針對(duì)工程領(lǐng)域載荷樣本長(zhǎng)度確定方法對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械載荷適用性較差的問題,提出了一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間扭曲（DTW,Dynamic Time Warping）距離計(jì)算載荷樣本長(zhǎng)度的方法。首先,運(yùn)用無線扭矩傳感器獲取犁耕作業(yè)下拖拉機(jī)傳動(dòng)軸的動(dòng)態(tài)載荷,結(jié)合傳動(dòng)軸犁耕作業(yè)下的載荷特點(diǎn),劃分作業(yè)工況;再將作業(yè)循環(huán)疊加并經(jīng)過歸一化處理后進(jìn)行DTW距離計(jì)算,確定傳動(dòng)軸載荷樣本長(zhǎng)度;最后,計(jì)算參數(shù)外推中均值混合正態(tài)分布函數(shù)的擬合參數(shù)相對(duì)誤差。結(jié)果表明,運(yùn)用DTW距離方法確定的載荷樣本長(zhǎng)度,能夠使均值雙正態(tài)分布函數(shù)擬合得到的參數(shù)相對(duì)誤差保證在10%以內(nèi)。近似均值精度估計(jì)法和均值曲線擬合法的擬合參數(shù)相對(duì)誤差最大值分別為126.06%和80.62%,而基于DTW距離計(jì)算方法的擬合參數(shù)相對(duì)誤差最大值為5.43%,驗(yàn)證了基于DTW距離的載荷樣本長(zhǎng)度計(jì)算方法的適用性。研究結(jié)果可為拖拉機(jī)傳動(dòng)軸田間試驗(yàn)載荷樣本長(zhǎng)度確定提供參考。 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020,36(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

基于DTW?注：x為子樣本個(gè)數(shù)；n為N個(gè)子樣本中樣本點(diǎn)數(shù)；y為載荷總體；m為載荷總體y中樣本點(diǎn)數(shù)；d為x個(gè)子樣本與載荷總體y之間DTW距離；εr為給定的誤差

拖拉機(jī)田間犁耕作業(yè)Fig.3Tractorploughinginthefield

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http://www.tcsae.org）2020年56荷時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)處理。測(cè)取犁耕作業(yè)過程中拖拉機(jī)傳動(dòng)軸扭矩的變化如圖4所示。圖3拖拉機(jī)田間犁耕作業(yè)Fig.3Tractorploughinginthefield圖4拖拉機(jī)傳動(dòng)軸犁耕作業(yè)扭矩信號(hào)Fig.4Torquesignaloftractordriveshaftduringploughingoperation2.2扭矩信號(hào)分析無線扭矩采集系統(tǒng)測(cè)取的載荷信號(hào)為扭矩信號(hào)，為方便后續(xù)分析處理，將扭矩載荷轉(zhuǎn)化為切應(yīng)力載荷τ(MPa)。/PMW（3）式中3/16PaWd為抗扭截面系數(shù)；da為傳動(dòng)軸直徑，取30mm；M為傳動(dòng)軸所受扭矩，Nm。為使試驗(yàn)田犁耕完整，拖拉機(jī)在地塊邊界需進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，由于此時(shí)變速箱向轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋傳遞動(dòng)力較小，且前進(jìn)方向、擋位發(fā)生多次變化，所以此時(shí)傳動(dòng)軸所受的切應(yīng)力較小且有較大波動(dòng)；在犁耕作業(yè)過程中，變速箱向轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋傳遞動(dòng)力較大，但拖拉機(jī)狀態(tài)相對(duì)平穩(wěn)，所以傳動(dòng)軸承受的切應(yīng)力較大且較平穩(wěn)。由于拖拉機(jī)在犁耕作業(yè)時(shí)和土地邊界調(diào)整時(shí)傳動(dòng)軸扭矩載荷特征差異明顯，為使犁耕作業(yè)滿足各態(tài)歷經(jīng)性，使測(cè)量的載荷能夠代表田間作業(yè)情況下載荷總體特征[25]，將犁耕工況與調(diào)整工況兩種工況劃分為一個(gè)作業(yè)循環(huán)。拖拉機(jī)進(jìn)行一個(gè)作業(yè)循環(huán)傳動(dòng)軸受到的切應(yīng)力如圖5所示。為分析傳動(dòng)軸扭矩頻率變化范圍，應(yīng)用Matlab軟件進(jìn)行頻譜分析，結(jié)果如圖6所示。分析可知，拖拉機(jī)傳動(dòng)軸受到的載荷主要是低頻信號(hào)，而由于農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)的地面環(huán)境較為惡劣，傳動(dòng)軸受到地面和變速箱的激勵(lì)，使得載荷的幅值在0.01和2Hz附近有2個(gè)峰值。圖5作業(yè)工況劃分Fig.5Divisionofoperationconditions圖6載荷頻域分析Fig.6Analysisofloadfrequencydomain

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
[1]裝載機(jī)傳動(dòng)系載荷譜的測(cè)取與應(yīng)用研究[D]. 張英爽.吉林大學(xué) 2014

碩士論文
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本文編號(hào)：3212264