锯片转速和进给速度两个关键因素，进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验。通过对仿真试验结果分析优化，确定了去梢装置的最优参数组合为锯片转速1 700 r/min、进给速度0.47 m/s。在上述基础上将毛竹去梢装置与无人机集成，并开展林间毛竹去梢试验，结果表明：当锯片转速为1 700 r/min、飞行速度为0.47 m/s时，去梢成功率为93.3%,梢头平均长度为3.55m,满足毛竹去梢作业要求。
针对烟草包衣种子播种过程离散元仿真中因种粒与播种部件接触参数缺失导致仿真模型准确性差、可靠性低的核心问题，以云烟87烟草包衣种子为研究对象，采用离散元法(Discrete Element Method, DEM)开展数值模拟与接触参数标定研究。首先，通过物理特性测试与力学性能试验系统测定种子关键物理参数；然后，采用斜面法与跌落试验分别标定种子-种子、种子-ABS板的静摩擦因数、动摩擦因数等核心接触参数；接着，开展种子堆积物理试验，测得种子实际堆积角为23.81°;最后，构建烟草包衣种子离散元仿真模型，经Plackett-Burman试验和最陡爬坡试验筛选对堆积角影响显著的关键因素，缩小参数寻优区间，并通过响应面法完成接触参数的精准寻优。研究结果表明：种粒间静摩擦因数与动摩擦因数的最优组合为0.504、0.022,对应的仿真堆积角为23.87°,与实际堆积角的相对误差仅为0.25%。所构建的烟草包衣种子离散元模型与标定的接触参数具备良好的准确性与可靠性，可为播种过程的离散元仿真分析与精量排种器的结构优化设计提供重要理论依据与技术参考。
针对丘陵地农业作业中地形起伏大、坡度变化频繁、割台结构质量偏大而导致的整机作业稳定性差、能耗偏高和关键部件易发生疲劳损伤等问题，开展面向丘陵地作业的割台轻量化设计与结构优化，提出一种基于材料替代与结构优化相结合的割台轻量化设计方法，在保证结构强度与刚度要求的前提下，采用Al7075高强度铝合金替代传统Q235结构钢，并对割台框架与拨禾链支架等关键承载部件进行结构优化设计。基于ANSYS与ADAMS联合仿真平台，构建坡地上坡作业、侧倾作业、障碍冲击等多种典型工况，对优化后割台的应力分布、变形特征、姿态稳定性进行综合评估，并通过田间对比试验验证优化效果。结果表明：与原始结构割台相比，优化后割台割茬高度波动下降31.2%,漏割率下降41.2%,作业损失率降低32.1%,拨禾链支架振动幅值下降27.9%,关键部位表面应变峰值降低16.7%,有效抑制了作业过程中的高频振动，显著提升了割台结构的抗疲劳性能与作业平稳性。研究结果可为丘陵山区收获机械的轻量化结构设计、多工况协同优化和整机性能提升提供理论依据与工程实践参考。
鉴于地表残膜力学性能下降严重，以及残膜与土壤混合导致的回收率低、含土量高的问题，提出了一种利用弹齿摆动实现地膜主动分离回收的新方法。设计了一套农田地膜回收系统，集成了弹齿式起膜辊筒、脱模机构和卷膜机构，实现了地膜的分离、脱模和收集。通过对关键部件设计及其参数优化，确定了在弹齿机械力作用下有效分离地表残膜的最佳条件。基于对起膜过程、弹齿与地膜团聚体间动力学关系的系统研究，创新性地将有限元分析与光滑粒子流体动力学方法相结合，构建了弹齿-地膜团聚体接触的数值模拟模型，深刻揭示了弹齿与地膜团聚体间的相互作用机制，以及弹齿啮合过程中地膜受力和土体位移的变化特征。将弹齿的回转半径、直径、顶端弯曲角度作为关键变量参数，以地膜应力峰值和土壤最大应力为评价指标，进行数值模拟试验。结果表明：当弹齿回转半径为420 mm、直径为5.5 mm、顶端折弯角度为20°时，系统达到最优工作状态，此时测得地膜平均峰值应力为2.004×10-3 MPa,土壤最大应力为7.637×10-2 MPa。为评估改进型起膜弹齿的田间作业效果，选取捡拾效率和土壤混杂率作为核心评价参数开展实地测试。测试数据显示：设备工作效能显著改善，各项指标均满足预设标准。所构建的数值仿真模型能够为农用地膜回收设备核心组件的设计改良提供理论依据。