• 2013年第44卷第4期文章目次
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    • >车辆与动力工程
    • 基于六自由度传动系模型的自动变速器起步仿真

      2013, 44(4):1-7. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.001

      摘要 (4161) HTML (0) PDF 1.01 M (2014) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了装备电控机械式自动变速器车辆的起步过程。基于实车传动系各主要部件的惯量、刚度、阻尼等扭振参数,建立了六自由度车辆传动系动力学模型,在考虑变摩擦因数和干式离合器从动盘波形弹簧非线性压缩特性的条件下,根据加速踏板开度分别控制节气门开度变化率和离合器压盘接合行程量及接合速度,维持发动机恒转速起步。通过仿真,验证了该起步控制方法的可行性,得到了考虑传动系扭振因素的起步过程离合器传递转矩与冲击度,仿真结果更加接近于实际情况。

    • 电控机械式变速器控制系统UML建模与实现

      2013, 44(4):8-14. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.002

      摘要 (4047) HTML (0) PDF 960.30 K (2149) 评论 (0) 收藏

      摘要:引入面向对象的分析方法,采用统一建模语言 UML 对电控机械式变速器控制系统的功能、对象结构、行为和活动以及实现方式等建立了一整套模型。UML 模型经过适当转换,可以基于量子平台实现从模型到代码的自动生成。该方法在开发、维护和代码重用等方面较传统的前后台系统开发模式具有明显优势。

    • 拖拉机液压机械无级变速器速比匹配设计与实验

      2013, 44(4):15-20. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.003

      摘要 (4516) HTML (0) PDF 940.12 K (3431) 评论 (0) 收藏

      摘要:液压机械无级自动变速器能够根据拖拉机作业模式的差异,实现不同作业模式下发动机转速、转矩的匹配。将液压机械前进区段设计为等比四区段,各区段传动公比φ为1.88,纯液压区段用于拖拉机低速爬行作业以及起步。基于液压机械换段等比传动的连续性,对各区段齿轮的参数以及传动比进行设计,并对变量泵和定量马达的匹配进行选型。加载实验中模拟拖拉机不同作业模式的负荷,进行了液压机械各区段下的发动机最佳经济点的速比匹配。验证了变速箱在各区段之间的平稳换段以及拖拉机平稳加速的连续性响应。

    • 整车防抱死制动系统台架检测与道路对比试验

      2013, 44(4):21-26. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.004

      摘要 (3642) HTML (0) PDF 1.02 M (2136) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于汽车防抱死制动系统整车性能检测的需要,提出了一种室内试验台架检测方法。该试验台检测系统主要由路面附着系数模拟装置、车辆运动惯量模拟装置、测控系统、数据采集系统等组成。在相同工况下对同一辆车进行ABS台架与道路对比试验,结果表明,该汽车ABS台架检测方法能够真实地模拟汽车在道路上的运行工况;台架检测结果中的关键技术参数与道路试验相应参数误差小于5%,证明了该ABS台架检测方法的有效性。

    • 液压变压器控制挖掘机动臂油缸动态分析

      2013, 44(4):27-32. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.005

      摘要 (4638) HTML (0) PDF 951.08 K (2006) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用液压摆动马达直接控制配流盘旋转的斜盘柱塞式新型液压变压器构造了挖掘机动臂液压系统。针对挖掘机的液压油缸在实际工况中要承受2个方向的负载且负载变化频繁剧烈的问题,将动臂油缸无杆腔与压力共轨高压端相连通,建立了所提出系统的数学模型,并将试验中采集到的挖掘机实际工作过程中动臂油缸的负载数据作为模型的输入;在分析了液压变压器控制角的合理工作范围并提出增加压力反馈回路的控制策略后,对系统的速度响应进行了分析。结果表明提出的动臂系统可以较好地跟踪速度目标信号,在变负载情况下鲁棒性强,从而可以满足工程实际需要。

    • 基于多特征自适应融合的车辆跟踪方法

      2013, 44(4):33-38. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.006

      摘要 (3565) HTML (0) PDF 1.51 M (1801) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种新的自适应多特征融合跟踪算法。该算法采用多项式近似与中心差分方法实现建议分布函数的优化处理,通过扩展卡尔曼滤波器在采样粒子集中融入最新的量测信息,较好地克服了粒子权重退化问题;同时,为克服乘性与加性融合算法的缺陷,采用自适应多特征融合方法,将目标汽车静态和动态互补特征作为观测信息,在新算法的框架内进行自适应融合跟踪。实验结果表明,该方法有效提升了不同环境下车辆跟踪系统的精确性和鲁棒性。

    • 基于动态图像阈值的智能车辆路径导航

      2013, 44(4):39-44. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.007

      摘要 (4030) HTML (0) PDF 1.18 M (2239) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用机器视觉技术进行智能车辆车道路径识别时,其识别效果易受光照等外界因素的影响。考虑到条带状的导航路径在获取的路径图像中的宽度应该在一个固定范围内,可以根据使用某一图像阈值识别路径后该路径的横向宽度判定先前使用的阈值是否适合,并进行相应调整,从而获取到适合各种环境的动态阈值。在给出动态图像阈值的获取流程及实现方法的基础上,对智能车辆车道路径识别和跟踪系统进行了软硬件设计,并进行实车道路试验。试验结果表明,与一般最优阈值算法相比,提出的动态阈值方法能够在各种光照条件下,尤其是强光照下准确地识别导航路径,且路径跟踪具有较好的精确性和鲁棒性。

    • >农业装备与机械化工程
    • 基于遗传算法的穴盘苗自动移钵路径优化

      2013, 44(4):45-49,26. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.008

      摘要 (4468) HTML (0) PDF 1.04 M (2235) 评论 (0) 收藏

      摘要:设施农业钵苗培育中,穴盘里不健康钵苗剔除后进行补种作业是一个重要环节。自动移钵路径是指末端执行器自原点出发,从移栽穴盘中逐一抓取健康钵苗补种到目的穴盘,直到完成回到出发点。该移钵路径问题与旅行商问题(TSP)具相似性,目标函数均为总路径长度,但其约束条件也具有特殊性。基于遗传算法提出了一套适合求解移钵路径优化问题的模型算法,并对算法的有效性进行了典型算例分析。模拟结果表明该算法得到的优化路径长度较常规采用的固定顺序路径长度要优,移栽完50株钵苗优化幅度8.5%以上,路径缩短3.7m以上,平均运算时间0.65 s。算法使得移钵路径得到了优化,且满足移钵机器人实时性要求,移栽效率进一步得到了提高。

    • 喷杆喷雾机机架动态特性分析与减振设计

      2013, 44(4):50-53,20. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.009

      摘要 (4285) HTML (0) PDF 1018.95 K (2359) 评论 (0) 收藏

      摘要:在Pro/E中建立了喷杆喷雾机机架的三维模型,在Hypermesh中建立了机架的有限元模型,并导入到ANSYS中进行了自由模态分析,并通过模态实验分析了机架的振动特性并验证了有限元模型的准确性。结合模态分析结果,分析了外部激励对机架动态特性的影响,发现发动机1、2阶往复惯性力的频率会导致机架共振。通过谐响应分析得到机架的振动情况,提出了避免机架与发动机共振的方案,对比了减振前、后的机架位移响应幅值。结果表明,安装橡胶减振元件后机架的动态特性得到明显改善,提高了整机的操纵舒适性。

    • 雾滴在水稻叶片上的沉积部位分析与显微试验

      2013, 44(4):54-58,76. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.010

      摘要 (5121) HTML (0) PDF 1.13 M (2125) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对农药雾滴难以在水稻叶片上沉积持留的问题,以叶片显微结构为基础研究了药液在水稻叶片的主要沉积部位。采用扫描电镜法观察研究了两种水稻品种在分蘖期、孕穗期叶片正、反面的显微结构,并对结构性状作了数据统计分析,测得球粒状乳突直径为1.5~4.2 μm, 而钩毛高度在70.4~154.5 μm,其尺寸差异很大并且单位面积上乳突数量较多。以水稻叶片湿润性理论分析为基础,推导了雾滴临界脱落直径。依据水稻叶片不同表面微结构上农药雾滴的脱落直径,推断农药雾滴在水稻叶片上主要沉积部位为硅化木栓带的钩毛。通过滑石粉悬浮液喷雾试验及扫描电镜法,验证了农药雾滴主要沉积在水稻叶片的硅化木栓带并且在钩毛上最稳定。

    • 果园喷雾机喷雾量垂直分布测试系统

      2013, 44(4):59-63. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.011

      摘要 (4277) HTML (0) PDF 1.07 M (2079) 评论 (0) 收藏

      摘要:按照风送式喷雾机国家标准规定的试验方法,设计了果园喷雾机喷雾量垂直分布测试系统。测试系统采用V型槽式集液装置和排放系统。测试系统能自动完成数据的采集、计算和处理,实现了测试过程的自动化,能够准确获得喷雾机垂直喷雾流量分布情况。实验结果表明:喷雾压力增大使喷雾流量增加,但对喷雾药液分布均匀性没有明显影响;提高喷雾机驱动电动机的转速,增加风速,能够使垂直方向上药液分布更加均匀,提高垂直喷雾均匀性。测试系统能够获得喷雾机在垂直方向上的喷雾量分布特性。

    • 2BMFJ-3型麦茬地免耕精播机防堵装置

      2013, 44(4):64-70. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.012

      摘要 (3969) HTML (0) PDF 1.08 M (2400) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对黄淮海一年两熟地区小麦机收后地表残留的秸秆量大且根茬过高,致使免耕播种下茬作物时易发生堵塞的现象,设计了一种用于麦茬地免耕精播机的防堵装置。为确定该装置合理的结构与作业参数,采用三因素三水平正交试验方法进行了优化试验,得到最优参数组合:机组作业速度4.5 km/h、清秸覆秸刀齿排布4-3-4、刀轴转速400 r/min。田间试验结果表明,当清秸覆秸刀齿切茬深度为20~30mm时,防堵装置土壤扰动量为63%~76%,防堵效果好,能够创造良好的种床,提高播种质量。

    • 智能烟草定量穴施追肥机

      2013, 44(4):71-76. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.013

      摘要 (3841) HTML (0) PDF 922.06 K (2086) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种基于对射型红外光电传感器和单片机控制的智能烟草定量穴施追肥机。该追肥机在发动机牵引下前进时,先由传感器检测装置中的20对对射型红外光电传感器检测出烟株中心位置和直径,再由单片机决策出最佳追肥点,控制鸭嘴完成自动化定量穴施追肥。试验表明:传感器检测装置检测准确率达99%,追肥准确率达97%,烟苗损伤率小于2%。

    • 液态施肥机液肥分配器凸轮运动学分析与仿真

      2013, 44(4):77-82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.014

      摘要 (4772) HTML (0) PDF 1.30 M (2234) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用 Visual Basic 6.0 软件对液态施肥机全等椭圆齿轮行星系扎穴机构喷肥针尖点的运动学方程进行编程,获得针尖点位置的y分量图像和静轨迹。然后根据喷肥针入土时的施肥要求和分配器工作原理,确定分配器凸轮各阶段的运动角和分配阀阀芯的运动规律,并选定阀芯行程为10mm。在VB中编程获取凸轮的轮廓曲线并进行其压力角和曲率半径验证,运用Pro/E软件对凸轮和分配器进行三维建模和运动学仿真,得到阀芯在一个运动周期内的位移、速度和加速度图像。通过试验对此装置的每次施肥量进行测定,结果表明每次施肥量达到要求,所设计的凸轮符合工作要求。

    • 悬挂农具作业动力学参数田间实时测试系统

      2013, 44(4):83-88,82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.015

      摘要 (3964) HTML (0) PDF 1.09 M (2621) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足农业机械研制过程中对多个动力学参数实时测试的需要,在分析其他测试装置及原理的基础上,将三销求和电路及测力销装置与农机通用的三点悬挂机构有机结合,研制出三点悬挂式测力装置。以LabVIEW为开发平台,针对所选传感器的特点,开发出大功率(150kW以上)农机具动力学参数田间测试系统,实现农机具的位移、动力输出轴转速和扭矩、输出功率、打滑率、水平牵引力以及油耗等参数的实时测试,研制出CTM-5000型悬挂农机具田间综合测试系统,分析了系统误差产生的根源,并找出消除误差的措施。以拖拉机前、后配套农机具为试验对象进行了田间试验,在室内与现有类似测试系统进行了比较验证,试验运行和验证结果表明本系统测量数据可靠,操作方便,体现出其设计的合理性和优越性。

    • 整秆式甘蔗联合收获机断蔗尾机构

      2013, 44(4):89-94,107. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.016

      摘要 (4539) HTML (0) PDF 1016.82 K (2132) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用甘蔗茎秆尾部机械强度显著低于中部和基部的特点,设计了一种断尾机构。甘蔗通过该机构时5~6片青叶及其紧密包裹着的尾部可以被折断。分析了其工作原理并通过四因素三水平正交试验研究输入输出滚筒转速、断尾滚筒转速、断尾滚筒中心距和断尾滚筒上、下弹性条相对安装位置等因素对甘蔗断尾效果的影响。试验结果表明,试验条件下最优的断尾参数组合为:输入、输出滚筒转速250 r/min,断尾滚筒转速550 r/min,断尾滚筒中心距300 mm,断尾滚筒上、下弹性条相对安装位置角-20°。该断尾机构在蔗茎生长点以下4~6节位置断尾的最佳断尾率为63.3%,断尾平均长度为212 mm,标准差为57 mm,符合农艺的要求。

    • 多滚筒脱粒分离装置试验台

      2013, 44(4):95-98. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.017

      摘要 (4450) HTML (0) PDF 940.97 K (2262) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究多滚筒脱粒分离装置的脱粒分离性能,设计了多滚筒脱粒分离试验台。该试验台采用模块化结构,可组合成多种形式的脱粒分离装置,同时以工控机和信号采集卡为控制系统核心,用VC++编写测控软件对工作部件的转速、扭矩、功率等参数进行实时采集、显示、处理和分析,获得在不同工况下的脱粒分离性能指标。在多滚筒脱粒分离试验台上对横轴流三滚筒脱粒分离装置进行了试验。该试验台能模拟和再现多滚筒脱粒分离的全过程。

    • >农业水土工程
    • 正三角形组合喷灌均匀度计算方法

      2013, 44(4):99-107. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.018

      摘要 (3909) HTML (0) PDF 1.02 M (2962) 评论 (0) 收藏

      摘要:喷灌均匀度是衡量喷头水力性能和喷灌质量的重要指标,为研究雨量筒取样间距、计算网格点间距以及插值方法对喷灌均匀度计算结果的影响规律,利用雨量筒径向间隔为1 m和2m的Nelson R33型喷头无风喷洒试验数据,取1 m和0.5 m的计算网格点间距,采用线性插值、立方插值、三次样条插值的两次插值法、距离插值法和平面插值法计算了克里斯琴森均匀度。结果表明,采样间隔1 m比2 m计算出的均匀度小1.3~3.4个百分点;计算网格点间距越小,喷头组合均匀度越大,但相差都小于1.2个百分点。采用线性插值、立方插值、三次样条插值的两次插值法和距离插值法,喷灌组合均匀度计算结果非常接近,但平面插值法计算结果的差异较大。均匀度影响因素正交试验的方差分析结果表明,雨量筒采样间距、计算网格点间距、插值方法对均匀度的影响依次降低。

    • 基于多年降雨资料的作物灌溉制度多目标优化

      2013, 44(4):108-112. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.019

      摘要 (3728) HTML (0) PDF 905.70 K (2307) 评论 (0) 收藏

      摘要:在非充分灌溉制度条件下,基于农田水量平衡模拟模型和作物产量计算模型并考虑随机降雨的影响,以灌溉日期和灌溉水量为决策变量,将多年作物相对产量均值最大、多年作物相对产量方差最小以及作物全生育期的总灌溉水量最小作为优化目标,建立了能够同时对灌溉日期和灌溉水量进行优化的多目标优化模型。以玉米的非充分灌溉制度优化为例用上述模型及算法进行了计算分析,并与典型年法得到的优化结果进行了对比,结果表明:基于多年降雨资料的优化灌溉制度具有较强的适应性和鲁棒性,可以避免由于灌溉日期安排不合理而导致的减产或绝收问题。

    • 6种文丘里施肥器吸肥性能比较分析

      2013, 44(4):113-117,136. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.020

      摘要 (4622) HTML (0) PDF 929.65 K (3643) 评论 (0) 收藏

      摘要:对北京地区微灌常用的6种文丘里施肥器进行了试验,在理论分析的基础上结合相关数据,建立了6种文丘里施肥器吸肥量、入口流量、临界流量和临界压差的回归模型并进行了比较分析。结果表明:进、出口压力直接影响了施肥器的吸肥量和入口流量,施肥器YR、RF对压力波动等不利工况较敏感,而AD系列和NF则更能适应波动的工作压力环境。NF和AD-1等临界压差小,工作区间大;而RF和YR工作区间小,只有临界压差达到进口压力1/2以后才可正常吸肥。文丘里施肥器的结构对其水力性能影响较大。

    • 残茬覆盖地表空气动力学粗糙度变化规律

      2013, 44(4):118-122. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.021

      摘要 (4261) HTML (0) PDF 905.12 K (2047) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用移动式风蚀风洞对燕麦留茬覆盖农田空气动力学粗糙度进行了测试与分析。结果表明,空气动力学粗糙度在给定风速下随残茬覆盖宽度增大而增大,下风向地表风速较上风向风速有所降低;当残茬覆盖宽度达到5m后,地表的空气动力学粗糙度出现一个极值,此后随覆盖宽度的继续增加,其空气动力学粗糙度增幅微弱;空气动力学粗糙度随着摩阻风速的增大而增大,其增幅大于摩阻风速的增幅,说明宽度适宜的残茬覆盖地表能消弱侵蚀力,在空气动力学粗糙度和摩阻风速两因素中,空气动力学粗糙度的变化对侵蚀力的影响更显著。

    • >农业生物环境与能源工程
    • 牛粪高效厌氧发酵技术

      2013, 44(4):123-126,151. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.022

      摘要 (4046) HTML (0) PDF 997.97 K (2935) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高牛粪厌氧发酵的产气效率,采用牛粪发酵前固液分离和分离液中添加猪粪进行混合发酵两种方法。结果表明,对牛粪进行发酵前固液分离,降低了物料的粘度,利于微生物的传质。在牛粪分离液与稀牛粪的对比发酵试验中,分离液较稀牛粪产气量提高32.68%,甲烷产率也有较大幅度提高。牛粪分离料液和猪粪按一定比例混合可获得较好的产气效果,在试验中总固体(TS)质量分数为10.49%的混合料液产气过程稳定,产气周期相对较短,累计产气量最大为59.8 L,比TS质量分数为8.00%猪粪组提高了26.24%,比TS质量分数为8.54%混合料液组提高了43.51%。研究表明牛粪分离液与猪粪混合TS质量分数为10.49%时,可以取得较好的产气效果。

    • 生物质流化床气化反应过程数值模拟

      2013, 44(4):127-130,183. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.023

      摘要 (3791) HTML (0) PDF 965.68 K (2101) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了二维生物质流化床气化炉模型,模型包括气相质量、动量和能量守恒,热解过程动力学采用一步反应模型,气固均相与非均相反应采用物质输送模型,重点考察了颗粒在炉内的运动和热解气化过程,分析了温度和当量比对燃气组分的影响,并对模拟结果与实验结果进行对比验证。结果表明:颗粒在炉内的运行时间约为2.15 s,0.8 s左右时颗粒进入稳定的流化环境;CO2和CH4摩尔分数沿y轴方向逐渐将低,而CO和H2摩尔分数沿y轴方向不断增加。在不同温度和当量比条件下,模拟所获得的H2、CO、CH4和CO2摩尔分数与实验结果具有良好的一致性。

    • 灼烧方式对稻壳灰形貌特征和成分的影响

      2013, 44(4):131-136. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.024

      摘要 (3879) HTML (0) PDF 1.34 M (2852) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过改变灼烧温度和停留时间,研究了不同灼烧方式下稻壳灰形貌特征和成分的变化规律。采用先低温后高温灼烧方式可得到含碳量较低的稻壳灰,不同的灼烧方式形成的稻壳灰颗粒的微观形貌特征不同,直接高温燃烧成灰粒径明显大于其他方式成灰粒径。灼烧温度低于575℃制取的稻壳灰中主要成分是非晶型的SiO2,而灼烧温度达到815℃制取的稻壳灰均有明显的SiO2晶体存在,采用先低温后高温的灼烧方式,稻壳灰中钾的含量低于其他灼烧方式。

    • >农产品加工工程
    • 农畜产品品质安全高光谱无损检测技术进展和趋势

      2013, 44(4):137-145. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.025

      摘要 (4842) HTML (0) PDF 939.67 K (2877) 评论 (0) 收藏

      摘要:高光谱成像技术作为光学无损检测的一种新技术在农畜产品品质安全检测中被广泛关注和应用。综述了高光谱无损检测技术的研发现状。在果蔬品质安全检测上,高光谱成像技术可用于组成分分析、食用指标测定、质量分级评定等内部品质检测和外部形态特征识别、表面缺陷及污染物检测、冻伤检验等外部品质判定,以及农药残留、致病菌污染等安全评定。在生鲜肉检测应用方面,包括营养品质的组成成分分析、食用品质如嫩度、大理石花纹、新鲜度等指标评价以及生鲜肉在微生物污染等安全品质的评定。分析了高光谱无损检测技术的现状及问题,并针对目前农畜产品无损检测的发展趋势进行前景展望。

    • 生鲜猪肉主要品质参数无损在线检测系统

      2013, 44(4):146-151. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.026

      摘要 (4569) HTML (0) PDF 960.20 K (2216) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于可见近红外光谱技术,设计了生鲜猪肉品质无损在线检测装置。介绍了该系统的工作原理、工作过程、硬件组成及软件系统功能。系统硬件包括光谱信息采集装置、样品传送单元、位置检测单元、控制单元和计算机等。基于Delphi和Matlab语言开发了与PC硬件和Windows XP软件环境兼容的光谱信息自动采集和实时处理的无损在线检测软件系统。该系统可实现生鲜猪肉样品光谱数据的自动采集、光谱数据的在线处理、样品品质参数的在线预测与检测结果的在线显示。将该系统用于生鲜猪肉水分含量的在线检测。结果表明,该在线检测装置检测精度高、可靠性好,可用于肉品主要品质参数的无损在线检测。

    • 弹性材料后屈曲形变参数和弹性模量测定仪

      2013, 44(4):152-156. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.027

      摘要 (3740) HTML (0) PDF 1.01 M (1783) 评论 (0) 收藏

      摘要:弹性材料后屈曲形变参数和弹性模量是表征材料力学特性的重要参数。为了提高弹性材料后屈曲形变参数测定精度和自动化程度以及与弹性模量同时测定,并实现测定仪微型化,综合人机交互技术、PLC控制技术、直线步进电动机驱动技术、扫描技术、力测量技术和计算机图像处理技术,开发了弹性材料后屈曲形变参数和弹性模量综合测定仪,实现了基于图像处理技术的弹性材料后屈曲形变参数与弹性模量同时测定,也适用于干制直条型食品抗弯能力的评价。考核性实验表明开发的测定仪是可行、可靠的。

    • 棓酸丙酯处理对采后龙眼果实的保鲜效应

      2013, 44(4):157-162. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.028

      摘要 (4449) HTML (0) PDF 986.42 K (1780) 评论 (0) 收藏

      摘要:探讨了棓酸丙酯处理对采后龙眼果实保鲜效应的影响。采后龙眼果实用浓度为5 mmol/L的棓酸丙酯浸泡20 min,以蒸馏水处理的果实为对照,果实晾干后用0.015 mm厚的聚乙烯薄膜袋密封包装,在(15±1)℃下贮藏。贮藏期间测定果实采后生理、品质和保鲜效果等指标的变化。结果表明:与对照果实相比,棓酸丙酯处理可有效降低龙眼果实呼吸强度,延缓果皮细胞膜相对渗透率升高,保持较高的果肉总糖、蔗糖、维生素C等营养成分含量和果皮叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量,降低龙眼果皮褐变指数和果肉自溶指数,提高果实好果率。在(15±1)℃下贮藏6 d时,棓酸丙酯处理的龙眼果实好果率为85%,而对照果实只有72%。因此认为,浓度为5 mmol/L的棓酸丙酯浸泡20 min可有效延缓采后龙眼果实衰老、提高龙眼果实贮藏品质和保鲜效果。

    • 基于品质评价的玉米微波灭霉工艺参数选择

      2013, 44(4):163-170. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.029

      摘要 (3743) HTML (0) PDF 903.96 K (1635) 评论 (0) 收藏

      摘要:测定了不同微波条件处理的玉米样品关于种子品质和加工品质的13项品质指标,采用隶属函数法对各项指标数据进行转换,通过因子分析法对玉米品质进行综合评价,在此基础上选择最优的玉米微波灭霉工艺参数。结果表明,隶属函数法同时考虑到玉米品质指标对评价体系的正、负影响,采用该方法转换的数据适于因子分析;经因子分析提取出影响玉米品质评价的4个公因子依次是生理生化因子、黏度特性因子、淀粉含量及组成因子和糊化特性因子,累积方差贡献率为94.45%;玉米品质综合评价结果显示,玉米品质变化是玉米初始含水率、微波处理温度和处理时间共同作用的结果,当玉米初始含水率为13.8%、18.4%和22.6%时,宜采用70℃(14 min)、50℃(22 min)和60℃(18 min)的微波灭霉工艺参数。

    • 挤压复合酶法制备玉米多孔淀粉工艺参数优化

      2013, 44(4):171-178. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.030

      摘要 (3943) HTML (0) PDF 1.36 M (2108) 评论 (0) 收藏

      摘要:以挤压机机筒温度、物料含水率、螺杆转速、模孔直径为考察因素,多孔淀粉吸油率为评价指标,通过单因素与响应面试验,经Design-Expert软件处理,建立各因素对指标影响的数值模型,分析模型各因素之间交互作用对指标的影响。试验结果表明,在机筒温度68℃、物料含水率42%、螺杆转速150 r/min、模孔直径12 mm挤压条件下,多孔淀粉吸油率为62.13%,比未经挤压的多孔淀粉吸油率提高29.78%。扫描电镜显示挤压复合酶法制备的多孔淀粉微观结构呈多孔的蜂窝状。

    • 基于NIRS的苹果酒特征香气生成动力学模型

      2013, 44(4):179-183. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2010.04.031

      摘要 (3656) HTML (0) PDF 912.49 K (2027) 评论 (0) 收藏

      摘要:在前期探明苹果酒特征香气种类的基础上,对苹果酒发酵过程中特征香气的近红外光谱检测模型进行了研究,结果表明选择波数为9747.1~7498.3 cm-1和6102.0~5446.3cm-1两段谱区,采用一阶导数和多元散射校正处理光谱后,利用偏最小二乘法建模效果较好,其中校正集R2为0.9205,交叉验证均方根差为4.87mg/L;验证集预测值与实测值的R2为0.9388,预测均方根差为3.76 mg/L,表明利用近红外光谱法建立的模型达到了良好的预测效果。研究了苹果酒发酵过程中特征香气的产生特性,基于Luedeking-Piret方程,建立了描述苹果酒特征香气生成的动力学模型(R2为0.9930),经检验表明该模型能够很好地拟合苹果酒发酵过程特征香气的生成状况。

    • >农业信息化工程
    • 面向对象的高分辨率影像变化检测方法研究

      2013, 44(4):184-189. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.032

      摘要 (3821) HTML (0) PDF 1.12 M (2273) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用VHR影像丰富的地物变化信息对VHR影像的变化检测研究具有重要意义。从多尺度分割得到的对象出发,探讨面向对象的多变量变化检测(MAD)方法。研究得到面向对象的变化检测(OB-DFPS)的总体精度93.2%,Kappa系数0.862。并和传统的面向像元的差异影像方法进行对比,比较分析得到面向对象的变化检测方法鲁棒性更强,精度更高。

    • 拖拉机导航作业中虚拟无线通讯系统

      2013, 44(4):190-195. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.033

      摘要 (4149) HTML (0) PDF 1.04 M (2203) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建了基于差分GPS与手持机(PDA)的拖拉机导航作业系统,集成蓝牙与无线TCP/IP完成GPS接收机与PDA之间的数据传输,在PDA的Windows Mobile操作系统下基于LabVIEW及其Mobile模块实现编程。使用状态机与队列结构搭建了系统软件架构及数据管理流程,PDA程序实时解析GPS数据以显示位置、速度、航向角、定位精度等信息,并在采样结束后进行数据回放与丢包检查。搭建了道路试验系统,完成了拖拉机电磁干扰下蓝牙总线高负载试验和场地试验。结果表明:增加GPS语句发送速度至总线负载到1Mb/s,蓝牙通讯正常,数传无堵塞和丢包现象;实车试验中数据传输稳定可靠。

    • 串联机器人机械臂工作空间与结构参数研究

      2013, 44(4):196-201. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.034

      摘要 (4312) HTML (0) PDF 1.01 M (4305) 评论 (0) 收藏

      摘要:工作空间的体积可以反映串联机器人运动灵活程度。研究了一种串联机器人机械臂的工作空间问题。首先,提出机械臂的基本结构,进行简化,得到其运动模型;在此基础上对机械臂进行了运动学分析;然后,采用蒙特卡洛法分析该机械臂的工作空间,得出了机械臂末端的工作空间点云图;提出了自适应划分网格方法,并用该方法计算了该工作空间的体积;最后,分析了机械臂结构参数对工作空间体积的影响,为机械臂的参数优化提供了理论依据。

    • 基于高光谱的柑橘叶片磷含量估算模型实验

      2013, 44(4):202-207,195. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.035

      摘要 (4667) HTML (0) PDF 936.66 K (2448) 评论 (0) 收藏

      摘要:以117株园栽罗岗橙为实验对象,分别在壮果促梢期和采果期2个不同发育阶段采集234个数据样本,高光谱反射数据构成每个数据样本中的高维矢量描述,用化学方法测得磷含量值作为样本真实目标值,用偏最小二乘法(PLS)及支持矢量回归(SVR)2种多元回归分析算法,在对反射光谱进行各种形式预处理的基础上对柑橘叶片磷含量进行建模和磷含量预测。模型分别在校正集和测试集上进行评估,取得最佳模型决定系数分别为0.905和0.881,均方误差分别为0.005和0.004,平均相对误差分别为0.0264和0.0312。实验结果表明:基于高光谱反射数据进行磷含量预测是可行的。

    • 便携式作物生长监测诊断仪性能试验

      2013, 44(4):208-212,201. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.036

      摘要 (4147) HTML (0) PDF 1008.57 K (1875) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了检验研制的便携式作物生长监测诊断仪的整体性能,在室内、室外、田间分别对作物生长监测诊断仪的性能进行了试验研究。结果表明,多光谱传感器具有较高的线性度与精度,线性决定系数均达到了0.95以上;传感器的重复性与稳定性好,其中波长720nm探测镜头的回程误差为3.35%,波长810nm探测镜头的回程误差为2.22%;仪器的动态稳定性良好,在测试环境下,太阳光源辐照度变化引起的测量误差较小,其中波长720nm探测镜头平均误差为1.43%;波长810nm探测镜头平均误差为1.38%;仪器对水稻叶层氮含量、叶层氮积累量、叶面积指数和叶干重的监测性能优良,线性拟合决定系数分别为0.8795、0.8830、0.8596和0.8393;平均测量误差分别为6.14%、8. 29%、6.24%和6.19%。

    • 复杂环境中蛋鸡识别及粘连分离方法研究

      2013, 44(4):213-216,227. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.037

      摘要 (4227) HTML (0) PDF 945.37 K (2581) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出基于Lab颜色模型的蛋鸡与背景自动分割方法和基于极限腐蚀和凹点搜寻的粘连蛋鸡分离与计数算法。实验前期将通过计算机视觉系统获取的RGB图像转换成Lab图像,每张图像中均选取蛋鸡及最接近蛋鸡颜色的背景2个小样本区域,分别计算这两类区域在a、b分量的数学期望作为分割阈值。随后将采集的图像像素聚类于与a、b分割阈值的欧氏距离最小的区域,从而实现蛋鸡与背景区域的自动分割。针对经常出现的蛋鸡群聚造成蛋鸡个体之间相互粘连的情况,研究利用改进的极限腐蚀及凹点搜寻处理算法分离出独立的蛋鸡并正确计数。108幅蛋鸡图像识别结果表明,该算法能将蛋鸡个体从复杂背景中有效提取、计数和粘连分离,蛋鸡计数正确率为93.5%,综合分离正确率为89.8%。

    • 基于激光扫描三维图像的树上苹果识别算法

      2013, 44(4):217-222. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.038

      摘要 (4999) HTML (0) PDF 1.14 M (2589) 评论 (0) 收藏

      摘要:为消除不同光线和复杂背景的影响,提出了一种自动识别树上苹果的算法。使用激光视觉系统获取果树局部的三维图像,参考设定的场景知识对图像背景进行简化;采用基于平滑频率曲线的自动阈值检测方法实现图像的二值化;通过轮廓跟踪技术记录目标边界的走向,据此计算链码和与链码差,并根据两者在果树各部分的变化规律确立相应的准则,以提取苹果的轮廓像素点;利用随机圆环法获得果实的形状特征完成对苹果的识别。实验结果表明,该算法具有较好的实时性,当枝叶遮挡面积小于40%时,果实的正确识别率高于93.75%,且识别效果不受光照条件与果实表面颜色的影响。 

    • 温室环境下红掌图像拼接算法

      2013, 44(4):223-227. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.039

      摘要 (4583) HTML (0) PDF 1.12 M (2022) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了非结构环境复杂背景下图像拼接方法,实现了温室环境下红掌图像的拼接。以温室自然光照环境下随机垄地为研究对象,提出先采用2G-R-B算法提取红掌、再采用SIFT算法进行图像特征匹配的方式,并对使用SIFT算法的图像拼接算法进行了改进,大大降低了原拼接算法在高噪声环境下的运算量及处理时间,实现了高噪声环境下红掌图像快速有效的拼接。在智能对靶施药系统的基础上进行实验,结果表明,所提出的方法拼接速度为0.083s,误判率为7.3%。

    • 基于有限差分法的日光温室地温二维模拟

      2013, 44(4):228-232. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.040

      摘要 (4045) HTML (0) PDF 919.98 K (2489) 评论 (0) 收藏

      摘要:为定量分析日光温室土壤热传导过程,合理设置地温提高措施,采用有限差分法构建了日光温室非稳态二维地温模拟模型,并在西北地区日光温室内对该模型进行了试验验证。结果表明:模型能较好模拟冬季日光温室内多层地温,模拟值和实测值之间平均绝对误差为1.3℃、相对误差为9.5%、均方根误差为1.5℃。

    • 温室太阳能与地源热泵联合供暖系统热力学分析

      2013, 44(4):233-238,232. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.041

      摘要 (4507) HTML (0) PDF 930.42 K (2431) 评论 (0) 收藏

      摘要:对甲鱼温室太阳能与地源热泵联合供暖系统的各组成设备进行能量平衡及热力学第二定律的分析,建立了能量利用质量模型——Exergy分析模型,通过可用能损失、可用能效率及可用能损失比等评价指标对系统的热力学性能进行分析和探讨。结果表明:地表水换热器的可用能效率最高,达到92.0%;而太阳能集热器、热泵机组和储热水箱的可用能损失较大,可用能损失比达到88.1%,不可逆性大,是系统优化的关键。试验期间水源热泵机组的制热性能系数达到2.26。

    • >机械设计制造及其自动化
    • 基于三级驱动模型的产品数字化设计策略与方法

      2013, 44(4):239-245,267. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.042

      摘要 (3956) HTML (0) PDF 1.09 M (1862) 评论 (0) 收藏

      摘要:数字化设计是实施大批量定制的重要技术之一,建立设计模型是实现数字化设计自动求解的关键。通过深入分析产品设计知识,提出了基于需求参数→关键参数→结构参数三级驱动模型的数字化设计策略与方法。一级驱动以需求参数为输入,由方案设计系统推理及优化得出产品关键参数,二级驱动以关键参数为输入,驱动根据层次化策略建立的基于各种性能和结构推导的约束网络模型,得到各零部件的细化结构参数,三级驱动以细化结构参数为输入,驱动参数化的几何模型及远程的有限元分析模型,进行可视化几何与性能验证,同时基于Web技术实现了分布式数字化设计。以浙江省某起重机械厂的QD型桥式起重机数字化设计为例说明了上述策略和方法的有效性。

    • 模块化六自由度机械臂逆运动学解算与验证

      2013, 44(4):246-251. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.043

      摘要 (4591) HTML (0) PDF 1000.55 K (4449) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对六自由度模块化串联机械臂,进行了正运动学求解,并提出了该种臂型的运动学逆解计算方法。从机械臂的结构特点出发,采用DH法进行结构建模,得到了正运动学模型。在逆运动学求解过程中,针对纯代数法找不到该种臂型的独立不相关变量方程的问题,采用几何方法求解机械臂前3个关节、后3个关节使用反变换法求解,通过给出解的组合原则,得到了该机械臂逆运动学的完整解析解。为满足机器人系统编程和实际控制需要,基于VC++编制了MFC的运动学算法程序,验证了正逆运动学求解的正确性,为机械臂精确定位和运动规划提供了必要的前提条件。

    • 浮动推杆盘形凸轮机构广义第Ⅱ类机构综合问题

      2013, 44(4):252-261. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.044

      摘要 (4525) HTML (0) PDF 1.08 M (1929) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过坐标系建立、浮动数轴概念提出和推程前半/后半区段划分,特别是通过引入偏距,在预定连杆方位线——一维综合前提框架下,关于偏置式机构,提出整程区间套存在性(态)内涵及求解原理,滚子中心、凸轮理论基圆半径的存在性(态),非劣解、劣解区间套和区间最优解等的求解理论方法。随之,对偏距解得其有解区间套,在非预定连杆方位线——二维综合前提框架下,关于偏置/正置式机构,提出整程区域套——机构解全域、非劣解、劣解区域套和全域最优解等新概念及其求解理论方法。在已有正置式机构第Ⅱ类综合问题研究成果基础上,研究解决了偏置式机构的一维和偏置/正置式机构的二维第Ⅱ类综合问题。拓展丰富了机构综合问题的解空间和优解空间,阐释论证了引入偏置式机构并开展研究具有重要的理论价值和实际意义。通过两个机构综合实例,论证了偏置式较正置式机构的优越性。

    • 水膜厚度对低速大扭矩水压马达支承轴转子副性能的影响

      2013, 44(4):262-267. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.045

      摘要 (3808) HTML (0) PDF 1.02 M (1937) 评论 (0) 收藏

      摘要:以低速大扭矩水压马达支承轴转子副为研究对象,在确定的水压马达初始参数下,基于力平衡方程及流量方程,建立了功率损失、静态和动态的数学模型;以总功率损失、承载能力、静刚度、转子径向速度和位移等作为支承轴转子副的性能指标,分析了水膜厚度对支承轴转子副性能的影响。研究表明:增大水膜厚度,支承轴的功率损失增加,转子的静刚度降低,水压马达的容积效率降低,转子的径向速度和位移增加,但承载能力不受其影响。因此,减小水膜厚度,可提高水压马达的容积效率和支承轴转子副的静、动态性能。

    • 气动位置伺服系统运动轨迹跟踪控制

      2013, 44(4):268-274. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.046

      摘要 (4271) HTML (0) PDF 982.08 K (2072) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现气缸的高精度运动轨迹跟踪控制,针对具有控制阀死区的气动位置伺服系统,提出了一种含死区补偿的自适应鲁棒控制策略。控制器由在线最小二乘参数估计和基于反步法设计的非线性鲁棒控制器组成,前者用于减小模型中参数不确定性,后者用于抑制参数估计误差、未建模动态和干扰的影响。采用基于标准投影映射的参数自适应律,控制器的两个部分可以独立进行设计。此外,由于控制阀的死区得到了有效补偿,算法的可移植性好。实验表明,所设计的控制器能实现很高的轨迹跟踪控制精度,对系统参数变化和干扰具有较强的性能鲁棒性。

    • 伺服电动机系统模型参考自适应建模方法

      2013, 44(4):275-279. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.047

      摘要 (4171) HTML (0) PDF 914.01 K (2243) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于模型参考自适应系统的建模方法,以动态特性优良的低阶系统为参考模型,以伺服电动机系统为被控对象,基于Lyapunov稳定性理论建立模型参考自适应系统,通过试验使可调系统和参考模型达到精确匹配,然后推导了伺服电动机系统的低阶模型。结合实例,利用该方法得出了伺服电动机系统的二阶模型,对该模型和伺服电动机系统在20 s内连续输入50000个脉冲信号时,两者输出相差在±0.00063 rad以内,证明了所获得的模型具有较高的精确度。

    • 柔性作业车间中机床与自动导引车在线调度方法

      2013, 44(4):280-286. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.048

      摘要 (4325) HTML (0) PDF 948.35 K (2357) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对柔性作业车间中机床与自动导引车同时调度问题,提出了在线调度算法,将调度问题分解成机床选择和自动导引车调度两个子问题求解;首先针对机床选择子问题,根据问题规模分别采用穷举法和小生境遗传算法求解,目标是最小化机床最大负荷,平衡各机床负荷以及最小化搬运系统负荷;在小生境遗传算法设计过程中,采用邻域搜索以提高遗传算法的收敛速度;采用基于海明距离的小生境淘汰运算以保持种群多样性。然后针对自动导引车调度子问题,提出了一种启发式调度算法。为避免作业车间出现死锁,采用基于剩余容量的死锁避免规则。最后通过仿真实验验证了所提算法是可行的。

    • 传动装置磁流变液瞬态温度场研究

      2013, 44(4):287-292. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.049

      摘要 (3842) HTML (0) PDF 1.05 M (1732) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Bingham模型和传热学基本理论,建立滑差工况下磁流变液瞬态热传导方程,并采用数值仿真和试验研究了磁流变液温度场沿轴向和径向的分布以及滑差功率和工作间隙对其的影响规律。研究表明:轴向各间隙中磁流变液间存在着温度差异,由内向外温度逐渐降低,且内外温差随时间的增大而增加;不同时刻磁流变液表面温度分布规律基本一致,温度最高值出现在工作半径中心处;磁流变液温度随滑差时间呈近似线性上升,且温升速度随滑差功率的增大而增大,随工作间隙的增大而减小。

    • 基于灰色关联和主成分分析的车削加工多目标优化

      2013, 44(4):293-298. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.04.050

      摘要 (4191) HTML (0) PDF 938.44 K (2027) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用田口方法构建以切削速度、进给速度和切削深度为设计变量,以表面粗糙度、切削力和刀具磨损为输出特性指标的车削试验模型,基于灰色关联和主成分分析对车削加工进行多目标优化,灰色关联度计算中的权重系数由输出特性指标的主成分分析获取。钛合金车削加工参数最优的水平组合为A3B1C1,即切削速度为240 m/min、进给速度为0.10 mm/r、切深为0.15 mm,此时表面粗糙度为0.168 μm,切削力为163.636 N,刀具磨损为0.129 mm。

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