数码稻麦脱粒装置脱出物分布模型的三维数字仿真
引言
为了进一步改善稻麦联合收割机脱粒装置脱出物在清选筛上的分布状态，从而提高清选质量，开展了对脱出物分布的试验研究。在试验过程中，由于多方面原因，能实测的数据是有限的，如何从这些有限的数据中找出规律性来，是需要研究解决的重要问题。为了解决这个问题，前人开展了许多相关研究。邵维民等根据优化试验方案测定了脱出物中子粒和杂余沿脱粒滚筒轴向的分布曲线口；李耀明等根据正交试验对复脱混合物的子粒和杂余的分布进行了轴向分布测定，测定予它们的质量分数和累计质量分数；衣淑娟等在两种脱粒分离装置的对比试验中，用数据处理系统对采集的数据进行拟合，得出了脱出物沿脱粒滚筒轴向和周向分布规律的回归方程。以上研究均在二维平台上进行，其轴向（或径向）某的数据只能代表该脱粒滚筒宽度方向（或轴向）的总和，而宽度方向（或轴向）某脱出物的数值就不得而知。因此，有必要开展三维分布模型的研究，以了出物在整个分布平面上任一点的数值。
l三维分布模型创建
1.1扩大数据方阵
以某水稻联合收割机脱粒试验所测数据为例，在脱粒滚筒轴向长（方向）、径向宽方向的脱出物分布面积上，测得5×8=40个脱出物量值数据（方向），要作三维空间曲面分析，即值随、变化的关系式则数据不足，因此必须补充相近数据。为此，采用了数字信号处理系统中的“样条插值”法，将5×8数据扩充为21×21的数据方阵（即和方向各有个数据）。
1.2数值的傅利叶变换
分析5×8个原始数据方阵，找出有代表性的和典型截面，并在这两个截面内，对采用样条插值扩充后数据方阵的和截面的数据分别作离散余弦傅利叶变换。离散余弦傅利叶变换性好、系数集中，通常只要选用～个变换系数即可表达该数列的特征。变换系数确定之后，再对采用样条插值后的和截面的数据分别作傅利叶逆变换，即可确立值同时随和变化的关系式。
1.3三维分布模型建立
如何求得曲面的数学描述，即值随、值同时变化的相关关系，先求个数值在～之间的纯数值21×21方阵。一个是以值随值变化的离散余弦傅利叶反变换关系式为基础求得的，用来和值随值变化的离散余弦傅利叶反变换关系式相乘，把值对值的影响扩充至全曲面。另一个数值方阵以值随值变化的离散余弦傅利叶反变换关系式为基础求得，用来和值随值变化的离散余弦傅利叶反变换关系式相乘，把值对值的影响扩充至全曲面。再把这个已经扩充至全曲面的离散余弦傅利叶反变换关系式相乘后再开方，即求得值随、值同时变化的相关关系。三维分布模型的建立，即是求解值同时随、变化的规律。其实质是值随变化的关系式后和随变化的关系式相乘后开方。本文处理的数据量是21×21的方阵。
2脱出物各成分的分布模型
脱出物及其中的子粒分布物理模型；脱出物及其中的子粒分布数学模型如式、式、式所示。
将、值及其它各数值和系数代入式和式，即可求得不同脱粒滚筒的和，进而可以用式求得各测点的值。
结论
a．利用有限的测定数据，通过数字信号处理系统的“样条插值”扩大建立数据方阵，经傅利叶正、反变换后，可建立脱出物及其中的子粒三维分布数学模型。将代表筛面的值和值的数据代入后，可分别求得脱出物及子粒的分布数据值。
b．经联合收割机脱粒装置脱粒后，分离到振动筛上的脱出物及其中各成分的分布优劣，将影响清选质量。脱出物及其中的子粒三维仿真分布模型的建立，为改善脱出物各成分的分布提供了理论依据，从而有利于提高联合收割机的作业性能。
陈霓（金华职业技术学院机电工程学院，浙江金华）
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