联合收割机在进行田间作业时,受作业环境恶劣、前进速度不稳定以及谷物状态等因素的影响,喂入量会产生较大波动从而导致收割机脱粒分离装置发生堵塞故障。堵塞故障的发生会降低整机收获效率,严重时还会损坏关键零部件,给农户带来经济损失。因此,研制一套能够对脱粒分离装置进行运行参数监控、堵塞故障诊断和预防堵塞的系统具有重要意义。本文从脱粒分离装置的堵塞机理入手,结合脱离分离装置堵塞故障诊断技术要求,以纵轴流脱粒分离装置为研究对象,实现了运行状态信息的数据采集,堵塞故障诊断以及预防堵塞等功能,主要研究内容如下:1)分析和总结了纵轴流脱粒分离装置发生堵塞故障的原因和排除方法。纵轴流脱粒分离装置发生堵塞故障原因复杂,仅依靠单一转速传感器进行监控不能满足对堵塞故障的精确判断,也不利于防止堵塞故障的发生,本文提出了一套以霍尔转速传感器、振动加速度传感器、扭矩传感器、角度传感器多传感器融合的纵轴流脱粒分离装置堵塞故障监控系统。2)以脱粒滚筒导流板为研究对象,设计了以步进电机为驱动可自动调节角度的防堵塞装置。选择STM32F103C8T6作为监控系统的主控芯片,对系统所需传感器进行了选型并对信号接收电路进行设计,传感器包括霍尔转速传感器、加速度传感器、角度传感器、扭矩传感器,选择ESP8266无线通信模块进行上下位机的通信,最后对蜂鸣报警器和电源电路进行了设计。3)对纵轴流脱粒分离装置监控系统的上下位机软件以及堵塞故障诊断模型进行了设计。设计了各传感器数据采集、传输、储存软件,以C#开发了上位机程序可以实时接收、显示脱粒装置运行数据,并控制导流板运动。针对纵轴流脱粒分离装置堵塞诊断分类的要求,提出一种基于改进麻雀搜索算法改进支持向量机（HSSA-SVM）堵塞故障诊断模型,该模型以脱粒分离装置运行参数为输入,可以输出不同运行状态下脱粒分离装置的堵塞情况。4)通过代理模型结合多目标优化算法对脱粒分离装置运行参数进行了优化。利用离散元分析软件对水稻籽粒和短茎秆的运动状态进行模拟分析,以仿真数据为基础,建立脱粒分离装置的损失率和物料流通率HSSA-SVR代理模型,利用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对此代理模型进行参数优化,最后得到损失率和物料流通率多目标问题的Pareto解集及脱粒分离装置的最佳运行参数。5)搭建了纵轴流脱粒分离装置堵塞故障测试平台并进行了台架试验。将导流板调节装置与传感器安装至收割机中,以皮带输送器模拟田间运行,开展台架试验共获得46组试验数据。选取34组数据作为训练集,对脱粒分离装置堵塞故障诊断模型进行训练,以剩下12组数据作为测试集进行测试,得到诊断模型在测试集上准确率为100%。选取损失率最低时的最优参数组合即滚筒转速1032r/min,导流板角度29°,喂入量1.4kg/s,进行了台架试验,验证得到脱出物含杂率为35.72%,损失率为0.33%,且监控系统没有发生堵塞报警。