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动态称重牛奶使用：奶牛步行集总参数模型

德拉甘A，乔治B

15，海罗亚，21000诺维萨德，塞尔维亚和黑山

研究中心，农业工程，巴伐利亚州研究中心科研中心，海峡36，85354弗赖辛，德国

2003年6月13日到2003年10月27日收到，2004年3月1日收到。 阐述了奶牛的动态称重，一个简单的物理数学模型即模拟描述奶牛步行，四条腿的牛运动系统简化为俩个腿的系统，该模型的输出，这是一头牛的地面力量脚，取决于步行速度和体重。被开发的模型为体重使用了决心，母牛横渡了a走通过秤，2%的精度比在动物穿越拥挤的情况下，可以实现静态测量体重平台。

2004..Elsevier公司版权所有。 关键词：动态称重，建模。 1.介绍。

奶牛养殖发展到自动化生产系统。目的是充分，每个饲喂挤奶为了降低生产成本的过程自动化和最大化奶牛产奶量。动态称量是牛的此系统的重要环节。在运动中不停地动物运动。他离开挤奶后称重小客厅挤奶过程的连续性和更小的变化的由于感兴趣的是一天的同意时间测量时的体重，在地面部队，牛的通道拱门式秤上记录。拱门式秤。

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0168-1699年1￥--请参考前面事 2004Elsevier公司保留所有的权利 D.cveticaninwencll/计算机和电子在农业44（2004年）63-69

设计和体重的测量方法已被描述由filby等和佩普等。他们是基于过滤测力信

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号和平均或记录相关值信号的峰值。然而，对于快速过路的称重平台，以及平台上

的动物拥挤，这些方法产生了不能用有效的结果。在这里介绍的工作，是牛运动过程中产生

的地面部队通过可以模拟牛运动的数字模型分析。我们的目标是查找产生的任何行走的速度和身体脚，总结部队的值大众。模型用于确定横过拱门式的牛体重秤。目标是增加情况下快速动态称重精度跨越平台。

2.造型的牛运动

集中参数模型创建类似于简单的人体运动模型。亚历山大，加西亚和托德中所述假设是四条腿被视为步行被假定为活动腿的旋转围绕和髋关节周围的被动腿的旋转。这种系统的物理模型是倒立的摆组成的链接栏和其一端，连接到大规模和一个驱动器的电机点费洒吧点质量刚性条形图。围绕2个旋转。从而简化了动物的议案链接，一个在水平地面和其他在点大规模。点大规模M是身体质量的动物，而两条腿的大规模m和长度l。移动酒吧的扭矩t1和t2代表腿的肌肉行动。角度和条形图的位置。控制器跟踪所需的输入的角度的旋转酒吧。从—到+联动腿移时执行完整的步骤。如在走每一步都和活跃的腿开关会变成被动的角更改他们的名称，这样A变成B，反之亦然。系统具有俩个自由度和拉格朗日微分方程的议案

d/dt*?Ek/?θ—?Ek/?θ+?Ep/?θ=T1 （1） d/dt*?Ek—?Ek/?φ+?Ep/?φ=T2 （2）

其中，T1和T2扭矩酒吧，Ek是动能

Ek=(2/3ml2+1/2ml2)θ2+1/6ml2φ2+1/2ml2cos(θ+φ)θφ （3） EP是系统的势能

Ep=mg1/2lcosθ+Mglcosθ+mg(lcosθ-1/2lcosφ) （4） Dcveticanin,G,wencll/计算机和电子产业在农业44（2004）63-69 代3和4到1和2微分方程模型的cowwalking是 (4/3+M)l2θ+1/2ml2cos(θ+φ)φ-1/2ml2φ2sin(φ+θ)-gl(3/2m+m)sinθ=T1 (5)

1/2ml2cos(θ+φ)θ+1/3ml2φ-1/2ml2θ2-sin(θ+φ)+mg1/2lsinθ=T2

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(6)

在系统上行走的模型时力解耦模型，模型载列于图和地面部队的FN垂直和水平金融时报获许Ft=m(xc1+xc2) (7)

66 Dcveticanin.Gwencll/计算机和电子在农业44（2004）63-69

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Fn=m(yc1+yc2)+g(M+2m) (8)

where xC1 = (1/2)sinθ , xC2 = 1sin θ + (1/2)sin ?, yC1 = (1/2)cos θ, yC2 = 1cos θ- (1/2)cos φ.最初的条件就是假定的酒吧的角位置与上一步的结束相对应。如在非弹性丢失动能一只脚与地面应该是酒吧的速度的位置影响都为零。模拟计算中牛插入的步行的想法是物体的质量，腿，最大角度摆动腿的长度和百栋的频率。行走速度成正比的力产生的足量。物体的质量酒吧是12%的体重，根据选择已知的牛身体比例部分

3.动态称重

直言是在敦弗赖辛在德国的实验农场上完成的。力的秤的平台在

cowstrideswas期间录的速度100个样本、s在标准的PC和处理。该平台是2.3米0.8米宽，穿越规模的时间，被处理与集中参数模型是根据3s。穿越时间较长，可以视一动不动地称重。在这些情况下，每一脚发了大约2个步骤因此，录的最少的2个冲动的平台。这些实验是完成对228.567.585.600.618.633.700.723.762体重与10头牛和860公斤。牛奶的动态称重前进行加权计算静态。每种动物是权衡后离开挤奶。后横过规模发送到animalwas挤奶客厅和允许每次跨规模。3个动态重量测量完成了每一种动物。目标是发现未知的频率震荡和模型的质量通过比较从实

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验与计算的最大和最小力。一对这2个参数执行的优化，以便找到最小的区别计算与实测的部队之间。

力信号和离，匹配力计算及模型部分参数进行调正，以产生一种力量曲线相当于力信号的选定部分。所选的质量的模型从优化代表重达动物的体重。良好的匹配的测量和曲线的理想牛的某些部分只取得了力计算假设模型中的运动。

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表1 静态测量的体重和身体重量估计错误

体重 558 567 585 600 618 633 700 723 762 860 误差 0.9 1.1 0.8 1 1 1.3 0.9 0.5 1.1 1.3

最大体重误差1.8 1.6 0.9 1.2 1.5 1.9 1.3 1.3 1.1 1.5 1.7

平局误差 2.9 3 2.4 2.5 2.4 3.1 2.7 2.6 2.2 2.9 4.结果

表1显示体重预测与lumpedparameter%的绝对的错误模型和简单信号平均。体重象征着与BW和信号与SA平均，秤渡0.95和男性花2.97s之间不等，绝对的平均误差计算出身体的重量相对于静态测量的一个是1%而最大的绝对错误是低于2%。

在称重平台走路速度，没有任何对精度的影响结果。模型并没有显示同样的好结果，为案件奶牛后跟时彼此快速连续规模，在这些情况下未处理数据。力信号的简单平均估计体重平均精度2.7%结果取决于穿越秤持久。快速较慢的穿越制作

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更好的身体重量估计比速度跟快。 5.结论

牛运动的集中参数模型可应用于动物的体重，如果动物分别跨平台使用awalk通过秤时识别。它可以雇佣到单独的动物退出由于回转挤奶美容院的农场上。该方法显示精度更高平台快速跨越比简单的力信号。 鸣谢

动态称重的奶牛项目是由巴伐利亚州研究资助农业中心。我想多谢敦实验场工作人员他们耐心和合作

参考

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加西亚。M，查特吉A，瑞纳，科尔曼，1998年。最简单的走的模型：稳定，复杂额结垢，生物力学的工程学120，281-288学报。

Peiper,V.M,鹅蛋荔枝，保华，巴拉克，M，maltz,E,1993年。自动称重的奶牛。农业杂志工程研究56，13-24.任任，J.，降压，N.L.，斯帕尔，J.，降压，N.L.，斯帕尔任，J.，降压，N.L.，斯帕尔，唱片有限公司，1992年。动态加权测井系统的奶牛。交易 ASAE 35，719-725.

托德，D.J.，1985年。步行机： 简介行走机器人。便页上，伦敦。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pur8.html