严天一 , 闫海敬 , 侯兆萌 , 王玉林 , 张鲁邹 , 陈焕明
2013, 44(8):1-7,73. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.001
摘要:在Matlab中建立4自由度 1/2半主动悬架车辆模型后,构建模糊混合控制器,利用粒子群优化算法对模糊混合控制器的隶属度函数和模糊控制规则同时进行优化,开发了粒子群模糊混合控制策略。为了有效验证所提出的控制策略,在搭建的车辆半主动悬架系统控制策略硬件在环仿真试验平台上进行了粒子群模糊混合控制策略的半实物仿真试验。硬件在环仿真试验结果表明,粒子群模糊混合控制策略明显优于传统模糊控制策略,能有效地提高半主动悬架系统的综合性能,并且在不同路面输入激励下均能取得较好的控制效果。
2013, 44(8):8-12,32. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.002
摘要:基于磁致伸缩原理,设计了一种大功率拖拉机电-液提升器用销轴式阻力传感器。根据铁磁学理论、安培环路定理以及磁路欧姆定律建立了传感器励磁电路的数学模型,并在Matlab/Simulink中对传感器的电压信号输出随负载的变化情况进行了仿真分析。采用45调质钢和40Cr调质钢两种材料作为传感器外壳进行对比。传感器剪切力静态加载试验结果表明:45调质钢静态特性曲线线性度决定系数R2为0.9965,加载70 kN剪切力时输出电压为0.55 V,性能优于40Cr调质钢。
2013, 44(8):13-20. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.003
摘要:以脉振高频电压信号注入法无位置传感器控制技术为基础,设计了永磁同步电机位置传感器容错控制系统。对高频电流信号和解调信号间存在相位延时的问题进行了分析,指出该相位延时是逆变器延时、定子电阻延时和AD采样延时的共同作用。分析了互感和谐波电感对位置估计误差的影响,提出相应的补偿方法。仿真和实验结果表明,所设计的位置传感器容错控制系统跟踪精度高,具有一定的抗扰动能力,可以很好地进行零速和低速时的速度和位置估计。
2013, 44(8):21-26. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.004
摘要:根据混合动力车辆的工作特性,对不确定下车辆混合动力系统参数优化的多学科设计优化方法进行研究。采用蒙特卡罗仿真估计车辆混合动力系统输入参数的不确定性对系统性能的影响;采用物理规划法构造系统性能目标的综合偏好函数和约束来满足实际需求与设计偏好;利用目标分流法对车辆混合动力系统的参数优化问题进行层次分解及协同优化。最终方案不仅使混合动力系统的功率匹配更加满足设计偏好,还使系统的设计参数达到最优配置。
2013, 44(8):27-32. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.005
摘要:设计了一种用于电感参数辨识的高频响应电流处理方法,辨识出了电机的直、交轴电感参数,并且分析推导了逆变器非线性因素对电感参数辨识精度的影响。通过对响应电流进行两个延时滤波和两个同步轴滤波分析,剔除了基波和其他高频杂波,精确地得到高频电流的正、负相序幅值,辨识出了直、交轴电感参数。该在线参数辨识方法不仅在电机静止时能进行辨识,而且在电机正常运行的各个负载和速度下也能辨识出电感。电机实验结果表明,在不同负载和转速下的直、交轴电感辨识结果准确度较高,有助于电机驱动系统性能的改进。
2013, 44(8):33-37,20. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.006
摘要:对轮毂电机驱动型电动汽车的动力系统进行了研究。首先分析了轮毂电机驱动型电动汽车行驶时的受力情况,然后以某型号轮毂电机驱动型电动汽车为样车选取了轮毂电机和蓄电池,采用ADVISOR建立了轮毂电机驱动型电动汽车动力系统模型,并对其进行了仿真分析。仿真结果验证了所选取的轮毂电机及蓄电池均满足设计要求。最后利用自行设计的电动汽车骨架样车进行了实验,验证了仿真的合理性。
2013, 44(8):38-44,68. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.007
摘要:针对地下矿车的工作环境,以自主研发的铰接式地下矿车为原型,分别建立了驾驶模拟系统场景模型、车辆三维模型及巷道模型。充分考虑驾驶模拟器的实时性及真实性需要,建立了地下矿车的三自由度动力学及运动学非线性离散化模型。使用开源图形引擎OGRE驱动模型及场景,将动力学及运动学模型与OGRE融合。使用光线投射方法,虚拟出激光测距传感器,为地下矿车智能控制技术研究提供了良好平台。
2013, 44(8):45-49. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.008
摘要:针对集成式电子驻车制动系统,在Matlab/Simulink环境下建立了包括直流电动机、丝杠螺母以及原件内部相关的粘性摩擦和库伦摩擦等内部摩擦分析的仿真模型。为了降低使用成本,提出通过开关控制器来控制EPB系统的方法,并通过仿真与试验对比,验证了仿真模型及开关控制器在电子驻车制动系统应用的可行性。
何进 , 王庆杰 , 李洪文 , 卢彩云 , 乔晓东 , 路战远
2013, 44(8):50-56,62. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.009
摘要:2008~2010年在北京市大兴区研究了免耕开沟种床对土壤水分、作物生长、产量和水分利用效率的影响。试验结果表明:免耕开沟种床能增强土壤蓄水保墒能力,与翻耕种床相比,0~30 cm土层土壤体积含水率提高0.2%~2.7%,促进了作物生长,其中免耕播种开沟深度为20 cm的种床优势最为明显,相对翻耕种床可提高冬小麦产量2.4%和水分利用效率7.4%、夏玉米产量1.2%和水分利用效率1.5%。研究表明,华北一年两熟区免耕播种的适宜开沟深度为20 cm。
2013, 44(8):57-62. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.010
摘要:流变态土壤的特有力学性质决定着流变态土壤环境下的犁具、旋耕刀具等农业机械应与北方旱作条件下的有所不同。为在流变态土壤条件下,优化犁体的结构参数和工作参数,以达到改善其性能和提供一个降低能耗的途径,应用3种犁体,以耕作能耗最小为目标,对犁体的工作参数进行了四因素三水平正交试验,同时应用ANSYS软件进行了相应的数值分析。试验结果表明,耕深对能耗的性能指标影响显著。通过试验结果分析确定最佳优化方案为:耕速0.8 m/s,耕深20 cm,同时验证了模拟的可行性。进而应用数值分析的方法对犁体结构参数推土角、起土角、覆土角和犁体高度进行优化。通过数值分析结果确定犁体推土角为90°、起土角为35°及犁体高度为200 mm时,其耕作比阻优化结果为0.69 N/cm2。
乔晓东 , 王晓燕 , 颜华 , 李洪文 , 何进 , 王庆杰
2013, 44(8):63-68. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.011
摘要:为了解决现有后悬挂农具测试系统测试项目少和试验平台少的问题,在汲取其他试验平台设计经验的基础上,设计了一种牵引式多挡位后悬挂农具田间试验平台。根据静力学平衡原理,绘制了试验平台液压三点悬挂性能曲线;并在田间拖拉机、田间试验平台、试验平台悬挂2BDM-12型小麦对行播种机、试验平台悬挂2BMSF-12/6型免耕施肥播种机等4种工况下进行了转向操作性、行驶直线性和动力输出轴最高转速等功能试验。4种工况下转向操作性不变,加装试验平台后转向操作性、行驶直线性和最高转速虽有变化但在允许范围之内。试验结果表明该田间试验平台设计满足后悬挂农具田间试验功能要求。
陈建能 , 周丽莎 , 王英 , 徐高欢 , 赵匀 , 张传伟
2013, 44(8):69-73. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.012
摘要:为解决共轭凸轮推秧装置结构尺寸过大的问题,提出了等径凸轮推秧装置。该推秧装置由等径凸轮控制推秧杆运动。根据推秧杆农艺要求及椭圆齿轮行星系驱动机构构造了推秧杆的理想运动学曲线,建立了该推秧装置的反求模型。基于VB 6.0编写了其反求设计及仿真软件,得到一组满足农艺要求的参数,包括机构参数和等径凸轮廓线。根据这组参数研制了该推秧装置并进行高速录像试验。理论分析及试验结果表明,该推秧装置能够满足推秧杆的农艺要求,且具有比共轭凸轮推秧装置更小巧的结构尺寸。
2013, 44(8):84-89. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.015
摘要:为研究静电喷雾锥射流形成及其影响因素,结合静电喷涂喷油刀梁,建立了静电喷雾二维轴对称锥射流物理模型,基于电流体动力学连续性方程、动量方程和电势场方程以及边界条件,运用Matlab结合有限差分法对其数学模型的控制方程进行了迭代数值求解,得到了静电喷雾锥射流形状、锥射流内、外部电场分布及锥射流表面电场强度。计算结果表明:锥射流喷射流量和表面张力越大,形成的锥射流直径和锥顶端也越大;锥射流内部,径向电势和电场强度均逐渐减小,轴向电势逐渐增大,电场强度基本保持不变;锥射流外部,径向电势保持不变,轴向电势均匀变化;流体介质的喷射流量和表面张力与锥射流表面法向电场强度均呈反比关系,而对锥射流表面切向电场强度基本没有影响。
2013, 44(8):90-93,164. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.016
摘要:设计了基于农药光透性的混药比检测单元、采用PWM波占空比控制注入量的药液注入单元和以MSP430F149单片机为核心的低功耗控制单元,分别对各功能单元进行性能测试和标定实验,在此基础上构建了药液混药比反馈在线混药装置,并对农药百草枯进行1∶200混药比定点跟踪实验。结果表明,基于农药光透性的混药比反馈在线混药方法及装置可以实时获取混药比反馈信息,自动调节药液注入量,准确跟踪设定混药比,有效满足农药在线自动混药要求。
2013, 44(8):94-98,111. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.017
摘要:提出了4LQZ-6型切纵流联合收获机的收获工艺和总体结构,论述了切流脱粒分离装置、强制喂入装置、纵轴流脱粒分离装置和风筛式清选装置等主要工作部件的结构与设计参数。田间性能测试表明:该机收获产量6605 kg/hm2小麦时总损失率为0.2%,破碎率和含杂率均为0.1%,机具生产率为1.47 hm2/h;收获产量8021 kg/hm2水稻时总损失率为1.7%,破碎率和含杂率分别为0.9%和0.8%,机具生产率为2.27 hm2/h,各项技术指标达到了设计要求。
李慧 , 何进 , 李洪文 , 王庆杰 , 曹庆春 , 卢伟杰
2013, 44(8):99-105. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.018
摘要:以D型打结器为对象,在打结器时序研究的基础上对打结器空间结构布局进行了研究。通过打结器工作原理分析,确定了保证D型打结器成结八大动作顺利实现的各关键空间结构参数关系,建立了打结器参数化模型。以mathematica 8.0为工具对空间关键轴参数进行设计,最终确定了具有不同空间参数的机架Ⅰ和机架Ⅱ。两机架配合New Holland其他零件后进行了打结试验。结果表明,在室内,机架Ⅰ的成结率比机架Ⅱ低1.0%,但相同预紧力下,其所成绳结平均可承受拉力比机架Ⅱ所成绳结提高了13.9%;在田间,机架Ⅰ成结率比机架Ⅱ低4.0%,但其所成绳结可承受拉力比机架Ⅱ高2.5%。田间所成绳结的平均可承受拉力比室内成结高94.2%~115.9%,表明预紧力及成结过程外界对捆绳的附加拉力会影响最终绳结可承受拉力。
2013, 44(8):106-111. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.019
摘要:通过研究T-TDR传感器的热传导过程,优化热电偶结点的嵌入位置,提高了传感器测量精度。采用土壤二维热传导方程,利用Heat Transfer数值计算模型,在分析T-TDR探针传热初边值问题的基础上,探讨了T-TDR传感器热场随时间、土壤热传导率、土壤热容等参数变化的关系,模拟了传感器在不同外界环境温度、导热系数和容积热容量土壤中的热传导动态过程和热场空间分布。结果表明,T-TDR传感器中热电偶结点的最优嵌入位置为传感器末端方向上距离探针中点2 mm处,此位置对于中间探针的辐射热量最为敏感。
2013, 44(8):112-117. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.020
摘要:以锯末、零价铁、活性碳为反应介质,研究填装方式、接种量、停留时间等对可渗透反应墙去除硝酸盐的影响。结果表明:锯末和零价铁混合填装PRB中硝酸盐的去除率达到99.39%,高于两者分层填装的PRB;增加反应时间可以提高硝酸盐的去除率,但会增加出水的可溶性有机碳;在一定范围内增加接种量可以提高硝酸盐的去除率;硝酸盐的去除率、出水可溶性有机碳和菌落数随硝酸盐初始浓度的升高而降低,但铵态氮的积累有所升高;活性炭不仅可以促进硝酸盐的去除、降低体系中铵态氮积累,还可以改善出水色度。锯末和零价铁混合填装PRB的出水检测不到亚硝态氮,分层填装PRB的出水检测到亚硝态氮质量浓度最低为0.764 mg/L,最高为1.285 mg/L;此外,各PRB中的出水菌落数在103~106 CFU/mL之间变化。
吴树彪 , 崔畅 , 张笑千 , 李伟 , 庞昌乐 , 董仁杰
2013, 44(8):118-125,179. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.021
摘要:总结和归纳了国内外部分关于沼液农田施用增产提质效应及对水土环境影响的研究成果,表明沼液对于提高作物产量与品质、促进植物种子萌发、防治病虫害、提高土壤养分含量具有积极作用,但大量施用时对于水土环境存在污染风险。说明在沼液施用程中,应充分考虑作物及农田对于沼液的承载能力,在对土壤及地下水没有污染的前提下选择用量,对其在农产品生产中的安全性进行系统、定量的监测和安全评价,这样既能节省对化肥的需求,减少农民的生产成本,又为沼气工程处理沼液提供了科学指导,有利于预防农田消纳沼液时潜在的环境风险发生。
2013, 44(8):126-132. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.022
摘要:以玉米品种沈农46自然状态的根土复合体为试验材料,在电子万能试验机和自制的试样周围压力系统上进行剪切力学性能试验。试验结果表明:含水率是影响极限剪切应力的最显著自然因素,极限剪切应力基本随着含水率增加而增大;距离根茎中心约20 mm的竖直剖面极限剪切应力最大,通过根茎中心的剖面次之,对于大于20 mm的其他剖面,距离根茎中心越远,极限剪切应力越小,结合垄作规格,破茬刀在距离垄台中心40 cm左右的剖面进行作业是合理的;在该剖面地表下20~60 mm位置,玉米须根最发达,抗剪切应力最大,约为5.20~7.15 MPa,是破茬装置功率损耗最大的工作段。
冯俊杰 , 费良军 , 翟国亮 , 邓忠 , 贾艳辉 , 孙浩
2013, 44(8):133-138. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.023
摘要:为分析自适应滴头的自动调流功效,研究了自适应滴头控制体的弹性调节膜原始尺寸和装配后的预变形挠度,进行了弹性调节膜的综合受力分析,并运用力学的作用应力、挠度和有效面积以及接触面的密封比压等理论分析与计算方法,得出控制合力对接触面的实际密封比压。结果表明:自适应滴头弹性膜片在装配变形挠度产生的预紧力和土壤负压20 kPa等控制分力的共同作用下,产生的最小实际密封比压为0.61 MPa,而计算的理论密封比压也为0.61 MPa,符合两个接触面正向压紧密封需要的“实际密封比压不小于理论密封比压”条件,足以维持滴头的初始断水模式,并处于止水、通水的临界状态。当土壤继续干旱、土壤负压微微变大到21 kPa以上时,实际密封比压降至0.54 MPa,远小于理论密封比压,滴头即开始滴水,进入自动调节通水状态,有效地实现了自动调流功效。
2013, 44(8):139-142,132. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.024
摘要:采集我国不同地区、不同品种的71个麦秸样品,选取其中54个为校正集,17个为独立的验证集。采用Spectrum 400型和Antaris Target型两种近红外光谱仪,分别对麦秸低位热值进行实验室静态和模拟在线快速预测分析。利用Spectrum 400型近红外光谱仪对麦秸低位热值进行实验室静态分析,建立的预测模型校正集决定系数为0.90,验证集相对分析误差为2.75。利用Antaris Target型近红外光谱仪对麦秸低位热值进行实验室模拟在线分析,建立预测模型,校正集决定系数为0.93,验证集相对分析误差为3.26。对这两种光谱采集条件下的近红外光谱快速分析模型进行了比较分析。
2013, 44(8):143-147. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.025
摘要:中国不同地区气候不同,温湿度差异较大,生物质颗粒燃料在储藏过程中,会引起颗粒燃料的特性发生变化,从而对燃料的应用产生影响。针对玉米秸秆颗粒和木质颗粒两种燃料,采用密封和露天2种储藏形式,利用高低温湿热试验箱模拟不同温湿度条件,开展储藏试验。结果表明,生物质颗粒燃料在储藏过程中,影响颗粒燃料全水分的主要因素是温度、湿度和储藏方式;湿度大于70%,玉米秸秆颗粒燃料会出现长毛、发霉现象;木质颗粒燃料在高温、高湿条件时,会出现裂缝及发霉现象。
2013, 44(8):148-164. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.026
摘要:主要回顾了可见/近红外光谱分析技术和拉曼光谱分析技术在果蔬品质与安全检测领域的研究进展。可见/近红外光谱分析技术在果蔬品质的定量分析(包括糖、酸等内部成分含量和坚实度等组织物理属性等)、果蔬品质的定性分析(如缺陷检测、成熟度分级、货架期/储藏期判断等)、果蔬生长/加工过程监测、果蔬生长环境条件分析以及果蔬安全检测、果蔬品种与产地溯源等方面获得了广泛应用。拉曼光谱分析技术在果蔬内部成分分析(尤其是类胡萝卜素含量)、品质分级、成熟度辨别、缺陷/损伤检测等方面获得成功应用,在果蔬农残与微生物污染检测方面也比可见/近红外光谱分析技术更具潜力。此外,还分析归纳了光谱分析技术在果蔬品质与安全检测领域的优势与不足,并展望了今后的发展趋势。
2013, 44(8):165-168,194. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.027
摘要:为给籼稻储存品质的判定提供一种快速无损检测手段,对80份重度不宜存籼稻和80份非重度不宜存籼稻的近红外反射光谱进行了实验研究。根据训练样本非线性可分的特点,选择支持向量机方法建立定性模型。在对不同核函数的特性进行分析和研究的基础上,定义了一种新的核函数——组合核函数。该组合核函数是多项式核函数与径向基核函数的线性组合,将两者各自的特点融合在一起兼具内推和外推性能。实验结果表明,以这两种函数的线性组合作为核函数且调节因子为0.7时,所建立的模型综合性能最好。所建模型的训练集正确识别率为97.21%,测试集正确识别率为93.25%。
2013, 44(8):169-173. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.028
摘要:基于可见/近红外光谱技术探讨利用软化指标对不同货架期沙果进行分类的可行性。以SNV为最优预处理结合PLS建立软化指标模型,经优化后其校正和预测模型的决定系数R2分别为0.847和 0.813。证实软化指标与光谱数据之间存在很高的相关性,可以以软化为指标对不同货架期的沙果进行分类。分别采用非线性的LS-SVM和线性的PLS-LDA建立分类模型,结果表明:利用LS-SVM所建模型得到的效果要优于PLS-LDA模型,其正确识别率和正确拒识率都达到了94%。
2013, 44(8):174-179. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.029
摘要:为实现绿茶杀青叶料含水率的快速无损检测,基于可见-近红外光谱分析建立含水率的预测模型。使用FieldSpec 3型便携式地物光谱仪,采集192个杀青叶料样品的漫反射光谱信息,基于X-Y共生距离的样本划分算法SPXY,确定144个样本的校正集和48个样本的预测集。进行一阶微分和移动平滑滤波预处理后,采用相关系数法优选出11个特征波段,建立了含水率检测的偏最小二乘回归、主成分回归、人工神经网络及其组合的模型。结果表明,选用5个主成分的偏最小二乘回归模型最佳,其校正和预测模型的相关系数分别为0.990和0.819,均方根误差分别为0.011和0.037,预测含水率的平均相对误差为3.30%。
2013, 44(8):180-184. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.030
摘要:利用计算机视觉技术对香蕉在贮藏过程中颜色和纹理的变化进行研究。以第1阶段的青香蕉为研究对象,在贮藏过程中每天获取其图像,并将图像二值化,以其为模板分别与灰度、R、G和B分量图像点乘进行背景分割,提取彩色分量的均值作为颜色指标;预处理后灰度图像的共生矩阵由不规则的生成方式提取,并获取其纹理二阶矩、对比度和均匀度3个纹理指标。实验结果表明,结合R和G均值的变化曲线可对香蕉在第6阶段之前的表面状况进行描述,采用基于灰度共生矩阵的对比度和均匀度的变化曲线对香蕉在第6阶段之后的表面状况进行描述。
2013, 44(8):185-189,212. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2010.08.031
摘要:为了研究不同支链长度的3种环丙烯类乙烯作用抑制剂对寒富苹果冷藏后乙烯生物合成及果实衰老的影响,分别采用0.75 μL/L的1-MCP(1-甲基环丙烯)、2 μL/L的1 PentCP(1-戊基环丙烯)和0.5 μL/L的1-OCP(1-辛基环丙烯)在常温(20±1)℃条件下,以不处理为对照,采用熏蒸处理寒富苹果20 h,然后装入0.02 mm厚度保鲜袋于低温(0±0.5)℃下贮藏。结果表明:与对照相比,1-MCP及其结构相似物处理均不同程度抑制了苹果冷藏期间的呼吸强度和乙烯释放量,推迟了呼吸峰和乙烯释放峰值出现的时间大约30 d;虽然1-MCP及其结构相似物处理在贮藏前期均促进了寒富苹果果实中ACS酶活性,导致处理果实在整个冷藏过程中ACC含量高于对照果实,但由于较好地抑制了ACO酶的活性,从而抑制了寒富苹果冷藏中乙烯的释放量;此外,3个处理还延缓了果实中MDA含量和细胞膜透性增大的速率。因此,1-MCP及其结构相似物处理能延缓冷藏中寒富苹果果实的成熟衰老进程,但1-MCP及其结构相似物处理间无显著差异。
2013, 44(8):190-194. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.032
摘要:以富士苹果为试材,研究了1-MCP的不同处理时间对果实好果率、呼吸强度、乙烯释放速率、细胞膜透性、丙二醛含量以及果实质地品质(包括果皮强度、破裂深度、果皮脆性、果皮韧性、果肉平均硬度)的影响。结果表明,1-MCP处理显著地降低了果实的呼吸强度和乙烯释放速率,很好地保持了果实的贮藏品质;但1-MCP作用效果随着处理时间的延后而降低,在采后0 d、7 d、14 d处理的1-MCP作用效果明显好于21 d。因此,为了更好地明确1-MCP的处理效果,采后苹果在两周内进行1-MCP处理可以保持较好的贮藏效果。
孙赟 , 林亚玲 , 刘兴静 , 刘凤军 , 张清泉 , 靳步
2013, 44(8):195-201,212. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.033
摘要:根据涡轮反应器气-固两相流动反应模型,对涡轮反应器中流动、传热、传质和反应进行了系统的数值模拟,得到了各种条件下的颗粒轨迹图、温度分布图、密度分布图、涡轮反应器内连续相(气固混合相)的速度矢量图、轴向速度图、径向速度图、切向速度图、湍流强度分布图和气相湿度图。模拟结果表明:涡轮反应器内物料的运动为强湍流-涡旋流运动;内部的温度分布非常有规律,沿着径向和轴向均存在温度梯度;速度分布和转子叶片的安装角度有着较大的关系,而与热油温度无关;在进口处的速度较大,而后慢慢趋于平缓并达到一个稳态。
2013, 44(8):202-206,218. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.034
摘要:研究了体外消化前、后重结晶红薯淀粉的益生作用及其结构特性。实验结果表明,退火处理重结晶淀粉、温度循环处理重结晶淀粉与湿热处理重结晶淀粉、体外消化后的退火处理重结晶淀粉、体外消化后的温度循环处理重结晶淀粉和体外消化后的湿热处理重结晶淀粉既具有抗消化道酶降解的稳定结构,又能选择性促进人粪便中乳酸杆菌群、双歧杆菌群、粪链球菌群和梭状芽孢杆菌群等益生菌的增殖。与退火处理重结晶淀粉、温度循环处理重结晶淀粉与湿热处理重结晶淀粉相比,体外消化后的退火处理重结晶淀粉、体外消化后的温度循环处理重结晶淀粉和体外消化后的湿热处理重结晶淀粉的结构更稳定,对益生菌的选择性增殖作用也更显著。因此,这种重结晶淀粉完全满足作为益生元的条件,可作为新一代益生元产品进行深入研究。
2013, 44(8):207-212. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.035
摘要:为明确大豆磷脂对大豆分离蛋白溶液特性和流体特性的影响,考察了磷脂-大豆分离蛋白复合物表面电荷、粒径、流体类型及溶液粘度的变化。实验结果表明:随着磷脂复合量的增加蛋白颗粒表面负电荷增强,颗粒粒径不断增大,可溶性蛋白质含量提高。流变特性分析发现:随磷脂复合量的增加,流体特性指数n开始小于1时所对应的大豆蛋白质量分数逐渐减小,表明磷脂的复合使得蛋白流体类型变化的质量分数拐点降低,且适量磷脂的复合可以降低蛋白溶液粘度。
2013, 44(8):219-223. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.037
摘要:为进一步提高温室供热系统整体供热效率,针对生物质锅炉作为热源、风机盘管作为末端散热装置的温室热风供热系统,建立了试验温室冬季夜间供暖条件下的室内热环境模拟CFD模型,对室内温度场分布进行了数值模拟并与试验结果进行对比。结果表明,二者所描述的温室内温度场的分布趋势相同,各点误差均小于3℃,计算均方根误差为0.66℃,验证了所建CFD模型的有效性。模拟结果表明:采用该热风供热系统可有效提高室内温度,植物生长区域温度范围为12~17℃,植物层温度分布均匀,无较大梯度变化。
2013, 44(8):224-228. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.038
摘要:树冠体积是农药变量喷施、肥料精准施用和果产预估等果园精细管理的重要因素。为了克服丘陵山地果园地面不平整和果树种植不规整等因素对果树冠层体积激光测量方法的影响,搭建了果树冠层体积激光测量平台,基于AHRS和DGPS实现定位定姿,通过空间坐标转换直接求取果树冠层激光扫描点在大地坐标系下的三维数据;并采用切片技术提取冠层点云的面、线信息,以累加方式计算果树冠层体积。测得的大地坐标系下的丘陵山地荔枝树冠层激光点云能较真实地反映果树冠层的形状特征;以3棵人工修剪的圆柱形绿篱树为靶标,冠层体积激光测量与人工测量相对误差约为5%。试验结果表明,依据果树冠层点云测量冠层体积具有较高的准确性和可靠性。
2013, 44(8):229-233. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.039
摘要:利用三维激光扫描仪获取单株树木的点云数据,通过点云数据的处理提取测树因子,将树冠分割为多个不规则的台体,对每个台体的体积加和,近似为树冠体积。同时将绿视率引入三维绿量的计算中,以树冠不同视角绿视率加权平均和与树冠体积相乘计算树木三维绿量。实验选取了6个树种、共13棵树的点云数据,以树冠体积和绿视率2种方法计算三维绿量,结果表明:单纯以树冠体积计算平均三维绿量,针叶树大于阔叶树;而通过绿视率计算,阔叶树绿视率为55.41%,平均三维绿量为253.02 m3,而针叶树绿视率为30.75%,平均三维绿量为146.75 m3,不论是绿视率或者三维绿量,阔叶树均大于针叶树,与传统方法相比更符合树木的实际情况。
杨庆华 , 刘灿 , 荀一 , 鲍官军 , 王志恒 , 黄鹏程
2013, 44(8):234-239. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.040
摘要:针对水平棚架栽培模式下采集的单幅葡萄果树图像,提出了结合葡萄颜色与形状特征的目标识别定位方法,获得果穗的中心线和长度特征参数。通过提取葡萄图像的|G-R|+|G-B|色差图,利用Sobel算子进行边缘提取。构建葡萄果粒轮廓的数学模型进行Hough变换,实现葡萄果粒的初步识别。结合葡萄果穗的颜色、纹理特征以及果粒分布较为集中的特点判断Hough变换检测出的圆区域是否为果粒。综合利用识别出的果粒信息找到葡萄图像的外接矩形完成目标提取。对78幅图像进行测试,正确识别出葡萄区域的图像为70幅,正确识别率约为90%。
2013, 44(8):240-244,223. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.041
摘要:为了解决传统施肥模式下化肥利用率低、氮磷钾施用量不合理等问题,研究了土壤取样策略及碱解氮、速效磷、速效钾等速效养分分布图生成方法,开发了基于作业处方图的变量配比施肥作业决策系统,结合GPS信息,分别控制氮、磷、钾3种肥料独立施肥机构的电动机转速,实现尿素、磷酸二铵和硫酸钾的按需施用。选取黑龙江红星农场5-2号地块,进行了大豆和玉米传统作业与配比施肥作业对比试验。结果表明,与传统作业模式相比,变量配比施肥在节省15%肥料的情况下,大豆增产2.33%,玉米增产9.32%。
2013, 44(8):245-249. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.042
摘要:针对猪体生长参数之间具有一定的自相关性、部分参数与体重间呈非线性关系、通过线性回归模型预测猪体体重存在着自变量间共线性及拟合优度较低等问题,以52头长白母猪的生长参数为基础,通过最近邻聚类算法,构建了基于RBF神经网络的种猪体重预测模型。通过线性回归检验法对种猪体重预测值与实测值进行分析,发现基于RBF神经网络的长白种猪体重预测模型的拟合优度R2为0.998,而线性回归模型的R2为0.891。结果表明:通过RBF神经网络方法建模,消除了线性回归分析中自变量的共线性问题,预测效果优于线性回归模型。
2013, 44(8):250-256. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.043
摘要:基于混联机构概念和互易螺旋理论提出了完全解耦二维移动二维转动(2T2R)并联机构结构综合的方法,得到106种机构。综合出的机构有两条分支运动链直接与动平台和静平台相连,其中一条为单开链,另一条为混合链。所有机构速度雅可比矩阵均为对角阵,即动平台的输出速度与4个主动副的输入速度之间存在一一对应的映射关系,故此类机构运动学解完全解耦,克服了一般并联机构耦合性强、控制复杂的弱点。
2013, 44(8):257-261,267. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.044
摘要:提出了能实现三维转动和二维移动的4-UPS-RPS空间5自由度并联机构,并对该机构进行了运动学分析。4-UPS-RPS并联机构包含5条分支,其中4条分支为U-P-S(虎克铰-移动副-球副)型结构,1条分支为R-P-S(转动副-移动副-球铰)型结构。建立了该机构的位置反解数学模型,推导出了该机构的速度雅可比矩阵和加速度分析表达式,求解了该机构的位置反解、速度和加速度,并采用ADAMS软件对机构的运动学进行模拟仿真,仿真结果表明理论分析结果完全正确,为该并联机构的实际应用奠定了理论依据。
2013, 44(8):262-267. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.045
摘要:提出了针对含四杆闭链的球面机构位置分析的方法。通过对机构进行结构单元拆分,将其划分为四杆闭链球面机构与球面单开链(SOC)基本单元。基于球面环路方程建立了四杆闭链球面机构约束方程(组),基于坐标变换和方向余弦矩阵法建立了球面单开链约束方程(组),基于球面三角学建立了整个机构的耦合约束方程(组),进而获得机构的约束方程组。提出的方法具有约束建立简便、消元求解容易、少增根的特点,有利于获得机构位置分析的符号解或数字-符号解。
2013, 44(8):268-272,286. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.046
摘要:为了克服电磁铁芯材料的非线性对主动磁悬浮控制系统的影响,提出一种非线性功率放大的新方法,通过这种特殊的放大器将带有铁芯的差动电磁铁负载系统转换成一个线性系统,对主动磁悬浮的控制器而言,其控制对象就变成了一个线性控制系统,这有利于系统控制量的实时计算。实验结果表明,非线性功放的应用扩大了控制器的动态范围,提高了主动磁悬浮控制系统的稳定性。
2013, 44(8):273-280. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.047
摘要:分析了一种新型平衡阀的静态性能,得到承载能力与主阀芯弹簧刚度K、流量q、节流系数的倒数C-1q、节流口水力周长倒数w-1、油液密度平方根ρ0.5、节流口压差Δp的乘积以及负载液压缸有效直径与液压缸伸出杆有效直径之比R呈正比。运用AMESim进行动态模拟,分析结果表明增大控制压力pc可以加快负载稳态运行速度,但不会对负载动态性能造成较大影响;减小主弹簧刚度K可以加快负载运行速度,却会使负载动态变化时间加长;负载质量M的变化会对速度的动态过渡时间产生影响,却不影响负载最终运行速度;主阀芯右侧端面直径D的变化对负载动态特性的变化无显著影响;减小负载液压缸有效直径与液压缸伸出杆有效直径之比R可以加快负载速度,但对速度动态过渡时间无影响。
2013, 44(8):281-286. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.048
摘要:采用压电双晶片振子,设计了一种惯性式压电振动送料器,分析了惯性式压电振动送料器的工作原理,建立了压电振子动力学模型,利用Matlab软件分析了振子长度和质量对冲击力与变形量的影响。对料盘中的物料进行了受力分析。制作了送料器样机,并对样机进行试验测试,得到了电压、振幅、频率与送料速度之间的关系曲线,结果表明该送料器在共振条件下具有良好的工作性能,随着电压的增加,振幅与送料速度呈线性增加。相比悬臂梁式压电振动送料器,该送料器具有更大的驱动能力和更小的空间结构。
2013, 44(8):287-292. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.08.049
摘要:通过几何学方法将行星齿轮偏心类误差转换为在啮合线上的当量啮合误差,再对各当量啮合误差分量在角频率分别为0、相同和不相同3种情况下的耦合传动误差进行计算和推导,论证了前两种情况均能实现最佳补偿效果,得出耦合误差能有效补偿时误差初相差的取值区间和最佳补偿效果时各误差初相的数值关系。在此基础上,提出一种提高系统传动精度的行星齿轮装配方法——误差初相调试装配法。最后通过实例计算调试装配、随机装配和提高加工精度等多种情况下行星齿轮的传动误差,对比分析结果证明这一方法是有效且经济的。
2013, 44(8):293-298. DOI: doi:10.6041/j.issn.1000 1298.2013.08.050
摘要:提出了一种利用机器视觉技术对五坐标机床旋转轴转角定位误差进行检测的方法。首先,通过制作特定的标志,用CCD相机获取标志图像;然后,通过数字图像处理技术对所获得的图像进行分析处理;最后,根据标志在不同位置处的相对转角偏差计算机床旋转轴的转角定位误差,实现五坐标机床旋转轴转角定位误差的辨识和测量。同时,将该方法与传统检测方法进行对比,实验结果表明,所提出的检测方法简单、高效,可以实现机床旋转轴误差的快速检测,并为五坐标机床旋转轴误差的补偿提供了计算依据。
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