第54巻第4号論文要旨

研究論文

トラクタ作業機のマイクロコンピュータ制御(第2報)  *ロータリ耕うんの耕深・負荷・姿勢角制御

江  毅・穂波信雄・梅田幹雄

キーワード:microcomputer control, tilling depth control, load control, attitude angle control, tilling depth compensation, transient response

トラクタ作業機のコンピュータ制御を目的として構成したシステムの基礎実験(第1報)に続いて,圃場実験によるシステムの評価を行った。車体のピッチングに対する耕深補償を含む耕深制御,エンジン回転速度とアッパリンク力をフィードバック信号とする2つの負荷制御,耕深,負荷及び姿勢角制御を組み込んだ複合制御の実験を行い,その応答特性を求めた。また,それぞれ制御実験における各部応答特性から耕うんトルク,耕深及びアッパリンク力など,システムの変動特性の解析を行った。

 

一次元イメージ・センサを使用した作物列センサ(第3報)*作物列センサによる畦合わせ制御

端 俊一・韋 学軍・高井宗宏・酒井憲司

キーワード:crop-row detector, row following control, optical sensing, real time sensing, automatic steering control, one-dimensional image sensor

第2報で報告した作物列センサを無人走行車両に搭載し,屈折した畦および曲線部を持つ畦で実験を行って,走行時の検出特性と操舵制御への適応性を検討した。本検出法は作物列を直線で近似するため,屈折部や曲線部での検出誤差は避けられないが,誤差を相殺する比較的簡単な制御アルゴリズムと赤外光電スイッチを使用した高畦センサを併用することにより,よく畦に追従した。サンプリング速度を上げ,検出から操舵までに遅れをもたせるように制御アルゴリズムを改良すれば,実用速度での作物列センサのみによる操舵制御も可能と思われる。

 

アルコール・軽油二燃料噴射式機関の農用トラクタへの応用に関する研究(第3報)*多気筒機関における燃焼状態の解析

野口 伸・酒井太朗・寺尾日出男

キーワード:alcohol fumigation, tractor engine, combustion fluctuation, spectral analysis, multi-cylinder engine

アルコール・軽油二燃料によるディーゼル機関の安定した運転を確保するために,機関の構造強度に及ぼす燃焼変動を小さくするという観点から,試作機関の筒内圧を測定して,二燃料多気筒機関の燃焼系及び制御系を評価した。二燃料運転時では燃焼最高圧の平均が,軽油運転時と比較して9.5%増加し,標準偏差は軽油運転時の約5.7倊に達した。また,燃焼最高圧に対してスペクトル解析を実施し,試作二燃料機関の燃焼変動の最も顕著な周波数領域は0.2Cycle/Cycle以下の長周期成分であることを明らかにし,この長周期成分の燃焼変動原因を推定した。この問題はアルコール噴射量制御系のパラメータ・チュ*ニングにより解決することができた。

 

有限要素法によるトラクタ部材の最適設計(第1報)  *上部リンクおよびけん引棒の線形静的強度解析

元林浩太・小池正之・小中俊雄

キーワード:finite element method, optimum design, stress concentration, strain energy density, top link, drawbar

本研究は数値解析による構造解析手法を応用してトラクタ部材の強度解析を行い,対象物形状の最適化を目指すとともに,トラクタ全体をシステムとして捉えたときの最適形状を探索することを目的としている。本報では解析対象として上部リンクおよびけん引棒をとりあげ,有限要素解析ソフトウェアNISAⅡにより線形静的解析を行い,強度上の諸特性の解明を試みた。またこれと併せて,プロトタイプにより引張圧縮試験を行い数値解析結果と比較した。その結果,数値解析と実物試験による応力分布状態は一致し,また,供試体の工作精度上の許容誤差による測定値のばらつきから安全率を1.5以上見込む必要のあることが認められた。

 

心土の機械的破壊に関する研究(第3報)  *ロータリ部とチゼルの相互作用

三竿善明

キーワード:rotary subsoil breaker with a chisel, chisel type subsoiler, rotary tiller, soil failure resistance for chisel, soil failure depth for chisel, soil failure depth for rotary, soil failure torque for rotary

本研究の目的は,表土および心土を機械的に破砕する機械の開発と,その開発機による諸特性を究明することである。本報は,チゼルとロータリ部の相互関係について報告する。実験の結果,ロータリ爪はチゼルの土壌破砕抵抗を減少させており,屈曲部を持つC形なた爪が直刀爪よりなお一層その効果が大きかった。また,ロータリ回転速度の遅いものほど,ロータリ破砕ピッチが大きく,トラクタ進行低下率を減少させた。試作機からチゼルを削除して,実験を行った結果,試作機のチェーンケース部がロータリ爪が深くなるのを阻害し,ロータリ破砕深さは0.1m程度となった。この深さでロータリ破砕トルクやロータリ破砕動力を計測したところ,チゼルの有無に対して,これらの諸抵抗には有意な差が検出できなかった。しかし,土壌の破砕体積は,ロータリ部の幅に影響されるで,ロータリ破壊比トルクや比仕事は,チゼルの存在で減少する傾向にあった。チゼルは,本試作機のチェーンケース部の抵抗を軽減し,それを土中に案内するので,必要上可欠である。

 

自動脱穀機の脱粒機構の解析(第4報)*所要動力のダイナミクス

梅田幹雄

キーワード:threshing mechanism, head feeding thresher, dynamics, discrete time system, state equation, parameter identification, simulation, hereditary phenomenon

本研究は,自動脱穀機の稲の脱粒機構の解析を行ったものである。前報までに,稲の脱粒性の難易と脱粒の確率過程について解析した。本報では,これまでの研究結果を基に所要動力のダイナミクスについて報告する。自動脱穀機は履歴現象をともなう動的システムであるため,離散時間系の状態方程式にて記述した。単に負荷をシュミュレートしただけでなく,こぎ歯の本数,茎の本数,脱粒性の難易と負荷の関係を明確にした。次に,実験結果からシステム同定を行い,本理論の正しさを実証した。この結果,状態方程式の係数の値により,脱穀条件の変化に対する負荷の評価が定量的に行えるようになり,引張試験にて求めた脱粒力から同軸トルク変動の予測が可能となった。

 

コニカル型パディーセパレータの開発

角川 修・宮原佳彦・吉崎 繁

キーワード:conical vessel, paddy separator, segregation, Rose's equation, mixing parameter

水平設置式回転円錐容器を利用したコニカル型パディーセパレータを試作し,容器回転速度,容器形状および容器内壁のインデント形状の籾・玄米軸方向の偏析におよぼす影響について検討した。実験で得られた結果を混合度で示し,Roseの提唱した混合速度式を用い,杉本の決定法により混合速度定数および分離速度定数を算定した。その結果,回転速度を小さくすると良好な分離状態が得られるが,分離速度が小さくなることがわかった。また,容器内壁インデント形状が分離に本質的には影響しないことも明らかになった。

 

米の品質判定用ニューロプロセッサの開発に関する研究(第1報)  *ニューラルネットワークによる米の品質判定

佐竹隆顕・古谷立美・下原 融

キーワード:neural network, layered type network, neuron model, back propagation learning, quality evaluation of brown rice, optical characteristic of brown rice

米の品質判定用ニューロプロセッサ開発の端緒として,玄米の透過率および分光比といった光学的特性値から玄米を整粒,未熟粒,被害粒,死米,着色粒等5つの代表的な外観品質区分に分類するニューラルネットワークによる米の品質判定シミュレーションを行った。3品種の玄米および多品種を混合した玄米を供試するとともに,バックプロパゲーションネットワークの中間層ユニット数および学習サイクル数を種々変えてシミュレーションを行った結果,従来からの専門家の目視のより行われている玄米の外観品質の分類・判定に対し,ニューラルネットワークは人間の情報処理に近い判定を下すことが出来,有効であることが明らかになった。

 

ピーナッツの機械収穫に関する研究(第1報)  *ディガスクリュー型ピーナッツハーベスタの圃場試験及びピーナッツの生物物理的調査

スリョブソノ・石原 昂・岩崎正美

キーワード:peanut harvester, digger screw, harvesting rate, sandy field

発展途上国におけるピーナッツの収穫作業は,一般に人力に依存し,多くの労働時間を要している。本報ではピーナッツ収穫機械化を目的として,発展途上国で普及している歩行用トラクタのアタッチメント形式を想定し,ディガスクリュー型ピーナッツハーベスタを設計・試作した。砂丘畑におきてピーナッツ栽培を行い,試作機の圃場性能試験を実施した。また平行して機械化のための収穫時のピーナッツの生物物理的調査も行った。その結果,さや収穫率94%で,ほぼ人力作業に近い精度を得た。しかし,土壌湿潤時にコンベヤ前部に砂が堆積するなどいくつかの改善点も見いだされた。今後,この試作機をさらに改良して,収穫性能の向上を計る予定である。

 

食パンのレオロジに関する基礎的研究(第4報)  *クラムのクリープ試験と粘弾性モデル

王 益平・森嶋 博・瀬尾康久・相良泰行・芋生憲司

キーワード:white bread, rheology, creep test, mechanical model, anisotropy, viscoelastic coefficient, storage temperature

食パンの保存中における粘弾性特性の経時変化を把握するために,まずクラムを対象としたクリープ試験から再現性のある結果を得るための標準的載荷条件を実験的に明らかにした。次にこれらの条件下で得られた典型的クリープ曲線に基づく粘弾性挙動を理論的に表現するために,4要素モデルを適用し,各粘弾性係数を求めた。これらの係数には異方性が認められ,生地積成形法などよっても影響を受けることが分かった。更にこれらの粘弾性係数はいずれも焼成後の経過時間に比例して増大する傾向を示し,特に焼成後12時間までの変化速度が大きく,また保存温度が低温であるほど大きくなることを明らかにした。