• 2013年第44卷第6期文章目次
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    • >车辆与动力工程
    • 考虑控制时滞的车辆主动悬架随机预瞄控制

      2013, 44(6):1-7. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.001

      摘要 (4289) HTML (0) PDF 1.03 M (1709) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用随机预瞄控制策略对存在控制时滞的车辆主动悬架系统进行了研究。路面不平度被看作过滤白噪声随机过程,通过安装在车辆前部的预瞄传感器来量测车轮前方一定距离的路面变化信息。在控制器设计中,采用包含车身加速度、悬架动行程、轮胎动位移和控制力加权的连续形式性能指标,假定只有部分状态变量可以量测,而且量测噪声不能忽略。通过将连续形式的状态方程和性能指标进行离散化,并对状态向量和量测向量进行增维,这种考虑控制时滞的基于输出反馈的随机最优预瞄控制问题可以转换为不显含时滞和预瞄时间的标准LQG控制问题。数值仿真结果表明,对存在时滞的车辆悬架系统进行预瞄控制器设计时,时滞量应该得到重视,尤其是在时滞量较大时。如用不考虑时滞时所设计的控制器对存在时滞的车辆悬架系统进行控制,悬架系统可能发生不稳定现象,而且预瞄时间的增长还可能导致控制效果的恶化。

    • 履带车辆试验台建模与控制方法

      2013, 44(6):8-13. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.002

      摘要 (4697) HTML (0) PDF 1.06 M (1634) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于实际路面工况与试验台结构建立了以主动轮受力为输入、主动轮角加速度为输出的履带车辆动力学模型,推导了履带车辆整车等效到主动轮惯量;辨识了试验台系统传递函数,提出了速度跟踪结合单边速度闭环扭矩双边加载的控制方法实现负载模拟。设计此控制方法的台架系统试验结果表明在换挡、爬坡过程中车辆速度无跳动或较大波动,输出扭矩变化符合实际路面工况,并有较高的负载模拟精度;证明了此控制方法在履带车辆台架试验负载模拟中的有效性和精确性。

    • 基于气体溶解与油液可压缩性的油气悬架性能研究

      2013, 44(6):14-18,13. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.003

      摘要 (4126) HTML (0) PDF 1.05 M (1729) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于气体溶解效应和油液可压缩性建立了矿用自卸车使用的混合式油气悬架的非线性数学模型。通过求解非线性数学模型方程组,分析了油气悬架中气体溶解和油液可压缩性对系统内部压力变化的影响,并与试验结果进行了对比分析。结果表明建立的模型能较准确地描述油气悬架的输出力特性,而且气体溶解效应和油液可压缩性在油气悬架设计研究过程中不可忽略。同时,压缩行程中气体溶解和油液可压缩性对油气悬架特性的影响大于伸张行程时的影响。

    • 万向电动底盘控制系统设计

      2013, 44(6):19-23,34. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.004

      摘要 (4003) HTML (0) PDF 1.22 M (2094) 评论 (0) 收藏

      摘要:在分析由4个Mecanum轮组成的车辆运动学模型和动力学模型的基础上,设计了基于参数分配器的模糊PID双闭环控制系统,对采用该系统进行控制的基于Mecanum轮的电动万向底盘进行实验分析,验证了该控制系统具有更好的响应时间和稳态误差精度,能够满足该电动底盘在狭小空间内精确运动的要求。

    • 液压盘式制动器模型试验

      2013, 44(6):24-28. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.005

      摘要 (3812) HTML (0) PDF 1.21 M (2615) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了通过测量制动臂所受的弯矩间接获得制动力矩的实车制动试验,采用系统辨识法获得制动力矩系数,得到盘式制动器试验模型。首先对应变电压-制动力矩的关系进行标定,然后实车测试不同制动工况下的制动力矩。根据实车试验得到制动压力,采用系统辨识的方法获得车辆制动压力-制动力矩的传递函数。试验结果表明,前、后轮的液压-制动力矩关系式可适用于不同工况下的制动力矩计算;制动器理论模型和试验模型的增益系数基本相符,但试验模型具有一阶惯性环节,更能准确地反映实际车辆的制动压力-制动力矩之间的关系。

    • 液压机械无级变速器换段品质影响因素试验

      2013, 44(6):29-34. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.006

      摘要 (4125) HTML (0) PDF 1.04 M (1690) 评论 (0) 收藏

      摘要:以提高拖拉机液压机械无级变速器换段品质为主要目的,运用正交试验方法进行了台架试验,并对换段品质各影响因素参数进行了合理匹配;确定了影响液压机械无级变速器换段品质的各影响因素之间的主次关系,并进行了拖拉机犁耕满负荷工况下的试验验证。研究方法及结论对提高液压机械无级变速器的换段品质具有一定的理论指导意义和实用价值。

    • >农业装备与机械化工程
    • 保护性耕作高产高效体系

      2013, 44(6):35-38,49. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.007

      摘要 (4178) HTML (0) PDF 1.07 M (1695) 评论 (0) 收藏

      摘要:2009~2012年3个生产周期的试验结果表明,保护性耕作高产、高效体系在基本不增加投入的条件下,小麦比传统耕作平均增产29%,超过了增产20%的预期目标,保护性耕作在正常气候范围内,实现高产、高效是可能、可行的,为提高保护性耕作产量和效益,提供了一条有效的途径。小麦高产、高效的原因,主要是在保护性耕作基本技术体系基础上,加入优化种植模式(窄行12 cm、宽行28 cm,小宽窄行)、适当加大播种量(10%~20%)和采用沟灌等新技术内容,形成了保护性耕作高产、高效体系,把保护性耕作的水土优势,转化成了产量和效益优势。

    • 稻茬地双轴驱动防堵式小麦免耕播种机

      2013, 44(6):39-44. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.008

      摘要 (5038) HTML (0) PDF 1.13 M (2328) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对稻茬地土壤粘重、根茬量大韧性强的特点和免耕播种作业的要求,基于旋转部件的铣切、冲击、破碎和抛撒原理,应用带状旋耕和粉碎技术,设计了稻茬地双轴驱动防堵式小麦免耕播种机,一次完成切茬、开沟、防堵、主动覆土和镇压等功能。田间播种性能试验表明,带状旋耕能较好地完成切茬、开沟作业,粉碎装置将收集到的土壤进行了有效的二次粉碎和抛撒,实现了均匀覆土的功能,播种深度和施肥深度变异系数分别为4.33%和2.73%,机具的通过性满足农艺要求。

    • 双辊秸秆还田旋耕机试验

      2013, 44(6):45-49. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.009

      摘要 (5109) HTML (0) PDF 1.23 M (2315) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了粉碎刀辊正转、旋耕刀辊反转的双辊秸秆还田机结构特点和作业机理。基于土槽试验台设计了室内旋耕耕作部件试验装置。室内试验结果表明,双辊作业模式具有良好的植被性能和相对较低功耗,其应用于双辊秸秆还田旋耕机是可行的。研制了双辊秸秆还田旋耕机并进行了玉米秸秆还田性能试验,试验结果表明双辊秸秆还田旋耕机可一次完成直立玉米秸秆还田、旋耕碎土等联合作业,秸秆粉碎合格率、根茬破碎率、植被覆盖率、碎土率等可达90%以上。

    • 甘蔗种植机漏播监测与标记系统

      2013, 44(6):50-55. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.010

      摘要 (4050) HTML (0) PDF 1.15 M (2123) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种用于实时切种式甘蔗种植机的漏播监测与标记系统,采用光幕传感器监测蔗种下落情况,漏播发生时漏播标记装置用石灰在漏播的蔗垄旁边标记出漏播位置。该系统在室内试验台及田间种植机上进行了试验。结果表明:系统监测到的蔗种种距与人工测量种距回归分析的决定系数R2为0.991。田间试验中漏播标记的起点与实际漏播起点之间距离偏差Qp的均值为-83 mm, 标准差为216.1 mm。相应的漏播终点偏差Zp的均值-63 mm,标准差为155.6 mm。试验表明,该系统标记的漏播位置可以为人工补种提供可靠依据。

    • 2BS-420型水稻植质钵育秧盘精量播种机

      2013, 44(6):56-61. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.011

      摘要 (4528) HTML (0) PDF 1.08 M (2330) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种水稻植质钵育秧盘精量播种机,对影响播种机播种精度的关键参数进行了试验和优化。该机每穴播种3~5粒,一次作业能够完成覆底土、播种以及覆表土等播种作业。经过对该播种机的试验和检测表明:播种均匀度达到98.2%,空穴率为0.01%,单粒率为零,播种生产率为420盘/h,各项指标均达到水稻植质钵育秧盘播种的要求。

    • 椭圆-不完全非圆齿轮行星系取苗机构参数优化

      2013, 44(6):62-68. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.012

      摘要 (4042) HTML (0) PDF 1.34 M (1771) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对椭圆-不完全非圆齿轮行星系蔬菜钵苗取苗机构的参数优化是具有非线性、模糊性、强耦合性的多目标复杂优化问题,建立了该机构的运动学模型及优化目标函数,运用参数导引优化方法,通过Visual Basic可视化平台开发了取苗机构运动学优化软件。应用该优化软件可方便地获得的一组机构参数,通过虚拟仿真可以看出所优化的参数能够满足取苗工作轨迹要求。试验样机进行了取苗试验,验证了取苗机构参数的合理性和有效性。

    • 基于电磁阀的喷嘴直接注入式农药喷洒系统

      2013, 44(6):69-72,200. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.013

      摘要 (3494) HTML (0) PDF 1.09 M (2025) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种喷嘴直接注入式农药喷洒系统。通过与传统喷雾机械比较,简述了喷嘴直接注入式喷雾系统的结构和喷雾执行单元。为了实现农药定量注入,设计一种基于电磁原理的快速响应阀,并论述其工作原理和闭环控制方式。通过试验测试了喷雾执行单元的喷雾特性和喷杆组内各喷雾单元的一致性。结果表明在一定喷洒速率范围内,喷雾执行单元的喷水量和水压强存在多项式关系,农药注入量和PWM信号的高电平时间存在指数关系,其决定系数均高于0.9,并且同一喷杆组内6个喷雾单元的喷雾效果大体一致。

    • 风送式喷雾机喷筒结构优化数值模拟与试验

      2013, 44(6):73-78,55. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.014

      摘要 (4019) HTML (0) PDF 1.06 M (2070) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用动参考系模型,将可动风机的转速作为仿真的初始值,分段划分喷筒内计算区域中的网格,利用数值及正交试验的方法,对风送式喷雾机的喷筒结构进行了优化设计,仿真计算喷筒出口处的风速。为验证模型的正确性,在对应风机转速下,实测了喷筒出口各采样点的风速,并将实测值与仿真结果进行了覆盖率统计及χ2检验。结果表明:影响喷筒压力损失及喷筒出口风速的因素依次为:出风口直径、柱形喷筒长度、锥形喷筒长度;在喷筒出口采样点上,仿真计算出的风速区间覆盖实测风速的概率为95%;χ2 检验表明在水平0.05下,喷筒出风口风速的仿真值均服从其实际测量值的分布;因此,利用动参考系方法,以风机转速为初始条件,对喷筒出风口速度的数值模拟是可信的。

    • 圆形出口全射流喷头盖板结构优化与喷洒均匀性试验

      2013, 44(6):79-83,92. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.015

      摘要 (3848) HTML (0) PDF 1.10 M (1562) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索全射流喷头均匀系数(CU)与分布系数(DU)之间的关系,选择圆形出口盖板的全射流喷头作为研究对象,设计了5个盖板出口直径,得出直径小于5.0 mm或大于7.0 mm时喷头不能工作。在工作压力为200、250和300 kPa下测量出喷头盖板直径为5.5、6.0和6.5mm时的径向水量分布。布置方式选取为正方形,组合间距选取为7~15 m,采用三次样条插值法对组合CU和DU进行了仿真计算。结果表明:圆形出口盖板随着工作压力的增大,距喷头近处的水量增加,盖板出口的最优直径为6.0 mm。工作压力对组合CU和DU的影响并不明显;CU随组合间距的增加变化趋势是先相对平稳后急剧下降;DU随组合间距的增加经历了下降、增加和再下降的3个过程。通过对上述结果进行回归分析,初步提出了全射流喷头CU与DU之间的近似计算公式,为其在工程应用中提供理论基础。

    • 联合收获机原地转向变速器设计

      2013, 44(6):84-87,99. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.016

      摘要 (3966) HTML (0) PDF 1.24 M (2431) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高联合收获机的机动性和工作效率,设计了由湿式摩擦片离合器传递反转动力的原地转向行走变速器并进行试验研究。结果表明:正、反转动力转换柔和传递可靠,理论转向半径为零;与传统单边制动转向机构相比,作相同角度转向时,转向行程比后者下降了50%,转向功耗比后者下降41.43%,并减轻了对田间地表的破坏。原地转向技术的应用,可减少田间作业空行程,提高机器机动性,从而提高了联合收获机的整机技术水平。

    • 水稻籽粒碰撞力学特性研究

      2013, 44(6):88-92. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.017

      摘要 (4236) HTML (0) PDF 1.23 M (2102) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据水稻籽粒的物理特性建立了椭球体颗粒模型,采用离散元法模拟了籽粒与检测传感器碰撞力学过程。结果表明:对心碰撞时的峰值法向接触力Fn max随着曲率半径的增加而增大,偏心碰撞时籽粒将发生转动,Fn max随着法向重叠量的减小而减小;Fn max的差异随着粒径比γ的增加而增大,当γ=3时峰值力比率η的最小值小于45%。斜碰撞时η的变化呈现出不对称特性,且η的变化范围也随之增大,当γ=3时η的最小值约为30%,接触力上升时间tr为14~26μs。采用PVDF压电薄膜作为敏感元件设计了检测传感器,并进行了水稻籽粒冲击力学试验。结果表明,在相同碰撞速度下,输出电压峰值在2~4 V范围内波动,接触力上升时间tr为15~35μs。

    • 水平转筒内大豆颗粒随机运动与混合特性模拟

      2013, 44(6):93-99. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.018

      摘要 (4236) HTML (0) PDF 1.61 M (2054) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于离散单元法,利用EDEM软件对水平转筒内大豆颗粒运动的随机性与混合特性进行了模拟研究,分析了转筒转速与装载量对颗粒随机运动及混合特性的影响。结果表明:转筒转速的提高有利于改善颗粒的随机运动过程,而且颗粒的混合效果增强,混合速度加快。装载量的影响相反,随着装载量的增大,颗粒在转筒径向方向的随机运动虽有增大,但堆积现象比较明显,沿转筒轴向方向的随机运动明显降低,颗粒的混合速度变慢,混合效果变差。

    • >农业水土工程
    • 化学调控技术在旱地水肥利用中的应用进展

      2013, 44(6):100-109. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.019

      摘要 (4328) HTML (0) PDF 972.28 K (1860) 评论 (0) 收藏

      摘要:围绕旱地农业生产中的水肥资源高效利用展开讨论,主要介绍了以3种典型化学调控制剂(土壤改良剂PAM、土壤保水剂SAP和蒸腾抑制剂FA)为代表的化学调控技术在旱地农业水肥资源利用方面的调控机制和应用方法,重点对化学调控技术在旱地农业生产中的增强水肥保蓄、提高坡地水土保持、改善作物水肥利用性能及提升作物品质和产量4个重要环节上的应用研究进行了综述,最后提出未来化学调控技术在旱地农业中应用的重点研究方向。

    • 地表水空间分布与土壤类别多样性关联分析

      2013, 44(6):110-116. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.020

      摘要 (3414) HTML (0) PDF 1.10 M (1494) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索水土资源在空间分布上的内在联系,选取河南省不同生态环境和社会发展条件下5个典型样区,将多样性理论与研究方法应用于地表水资源的空间分布离散性评价中。计算了各样区及样区分区域内1 km×1 km网格尺度下的地表水体空间分布多样性和土壤类别构成组分多样性,并探索了两者之间的内在联系。研究表明:多样性理论与研究方法适用于水土资源分布的评价研究并具有广阔应用前景;水体总面积和其空间分布离散性之间存在线性正相关关系,大尺度样区下相关系数值高达0.70,小尺度分区下减小为约0.45;水体空间分布离散性与土壤分类单元数目之间存在一定程度的负相关变化趋势,该趋势随研究区面积的增大和人类活动干扰的减弱而增强;水体分布对土壤类别的空间构成产生重要影响。

    • 土壤大孔隙对坡面溶质流失的影响

      2013, 44(6):117-121,147. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.021

      摘要 (4269) HTML (0) PDF 1.03 M (2040) 评论 (0) 收藏

      摘要:以室内实验槽为平台,利用人工模拟降雨实验,研究了大孔隙对坡面Br-流失的影响。研究结果表明,大孔隙坡面的地面径流中Br-流失总量和平均流失速率均较无大孔隙坡面小。将大孔隙特征尺度、降雨强度、降雨历时、坡度和离子吸附系数作为模型的输入,坡面溶质累积流失量作为模型输出,建立了基于模糊神经网络的坡面溶质流失模型。并以160组实测数据为基础,对模型进行了仿真验证。仿真结果显示,坡面累积溶质流失量模拟仿真输出与实验测量输出基本一致,所建系统模型是有效的。

    • 盐土改良中砂柱的作用机理研究

      2013, 44(6):122-127,214. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.022

      摘要 (3769) HTML (0) PDF 1.06 M (1460) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用室内土柱模拟试验结合田间试验的方法对砂柱在盐土改良中的作用机理及应用效果进行了初步研究。结果表明:在土柱模拟试验中,设置砂柱的土柱3次淋水水分平均下渗速率达到0.132 mm/min,是未设置砂柱的1.73倍;含盐量由3.78%降低至0.51%,淋盐效率是未设置砂柱的1.45倍;其淋水后pH值较未设置砂柱的降低了0.12,田间试验区淋水后表现出和土柱试验相似的规律。同时,随着砂柱密度的增加,土壤脱盐率、脱盐均匀度提高,抑制pH值升高效果增加,砂柱间距0.67 m的田间试验区土壤脱盐率达到83.9%,垂直方向均匀度差值为3.9%,而未设置砂柱的脱盐率仅为53.2%,均匀度差值达到33.1%,前者pH值相对后者降低了0.59。在一定范围内,盐土含盐量、pH值及水分下渗速率显著线性相关,随着淋水速率加快、pH值升高,盐土含盐量降低。综合考虑各方面效果砂柱处理以间距0.67 m为最佳。

    • 多嵌套空间尺度农田土壤重金属空间变异研究

      2013, 44(6):128-135. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.023

      摘要 (4011) HTML (0) PDF 1.58 M (1786) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用地统计学技术对棕壤土典型地块进行了重金属多尺度嵌套空间变异和结构来源分析。选取5种反映土壤污染水平的典型重金属元素铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、铬(Cr)以及类重金属元素砷(As)进行采样检测。利用克里格法插值拟合,选择最优拟合模型,确定了合理采样间距。结合半方差和分维数分析,研究确定了合理采样尺度。采取主成分分析和半方差分析相结合的方法,确定土壤重金属来源,指导农业管理措施。研究表明,农田土壤重金属主要由成土母质、降水灌溉和农药施肥构成。中等尺度符合半方差模型拟合,变程的范围从319m到752m不等。其中球面模型更适合土壤重金属空间分布拟合描述。

    • 粉煤灰和聚丙烯酰胺对沙质土壤中玉米生长的影响

      2013, 44(6):136-142. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.024

      摘要 (4391) HTML (0) PDF 999.89 K (1605) 评论 (0) 收藏

      摘要:以4种粉煤灰施用比(与沙土质量分数0%、5%、10%和15%)、3种聚丙烯酰胺(PAM)施用比(0、60和120 mg/kg)和不添加粉煤灰和PAM的处理为对照,探讨了粉煤灰和PAM改良沙土对玉米生长的影响,试验结果表明,施入粉煤灰和PAM后,玉米株高受到了不同程度的抑制,适量的粉煤灰和PAM促进玉米叶片的生长。5%比例粉煤灰改良处理的玉米产量较对照增加9%,但是较高比例粉煤灰(10%、15%)的施用会导致玉米减产,最高减产21%。PAM和粉煤灰联合施用能够减小高比例粉煤灰对玉米产量的抑制。单独施用粉煤灰时,5%施用量对出苗没有显著影响,而施用更高比例时会减少出苗,推迟玉米生长,这一缺点也可以通过添加PAM起到改善的效果。粉煤灰会降低沙土氮含量,而PAM能够有效增加沙土氮含量,因此添加PAM对粉煤灰改良沙土起到有效的辅助作用。

    • 阴山北麓农牧交错区草地土壤风蚀测试

      2013, 44(6):143-147. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.025

      摘要 (4310) HTML (0) PDF 1.00 M (1702) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用移动式风蚀风洞及相关配套设备对3种不同植被盖度的草地选择3种风速进行野外原位测试,获得了不同植被盖度草地的风速廓线和输沙量。结果表明,草地风速廓线总体上呈指数规律,且随地表高度的增加迅速增大;不同植被盖度草地在0~70 cm范围内输沙量与高度的关系以指数函数拟合效果好,输沙量主要集中在近地表30 cm以下;植被盖度55%的草地对在地表10 cm及以下的近地表风速阻挡效果与植被盖度80%的草地类似,其输沙量曲线与植被盖度80%的草地输沙量曲线很近,但距盖度30%的退化草地输沙量曲线较远。因此,植被盖度约50%是阴山北麓草地有效防风蚀的最低盖度。

    • 低压灌溉管道输浑水阻力损失试验与建模

      2013, 44(6):148-155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.026

      摘要 (3528) HTML (0) PDF 1.04 M (1606) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过低压管道输水阻力损失试验,分别研究了清水和浑水条件下的阻力损失变化规律。清水条件下,得到了清水阻力系数与清水雷诺数的定量关系式,可以用于后续清水阻力损失的计算;浑水条件下,重点分析了浑水阻力损失随流速和含沙量体积比的变化规律,其中浑水阻力损失随流速的增大而增大,在含沙量较小时,随含沙量体积比增大而增大,在含沙量较大时却随含沙量体积比增大而减小,并从泥沙的制紊和减阻角度分析了产生这种变化规律的原因。研究了浑水阻力损失系数变化规律,得到了阻力损失系数与无量纲综合因子之间定量关系式,试验结果与标准Durand和陈广文计算模型验证比较表明:两种模型计算结果与试验结果存在较大差异,不能用于计算管道浑水阻力损失。根据试验结果得到了浑水阻力损失与水流弗劳德数和含沙量体积比乘积以及泥沙沉降弗劳德数之间定量关系式,该关系式相关系数R=0.90,拟合度较高,可以用于实际工程浑水阻力损失计算。

    • >农业生物环境与能源工程
    • 光合细菌生物制氢技术研究进展

      2013, 44(6):156-161. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.027

      摘要 (4157) HTML (0) PDF 928.37 K (2349) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了国内外光合细菌生物制氢技术的研究进展,讨论了影响光合细菌制氢技术发展的主要因素,探索了利用生物与工程技术提高光合细菌产氢效率的有效途径和方法,指出了目前光合细菌生物制氢技术发展存在的障碍和问题,并对光合细菌生物制氢技术发展方向及趋势进行了展望

    • 金属盐添加剂对生物质微波热解特性的影响

      2013, 44(6):162-167. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.028

      摘要 (4393) HTML (0) PDF 1016.96 K (2033) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用微波热解反应器系统与气相色谱和质谱分析仪以及等温吸附仪等研究了NaCl、K2CO3、MgCl2的添加对农业废弃物棉秆微波热解特性的影响。结果表明,3种金属盐添加剂均使液体产物产率下降,固体产物产率增加,且添加剂的加入对简化生物油组分以及提高生物油品质效果显著,产物中酚类物质含量明显降低,乙酸的相对含量由11.87%提升至37.57%,固体焦炭的表面孔隙结构也得到了明显改善。

    • >农产品加工工程
    • 基于GO法的猪肉产品流通全过程可靠性研究

      2013, 44(6):168-174. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.029

      摘要 (4061) HTML (0) PDF 1013.40 K (1616) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升猪肉产品流通过程的可靠性,提出将GO法引入猪肉产品流通全过程的可靠性研究中。首先建立猪肉产品流通全过程结构模型,对生猪养殖、屠宰加工、储运销售环节的影响因素进行诊断;然后运用GO法原理,将猪肉产品流通全过程转换成GO图模型,借助频数统计法和模糊层次分析法确定各影响因素的故障概率,对猪肉产品流通全过程可靠性进行精确计算;最后对猪肉产品流通全过程的可靠性进行直接定性分析和重要度计算,找出影响猪肉产品流通全过程可靠性的重要因素。通过对猪肉产品流通全过程可靠性进行定量计算和定性分析结果的比较,证明GO法在猪肉产品流通全过程可靠性分析的有效性及优越性。

    • 冷藏车降温数学模型建立与影响因素分析

      2013, 44(6):175-182. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.030

      摘要 (4050) HTML (0) PDF 1.08 M (1959) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于动态热平衡理论,建立了冷藏车厢内温度随时间变化的降温数学模型,并对所建模型进行了相应的试验验证,进而分析了冷藏运输过程中相关参数对降温性能的影响。研究结果表明:冷藏车厢制冷降温过程中,车厢内的温度随时间的变化呈指数规律下降;车厢体隔热材料厚度减小、制冷机组制冷量减小,或车厢体隔热材料热导率增大、车厢外表面对太阳辐射的吸收系数增大、车速加大、车厢漏气倍数增大、货物呼吸热增大等均会导致车厢内降温所需时间延长,反之,车厢内降温所需时间将缩短,且以车厢体隔热材料的热导率、制冷机组制冷量、运输货物产生的呼吸热对冷藏车降温所需时间影响最大;当车厢体隔热材料热导率每增加0.001W/(m·K)时,等同需要将车厢体隔热材料增加5 mm厚度;当车速在0~40 km/h内任意车速条件下行驶时,降温所需时间变化不大,而当车速在40~80 km/h范围内不同车速条件下行驶时,随着车速的提高降温所需时间将明显延长;车厢内空气流速对车厢内空气的降温快慢几乎没有影响。

    • 基于离子选择电极和单片机技术的电子舌设计与试验

      2013, 44(6):183-188. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2010.06.031

      摘要 (3828) HTML (0) PDF 1.22 M (1701) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一套基于离子选择电极和单片机技术的电子舌系统,并基于机器学习方法对饮用矿泉水及苹果汁进行了检测。使用离子选择电极组成传感器阵列,并通过单片机系统和串行A/D模块实现了高可靠性、低硬件成本的数据采集;在Matlab环境下实现了对实验数据的主成分分析、BP和PNN神经网络以及SVM分析,探讨了神经网络的优化设计方式。实验结果表明,该电子舌系统能够准确识别饮用水类别,并具有良好的可扩展性及成本低廉等优点。

    • 牛肉眼肌图像在线采集和实时分割系统

      2013, 44(6):189-193. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.032

      摘要 (4102) HTML (0) PDF 1.12 M (1888) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据肉牛屠宰现场牛肉自动分级的技术要求,设计并构建了一个以TMS320DM642处理芯片为核心的牛胴体眼肌图像在线采集和实时分割系统。首先利用所开发系统在线采集牛肉图像,然后通过蒙板方法,对所采集图像进行背景分割;由于DM642系统采用Y、Cb、Cr 3个色度分量来分别描述和存储图像,为节省算法处理的数据量,对Cr(红色)色度空间图像进行二值化处理,然后再用区域面积标记法和小区域消除法提取眼肌区域。实验结果表明,利用DM642系统能够实现牛肉图像的在线采集和眼肌区域分割,眼肌图像提取的准确率平均值为92.9%。

    • 涡轮反应器气固两相流动反应CFD模型建立

      2013, 44(6):194-200. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.033

      摘要 (3849) HTML (0) PDF 995.45 K (1477) 评论 (0) 收藏

      摘要:在气固两相湍流流动模型和反应动力学模型的基础上,系统地考虑两相流动、传热、传质、反应等复杂因素,建立了涡轮反应器三维气固两相流动反应模型,形成了相应的数值解法,并以此对工业涡轮反应器进行了数值模拟研究,展示其内部流动、传热、传质及反应等细节。

    • 冷等离子体处理对大葱种子发芽特性的影响

      2013, 44(6):201-205. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.034

      摘要 (4168) HTML (0) PDF 925.16 K (1924) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用冷等离子体种子处理技术对大葱种子进行小于20 s非电离幅射处理,研究该技术对于大葱种子发芽势和发芽率的影响。试验结果表明,经不同功率冷等离子体处理后,种子的发芽势和发芽率有明显变化。冷等离子体处理后放置20 d进行发芽试验,当处理功率为240 W时种子的发芽势和发芽率提高最大,分别比对照提高10.6%和5.2%。冷等离子体处理后放置20 d和放置4 d进行发芽试验,大葱种子的发芽势和发芽率都比对照有明显改变,并且具有一致的规律性。

    • 冷等离子体处理对水稻种子萌发的影响

      2013, 44(6):206-209. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.035

      摘要 (3700) HTML (0) PDF 947.19 K (2041) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高水稻种子的萌发性能,利用冷等离子体处理机分别以空气、氦气为真空室环境介质,以60、70、80、90和100 W的处理功率对浙优023、秀水134和浙优6326 3种水稻种子进行处理,并进行发芽试验。结果表明,在60~100 W的处理功率范围内,冷等离子体处理对水稻种子的萌发具有明显的促进作用,与未经任何处理的对照组相比,以空气、氦气为处理介质3种水稻种子的发芽势、发芽率分别可提高1.75%~13.5%、1.0%~8.75%;以空气为处理介质,浙优023、秀水134、浙优6326水稻种子的较佳冷等离子体处理功率分别为90、100和80 W;以氦气为处理介质,秀水134、浙优6326水稻种子的较佳处理功率为60 W,但浙优023水稻种子不宜以氦气为介质进行冷等离子体处理。

    • >农业信息化工程
    • 基于面向对象与替换法的遥感影像云检测与去除技术

      2013, 44(6):210-214. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.036

      摘要 (3926) HTML (0) PDF 1.15 M (2417) 评论 (0) 收藏

      摘要:裁剪20090716和20090730两景HJ-1 CCD多光谱影像的部分作为试验区,基于面向对象法实现了厚云、薄云及云影的检测,进而利用替换法去除云和云影。对原影像、去云后影像的像元灰度均值、最大值、标准差、熵等指标进行了比较,结果表明,还原后的影像符合地面实际,面向对象与替换法可作为HJ-1 CCD多光谱数据的云检测与去除的重要方法。

    • 基于小波多分辨率分解的农田障碍物检测

      2013, 44(6):215-221. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.037

      摘要 (3591) HTML (0) PDF 1.86 M (1696) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于颜色或高度信息的农田障碍物检测方法仅能实现部分障碍物检测的缺点,提出了基于频率信息的检测方法。采用小波多分辨率分解,利用田间作物产生主频信息的总量优势及作物行分布规律确定作物所在频率层。在作物层上利用图像旋转投影法校正图像的同时,获得航位偏差和航向偏差;依据频率分布特性的改变,检测出发生行遮挡的疑似障碍物位置;依据非杂草类障碍物频率变化比较缓慢,在小波多分辨率分解的最高频率层上实现不发生作物行遮挡的疑似障碍物的检测;最后采用立体视觉匹配及频率信息的先验知识判定检测到的是否为障碍物。实验表明算法能检测出包括长满草的土堆、田头等各类障碍物,并能有效去除断垄干扰,单帧图像处理时间平均为79ms。

    • 基于改进Hu矩和遗传神经网络的稻飞虱识别系统

      2013, 44(6):222-226. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.038

      摘要 (3889) HTML (0) PDF 1.20 M (1866) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对稻飞虱识别实时性差和BP神经网络分类有一定误差的问题,设计了一种基于DSP硬件平台和遗传神经网络算法的稻飞虱识别系统。系统硬件以AT89S52单片机控制拍摄移动装置,以DM6437处理器作为算法处理平台;系统软件设计主要包括基于改进Hu矩的特征值提取和基于遗传算法优化神经网络的识别算法。系统通过CCD摄像机拍摄稻飞虱视频信号传送到DSP识别系统,从中提取图像,识别图像中的稻飞虱。实验对稻飞虱、水蝇和潜蝇等80个样本进行了训练和测试,结果表明遗传神经网络对稻飞虱的正确识别率达到90%。

    • 基于模糊逻辑的植物叶片边缘检测方法

      2013, 44(6):227-231. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.039

      摘要 (4120) HTML (0) PDF 1.37 M (1717) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对温室环境植物叶片边缘检测中,植物图像通常含有噪声、背景复杂且图像数据存在模糊性和不完整性问题,提出了基于模糊逻辑的植物叶片边缘检测方法。首先,根据邻域像素的统计特性及绿色植物和土壤背景的颜色差异性,利用线性函数定义噪声和边缘的隶属度函数;其次,采用Sugeno模糊模型进行模糊推理,以减少模糊规则数量;最后,利用模糊推理结果先进行模糊滤波后再进行模糊边缘检测。实验证明,提出的方法克服了常规算法未考虑叶片像素和背景像素的颜色差异而导致产生大量伪边缘的问题,在噪声环境中能有效提取自然背景下植物叶片边缘信息,可有效用于温室环境的植物叶片图像边缘检测。

    • 基于机器视觉的育苗穴盘定位与检测系统

      2013, 44(6):232-235. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.040

      摘要 (4057) HTML (0) PDF 1.27 M (2068) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对嫁接苗自动移栽机器人,提出了一种基于器视觉的育苗穴盘定位与检测系统。该系统不仅能够确定育苗穴盘在传送带上的位置,而且能够获得各穴孔内的基质深度和三维形状信息。其方法是利用彩色图像与深度图像的注册,从彩色图像中检测穴盘轮廓,结合穴盘规格,实现深度图像中穴盘各穴孔的分割;利用分割后的深度图像对每个穴孔生成三维点云,结合最近邻算法与主成分分析算法计算各点的法向量,基于该法向量实现穴孔侧壁与穴底基质的分割,进而获得基质的深度。试验表明,该系统能够有效定位穴盘并检测基质深度,平均定位误差为3.5 mm,深度检测误差为4.9 mm,满足嫁接苗自动移栽机器人的控制要求。

    • 设施花卉环境参数低功耗传输及模糊控制研究

      2013, 44(6):236-241,252. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.041

      摘要 (4164) HTML (0) PDF 1.04 M (1695) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低现有设施环境监测系统中传感节点的能耗,延长无线传感网络的生存周期,提出了节点动态组包主动传输和多种环境变量加权控制传输2种低功耗机制,减少了大量重复冗余数据的传输,并实现了基于Zigbee的设施花卉环境监测及其低功耗传输系统。提出设施花卉环境下的多变量模糊控制方法,解决了环境变量之间耦合问题,促使温室快速达到花卉适宜环境并保持平衡,实现了对设施花卉环境的综合控制。节点以CC2430芯片为核心,并根据影响花卉生长的环境参数,同时装载SHT10型温湿度、BH1750FVI型光照以及COZIR-ambient型二氧化碳传感器,因此节点可同时采集传输多种环境参数,降低了硬件成本。在南京农业大学园艺试验基地进行组网测试,结果表明,系统比传统周期传输节点(周期1min)减少能耗85.97%,测量精度在98.5%以上,网络平均丢包率为0.84%,满足了对设施花卉环境的有效监测及低功耗传输的要求。

    • 基于无线传输的蛋鸡体温动态监测装置

      2013, 44(6):242-245,226. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.042

      摘要 (4526) HTML (0) PDF 1.02 M (2670) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实时监测蛋鸡的体温变化,减少实验人员与动物的接触次数,设计了蛋鸡翼下体温动态监测装置。采用数字温度传感器DS18B20为感温元件,以ATmega 16单片机和nRF2401无线传输模块为核心进行数据采集传输,使用C#语言编写人机交互界面,实现了蛋鸡体温变化的实时采集、存储、显示以及历史数据查询。 试验表明,该装置体温测量误差为0.1%,最大传输距离为100 m,鸡佩戴传感器节点传输距离为50 m左右,网络丢包率为0.89%。通过设置不同的采集频率和采取休眠方式可以降低功耗, 能够满足测量要求。 

    • >机械设计制造及其自动化
    • 基于改进PSO的复杂机械产品装配质量在线优化

      2013, 44(6):246-252. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.043

      摘要 (4413) HTML (0) PDF 1012.67 K (1507) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过构建面向装配精度的质量控制点公差分配模型,实现了装配过程中不同类型质量控制点间非线性耦合关系的量化表达,揭示装配误差累积规律;利用混沌理论与双阶段变异策略对多目标粒子群算法进行了改进;在装配过程开始前,计算各质量控制点公差初始分配结果,当上游质量控制点根据初始分配结果被实例化后,启动再分配机制,结合实例化数据对公差分配模型再次求解,为后续质量控制点实例化提供决策支持,实现装配质量在线优化和前馈控制;以某型主锥总成装配过程中选垫与主齿螺母拧紧工序为例,验证了理论的有效性和可行性。

    • Delta并联机构正向运动学标定方法研究

      2013, 44(6):253-257. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.044

      摘要 (4185) HTML (0) PDF 1.14 M (2196) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高Delta操纵机构位置测量精度,提出了一种离线参数辨识标定方法。根据机构结构和运动学模型,对影响操作端精度的各项误差源进行分析,建立了含误差参数的正向运动学模型;通过分析各项误差源对操作端位置误差的影响,发现12项装配误差对操作端的位置影响较大,提出对运动学模型中的装配误差进行参数辨析,以此修正正向运动学模型;试验结果表明,标定后的Delta机构提高了位置重复测量精度。

    • 基于多传感器信息融合的六自由度运动记录方法

      2013, 44(6):258-262. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.045

      摘要 (3665) HTML (0) PDF 1.13 M (1598) 评论 (0) 收藏

      摘要:以六自由度运动作为研究对象,提出了一种基于多传感器信息融合的运动记录方法。通过加速度模块获得加速度,解耦计算出六自由度运动的转角信息。通过融合转角信息和摄像头记录的图像信息,计算出六自由度运动的位移信息。通过实验验证了该方法的可行性。

    • 两类带两个形状参数的三角Quasi-Bézier曲面

      2013, 44(6):263-268. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.046

      摘要 (3691) HTML (0) PDF 1.15 M (1443) 评论 (0) 收藏

      摘要:构造了两种定义在三角域上带两个形状参数的二元Quasi-Bernstein基函数。与之相应的两类三角Quasi-Bézier曲面其性质与传统的三角Bézier曲面相仿。当形状参数取某些特定值时,三角Quasi-Bézier曲面就退化为三角Bézier曲面。在控制顶点固定时,三角Quasi-Bézier曲面的外形可以通过改变形状参数的值来进行调整。两个形状参数几何意义明显,便于操作,其中一个在3条边界曲线固定后仍能够调整曲面的外形。数值实例表明了这两类三角Quasi-Bézier曲面在调整外形时的有效性与便捷性。

    • 伺服压力机柔性加减速控制算法

      2013, 44(6):269-273. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.047

      摘要 (4132) HTML (0) PDF 963.58 K (2091) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种伺服电动机柔性加减速控制算法,采用2个不同周期的三角函数叠加作为伺服电动机加减速构造函数,加减速所需的转矩与伺服电动机特性更好地匹配,能够降低系统对伺服电动机功率的要求。推导了伺服电动机位移、速度、加速度和加加速度数学表达式,并与三角函数加减速控制算法进行了比较。实验结果表明,该算法能够应用于伺服压力机加工工艺曲线规划设计。

    • 发动机凸轮轴磨削变形补偿技术研究

      2013, 44(6):274-279. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.048

      摘要 (3449) HTML (0) PDF 1.09 M (1768) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对发动机凸轮轴数控磨削时产生连续变化的弹性变形问题,分析了凸轮轴受到磨削力变形对凸轮轮廓精度的影响,对轴向和径向变形进行了解耦,推导了不同位置、不同相位下凸轮受力变形量求解方程。分析了数控凸轮轴磨床的插补原理,建立了含有变形量误差的、工件旋转轴和砂轮进给轴联动的磨削运动学方程,提出了X轴变形量与理论插补值进行几何叠加的指令修正误差补偿方法。对某发动机进排气凸轮轴磨削变形进行了建模与仿真,对数控凸轮轴磨床进行了补偿与加工试验,仿真与加工试验结果均表明磨削变形补偿可以将凸轮轴的轮廓精度提高5 μm。

    • 高压齿轮泵过渡区阻尼结构参数化

      2013, 44(6):280-286. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.049

      摘要 (3925) HTML (0) PDF 1.36 M (1898) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过研究过渡区压力变化与侧板阻尼结构之间的关系,提出浮动侧板阻尼结构的参数化研究方法。以某高压齿轮泵为模型,对齿轮泵过渡区流场进行解析,并基于响应面方法建立过渡区压力变化的近似模型,在保证齿轮泵容积效率的前提下,以降低侧板过渡区突变为优化目标,对侧板高压油槽阻尼结构进行优化设计,结果表明过渡区压力突变由10.162 MPa降至3.670 MPa。

    • 基于分形理论的结合面法向接触阻尼与损耗因子模型

      2013, 44(6):287-294. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.050

      摘要 (3584) HTML (0) PDF 1.10 M (1641) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于结合面法向阻尼耗能机理及MB接触分形修正模型,提出了一种结合面法向接触阻尼模型及结合面间阻尼损耗因子模型。仿真结果表明,分形维数在较小范围内,法向阻尼与法向总载荷呈微凹弧非线性关系,且随着法向总载荷和分形维数的增大而减小,随着分形尺度参数的增大而增大;分形维数在较大范围内,法向阻尼与法向总载荷呈微凸弧非线性关系,且随着法向总载荷和分形维数的增大而增大,随着分形尺度参数的增大而减小。而结合面损耗因子与法向总载荷呈微凹弧非线性关系且随着法向总载荷的增大而减小,随着分形尺度参数的增大而增大,分形维数在较大值范围内,结合面损耗因子随其增大而增大。

    • 微粗糙表面混合接触边界膜影响分析

      2013, 44(6):295-298. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.06.051

      摘要 (3361) HTML (0) PDF 1016.19 K (1441) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了由微粗糙表面与光滑平面形成的混合接触承载性能。混合接触由固体-边界膜-固体三体接触和固体-流体-固体三体接触组成。两表面相对滑动时表面间形成许多个微阶梯轴承。这些微阶梯轴承的承载量之和构成两接触表面承载量。微阶梯轴承的入口区为传统流体区域,出口区为边界膜区域。给出了微阶梯轴承承载能力分析方法,研究了边界膜对混合接触承载能力和接触性能的影响。

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