• 2014年第45卷第7期文章目次
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    • >车辆与动力工程
    • 双活塞液粘调速离合器动态特性研究

      2014, 45(7):1-6. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.001

      摘要 (3290) HTML (0) PDF 1.25 M (1518) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决液粘调速离合器摩擦副偏磨问题,提高液粘调速离合器摩擦片运动系统的响应速度,提出了一种新型双活塞结构液粘调速离合器。基于摩擦片受力模型,推导出了双活塞结构液粘调速离合器摩擦片间油膜的动态平衡方程及传递函数,并对其动态特性进行了理论分析及仿真研究。结果表明:双活塞结构液粘调速离合器与单活塞的相比输出响应速度明显提高;在输出转速为80rad/s时,其响应时间可由52s减少到22s。

    • 液压制动系统蓄能器充液特性研究

      2014, 45(7):7-12. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.002

      摘要 (3242) HTML (0) PDF 1.93 M (1941) 评论 (0) 收藏

      摘要:蓄能器充液特性对全液压制动系统安全可靠性有重要作用,对某全液压制动系统的充液特性及其关键结构元件——优先卸荷阀特性进行研究。在制动系统蓄能器充液过程中,对优先卸荷阀及其所组成系统机理进行分析,建立优先卸荷阀数学模型,搭建充液系统仿真和试验平台,对蓄能器充液系统动态特性进行研究,给出充液压力、流量和时间等参数的变化规律,揭示优先卸荷阀对蓄能器充液响应特性的影响规律。研究结果表明,所设计的优先卸荷阀回路满足蓄能器充液特性要求。

    • 车辆SAS/EPS集成控制系统满意优化研究

      2014, 45(7):13-18. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.003

      摘要 (3101) HTML (0) PDF 1.20 M (1326) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于满意优化理论,建立了半主动悬架与电动助力转向集成控制系统的数学模型,提出了半主动悬架与电动助力转向集成控制系统满意优化策略,设计了半主动悬架与电动助力转向集成控制系统及实车道路试验系统。在仿真的基础上,进行了半主动悬架与电动助力转向集成控制系统实车道路试验,分析了半主动悬架与电动助力转向集成控制系统对车辆动态性能的影响,计算和试验结果基本吻合,前悬架动挠度的峰值和标准差分别降低了14.00%和14.56%,意味着悬架对车身的冲击变小;而轮胎动位移峰值降低了1134%,轮胎接地性能提高;横摆角速度和侧倾角峰值分别降低13.60%和14.41%,标准差分别降低15.80%和1608%,提高了汽车的操纵稳定性。

    • 基于分数阶微积分的汽车空气悬架半主动控制

      2014, 45(7):19-25. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.004

      摘要 (3868) HTML (0) PDF 1.91 M (1595) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究分数阶微积分在汽车空气悬架半主动控制中的应用效果,建立了4自由度半主动空气悬架非线性动力学模型。采用改进的Oustaloup滤波器算法来模拟分数阶微积分,进而建立分数阶天棚阻尼半主动悬架的仿真模型,将仿真结果与被动悬架和整数阶天棚阻尼半主动悬架进行对比分析。分析结果表明:当汽车以20m/s的速度行驶在B级路面时,与被动悬架相比,整数阶和分数阶天棚阻尼半主动悬架的车身垂向加权加速度均方根值分别减小了31.9%和43.9%,车身俯仰角加速度均方根值分别减小了23.1%和30.7%;基于分数阶微积分的天棚阻尼控制策略能更有效地抑制车身共振,改善乘坐舒适性。

    • 8挡自动变速器换挡控制策略

      2014, 45(7):26-34. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.005

      摘要 (3315) HTML (0) PDF 2.06 M (2407) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现8挡自动变速器工程化应用,通过建立液力自动变速器的简化动力学模型,分析影响换挡品质的关键控制因素。针对4种基本换挡类型,确立了换挡离合器及发动机控制的理想曲线。基于PI滑差控制和发动机协同控制理论,提出了快速充油、扭矩相及惯性相3个阶段的控制策略。搭建台架与整车试验测试环境,在极限状态下的试验结果表明,所提出的换挡控制策略正确、可行,具有工程化应用价值。

    • 车载电源多电动机测试平台耦合分析与解耦控制研究

      2014, 45(7):35-40. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.006

      摘要 (2830) HTML (0) PDF 1.61 M (1559) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究纯电动汽车车载电源性能在环测试,提出了由异步电动机-直流电动机组成的测试平台,是集机、电、磁于一体的复杂机电耦合系统。首先对该测试平台进行了机电耦合分析,建立了其机电耦合模型。根据α阶积分逆系统原理构建了伪线性系统,实现了对该复杂机电耦合系统的线性化。在此基础上,将自适应模糊神经网络与逆系统结合,构造出自适应模糊神经网络逆系统对原系统进行解耦控制。仿真和实验结果表明:自适应模糊神经网络逆系统控制取得了较好的解耦效果;异步电动机的反馈转速和直流电动机的反馈转矩均较好地跟踪了参考转速和参考转矩。此外,通过该测试平台可得到在整个循环工况中与异步电动机相连的电池电压、电流以及功率的变化曲线,为复合电源的在环测试提供了理论依据。

    • GDI喷油器金属注射成形加工技术

      2014, 45(7):41-47. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.007

      摘要 (3040) HTML (0) PDF 2.12 M (1475) 评论 (0) 收藏

      摘要:GDI喷油器中的磁路零件作为核心部件,对加工技术的要求非常高,而传统金属切削存在效率低、精度低、材料利用率低、性能不稳定等缺点,故将金属注射成形技术(MIM技术)引入GDI喷油器的生产过程中。根据GDI喷油器性能要求和MIM技术的成形特点,选择铁基纳米晶软磁合金粉末Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9作为GDI喷油器磁路零件的成形材料,并对磁路零件进行结构优化设计。通过对样品生产过程的全程跟踪测试,分析了MIM技术较传统技术在生产制造、理化性能、软磁性能等方面的优势。分别采用三维电磁有限元仿真和试验测试的方法,对不同成形技术的GDI喷油器样品进行了性能对比分析。结果表明,采用MIM技术加工的样品有效降低了集肤效应和涡流损耗的影响,启动电流上升速率加快,动态响应时间缩短,动态喷油量升高,并且动态喷油量线性范围扩大,GDI喷油器的综合性能显著提高。

    • >农业装备与机械化工程
    • 面向立柱栽培的移栽机器人设计与协调运动仿真

      2014, 45(7):48-53. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.008

      摘要 (3492) HTML (0) PDF 1.54 M (1749) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新型螺旋栽培立柱结构进行了配套移栽机器人系统的设计。通过几何与静力学分析,确定了插针式末端执行器的驱动电磁铁选型与机构参数。通过立柱的穴盘苗机器人移栽协调运动仿真,确定了机械手结构参数与系统优化布局,得到了多执行元件协调运动时序关系并建立了移栽协调运动流程。样机试验结果表明,机械手平均水平与竖直定位误差分别为2.24m和0.63m,移栽成功率为94.7%。立柱1.2m高度范围的移栽作业效率为750株/h,末端执行器取苗时间仅为0.2s,能够满足立柱自动化移栽作业的要求。

    • 基于机器视觉的荔枝果实采摘时品质检测技术

      2014, 45(7):54-60. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.009

      摘要 (4048) HTML (0) PDF 1.90 M (2069) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了在荔枝采摘时实时判断果实的品质状态,通过分析自然环境中荔枝不同生长期的图像,对荔枝果实未成熟、成熟、成熟后外表腐烂变质的3种情况进行了图像数据分析。选取了YCbCr颜色模型,利用探索性分析法对荔枝不同部位、不同光照、不同生长期的荔枝图像的Cr分量进行了数据分析与统计,确定了辨识荔枝果实未成熟与成熟的Cr分量的阈值范围;对于成熟的荔枝,采用边缘提取与Hough圆拟合方法对其Cr分量图进行处理,标记出图像的荔枝果实,然后利用纹理统计法、颜色特征与果实不同部分面积比值相结合的方法进行果实变质的判断,最终实现了未成熟、成熟以及腐烂变质的荔枝果实的视觉智能判断,建立了荔枝果实品质辨识的智能系统。试验结果表明,辨识荔枝品质状态的正确率达93%。

    • 棉花采摘机器人红外测距技术研究

      2014, 45(7):61-66. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.010

      摘要 (3486) HTML (0) PDF 1.54 M (1594) 评论 (0) 收藏

      摘要:为定位棉株上的棉花,用红外测距实验装置和计算机图像处理技术结合棉花的农学生长特性测量单朵棉花的距离。在0.7~1.6m的距离区间内建立红外测距模型,〖JP2〗获取了棉株表面点云的距离图像,测量精度达0.008 5m。以0.65为标准差设计高斯滤波器的尺寸,用1-D高斯滤波器平滑棉株图像,用2-D高斯滤波器求取其梯度图像,以0.2m、0.08m为强、弱阈值,基于Canny边缘检测算子构建闭环边缘,结合形态学运算提取棉花区域,去除棉枝。用峰点滤波器削弱棉花图像中的粘连重叠现象,基于分水岭算法提取单朵棉花并求取其距离。结果表明,单朵棉花的图像识别率达91.3%,红外与人工测距结果的相关系数为0.992 2,为采摘机器人运动轨迹的规划提供了参数。

    • 基于自适应神经模糊网络的果蔬抓取力控制

      2014, 45(7):67-72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.011

      摘要 (3615) HTML (0) PDF 1.04 M (1540) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用自适应神经模糊推理系统设计了农业机器人果蔬抓取力智能控制器。以当前抓取力和滑觉传感器信号的小波变换细节系数作为控制器的输入,末端执行器两指闭合距离作为控制器的输出。基于减法聚类建立模糊推理模型,通过调整聚类半径来优选模糊规则数。给出了训练样本数据集采集方法,并应用梯度下降与最小二乘混合训练算法辨识了控制器的前件参数和结论参数。对所设计的控制器进行了实验验证,结果表明该控制器能够适应果蔬质量、表面摩擦特性等方面的差异。抓取力超调量得到了限制,最大值小于0.8N,可以避免给抓取对象造成机械损伤。

    • 移动机器人自主寻路避障启发式动态规划算法

      2014, 45(7):73-78. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.012

      摘要 (3854) HTML (0) PDF 1.30 M (2698) 评论 (0) 收藏

      摘要:用启发式动态规划算法解决移动机器人自主寻路、避障问题。提出了传感器检测环境状态的方法,以及对传感器检测信息进行归一化处理的方案。对输入、输出量以及学习系统的强化信号进行定义,设计了机器人自主学习寻路、避障的控制策略。定义了连续型强化信号,使机器人通过学习,对优先寻路还是优先避障做出决策判断。为验证启发式动态规划算法在移动机器人寻路、避障问题上的学习能力,设计了3种不同的寻路、避障仿真实验:同目标、不同起始点,同起始点、不同目标,和移动目标仿真实验。仿真结果表明,对于不同的寻路、避障要求,基于启发式动态规划算法的移动机器人具有良好的学习及适应能力。

    • 水田激光平地机非线性水平控制系统

      2014, 45(7):79-84. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.013

      摘要 (3671) HTML (0) PDF 1.26 M (2356) 评论 (0) 收藏

      摘要:为使水田激光平地机的平地铲在受到干扰偏离水平位置时能够迅速回复水平,设计了基于角速度-偏差角度的非线性PID控制器的平地铲调平控制系统,使平地铲零角速度渐近回到水平位置,实现零超调,提高了平地机水平控制精度和稳定性。根据平地机的机械液压系统结构搭建了平地铲调平系统动力学模型,推导了传递函数,基于剩余路径确定允许最小角度的非线性控制,设计了水平调平闭环控制系统方案。采用标准姿态航向参考系统AHRS检测平地铲实时倾角与角速度,TMS320F28035芯片作为控制器,设计制作了水平控制系统电路,依据传感器数据通过非线性PID位置控制算法计算出控制量,并通过PWM驱动电路实现平地铲水平控制。在华南农业大学研制的水田激光平地机上,进行了实验室测试与田间试验验证。测试结果表明,水平控制系统响应迅速,实现了平地铲渐进逼近水平位置的控制效果,超调小,稳态误差趋于零,平地铲基本控制在水平位置±1°以内,平地铲工作稳定。

    • 仿生镇压辊减粘降阻的有限元分析与试验验证

      2014, 45(7):85-92. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.014

      摘要 (3732) HTML (0) PDF 6.88 M (1903) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用ABAQUS软件建立了传统镇压辊和仿生镇压辊与土壤相互作用的三维有限元模型。模拟结果中伪应变能约占内能的0.1%,传统镇压辊和仿生镇压辊的牵引阻力的模拟值和试验值相对误差分别为11.47%和2.38%,模拟值和试验值吻合较好,验证了模型的可靠性。从Mises应力云图、镇压辊与土壤接触面积和位移云图3方面对2种镇压辊的模拟结果进行了对比。结果表明:仿生镇压辊与土壤的接触应力显著大于传统镇压辊,更利于将土壤表层的土块压碎;仿生镇压辊与土壤的接触面积比传统镇压辊降低了79.05%,有利于降低土壤与仿生镇压辊表面的粘附力,且土槽试验结果得到仿生镇压辊的粘附土壤量比传统镇压辊降低52.78%;仿生镇压辊表面的肋条结构能在一定程度上约束土壤流动,避免了壅土现象的产生;2种镇压辊的下陷量相差很小,压实阻力基本相同,但仿生镇压辊更利于压实表层土壤;传统镇压辊造成土壤沿镇压辊宽度方向的位移扰动量大于仿生镇压辊,需要消耗更多的功。土槽试验结果表明:与传统镇压辊相比,仿生镇压辊的阻力降低了28.66%。

    • 轴流叶片翼型骨线漩涡密度函数研究

      2014, 45(7):93-97,143. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.015

      摘要 (3568) HTML (0) PDF 996.79 K (1397) 评论 (0) 收藏

      摘要:奇点分布法是计算确定轴流叶轮叶片流面翼型骨线的一种重要方法,此方法要求在骨线上布置一系列连续涡以代替翼型产生一符合给定叶轮外特性的平面诱导速度场,并最终形成满足要求的微弯翼型骨线。确定正确的骨线漩涡密度函数是实现这一目的的基础。通常定义的密度函数实际只适应轴流式转轮翼型骨线的流动特征。提出了与传统密度函数不同的适合叶轮翼型边界条件的漩涡分布函数,以平面势流理论证明了这一新规律的合理性:在涡层上各点法向合成速度为零,体现了由此产生的翼型骨线的不可穿透性;计算所得的涡层前、后缘点分别满足平面均匀流绕流翼型的库达-恰布雷金定理。

    • 光伏离心泵负载匹配研究

      2014, 45(7):98-102. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.016

      摘要 (2890) HTML (0) PDF 1.08 M (1249) 评论 (0) 收藏

      摘要:为优化离心泵负载与光伏系统的匹配特性,首先根据晴天光照分布特征通过系统配置估算方法得到所需离心泵负载在最高光照时的基本配置参数,然后根据离心泵运行的流量和扬程特性,采取不同额定流量与最大流量之比与系统匹配,分别对不同匹配下的系统性能进行分析,最后选取较优性能下的负载参数对泵选型并进行实验。结果表明:流量扬程特性曲线较斜的离心泵更适合于光伏水泵全工况运行,系统效率随离心泵的最大光照时流量与额定流量比值增大而增大,比值在1.1~1.2的离心泵,其系统全天具有较高的效率。研究结果可为光伏离心泵负载选型及优化提供参考。

    • 螺旋轴流泵内部流场与压力脉动研究

      2014, 45(7):103-110. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.017

      摘要 (3765) HTML (0) PDF 2.35 M (1561) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究螺旋轴流泵内部流场及其压力脉动特性,应用ICEM对其过流部件进行网格划分,采用CFX软件对其进行定常和非定常数值模拟,得到泵内部流场和各监测点的压力脉动。结果表明:0.8Q工况时,在叶轮轮毂与叶片结合处存在局部高压区和漩涡,随着流量的增大,局部高压区和漩涡逐渐减小并消失;设计工况和1.2Q工况时,泵内部压力和速度分布逐渐均匀,流动平稳,入流平顺。导叶进出口的压力系数波动幅值明显大于叶轮进出口边,具有明显的波峰与波谷,压力脉动主要产生在低频区,并呈现周期性降低的趋势,且其幅值均在固有频率的整数倍处产生。各监测点中,进口边压力脉动幅值最大,且轮缘侧大于轮毂侧,出口边监测点压力波动较为均匀,振幅不大。泵运行全过程中,获得了平滑下降的流量扬程曲线和功率曲线,无马鞍区、无过载现象发生,满足设计要求,预测曲线与试验曲线基本吻合,表明数值模拟较为准确,对螺旋轴流泵的设计具有一定的指导意义。

    • >农业水土工程
    • 基于COMSOL的低渗性盐土内设砂柱洗盐定量模拟

      2014, 45(7):111-117. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.018

      摘要 (3323) HTML (0) PDF 2.00 M (1943) 评论 (0) 收藏

      摘要:滨海粘壤质盐土具有质地黏重、渗透性差等特点,工程实践中一种有效的措施是在其土体中建构砂性土柱(简称砂柱)加速其脱盐。针对此工程措施,基于2-D土壤溶质运移模型,应用COMSOL软件模拟了饱和淋洗条件下3种类型砂柱设置的排盐效果,并进行了定量分析。结果表明:内设中竖砂柱、单斜对角砂柱和双斜“X”型长砂柱,经过24h淋洗后,其淋洗效率分别是不设砂柱的1.24、1.29和1.45倍;95%盐分的淋出时长分别为不设砂柱的0.88、0.83和0.78倍。这说明内设砂柱能显著提高脱盐效率,不同砂柱构建对脱盐效率也有显著影响,3种砂柱相比,内设双斜“X”型长砂柱的构型最有利于盐分的淋洗,也最节省水资源。

    • 流域尺度土壤导气率空间分布特征与影响因素分析

      2014, 45(7):118-124. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.019

      摘要 (3257) HTML (0) PDF 1.53 M (1342) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用地理信息系统和地统计学相结合的方法,以泾惠渠灌区麦田土壤导气率空间分布特征为基础进行相关研究。结果表明:地统计学方法较好地模拟了土壤导气率空间变异特征,反映出该地区土壤气体动力学参数具有较强的空间变异特征;容重、饱和含水率、饱和度与土壤导气率的空间自相关(C/(C0+C))均在0.9以上,说明由自相关部分引起的空间异质性占总空间异质性的程度较大;推荐土壤导气率的采样间距参考值大约为7.5km;土壤导气率与容重的Pearson相关系数绝对值为0.595,两者显著相关;土壤导气率与饱和度的Pearson相关系数绝对值达0.959,两者高度相关;交互相关关系说明容重、饱和度是影响土壤导气率的主成因素,在95%的置信水平上,容重、饱和度对土壤导气率的影响范围均为-20~20km。

    • 基于GIS、RS的滴灌棉田土壤养分精确管理分区研究

      2014, 45(7):125-132. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.020

      摘要 (3945) HTML (0) PDF 1.51 M (1386) 评论 (0) 收藏

      摘要:在GIS和RS支持下,针对新疆生产建设兵团第五师81团滴灌棉田,选用遥感结合土壤、土壤、遥感数据为数据源,利用模糊c均值聚类法进行土壤养分精确管理分区研究。研究结果表明:无论以何种数据源划分分区,分区后各分区养分指标变异系数均有所下降,空间分布朝均一方向发展;不同管理分区间差异明显,同一管理分区内土壤养分含量的空间变异差异较小。以遥感结合土壤为数据源所划分管理分区与实际产量所划分分区符合度最高达到91.36%,以土壤为数据源的管理分区次之,符合度达到84.40%,仅以遥感数据(归一化植被指数)为数据源所划分管理分区符合度最低为75.47%。因此,运用聚类分析法以遥感结合土壤数据为数据源可获得较好的分区结果,可实施变量投入和精确施肥推荐,为棉田土壤养分管理提供科学的理论依据。

    • 基于高光谱反射特性的土壤水盐状况预测模型研究

      2014, 45(7):133-138. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.021

      摘要 (3048) HTML (0) PDF 945.62 K (1581) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了能够及时、精准、动态地监测盐渍土水分和盐分含量变化,以新疆玛纳斯河流域绿洲农田为研究对象,应用高光谱分析技术,采用偏最小二乘回归方法(PLSR)分析土壤反射光谱特征值与水分、盐分含量间的关系,建立盐渍化土壤水、盐含量的高光谱预测模型,并对模型的稳定性和预测能力进行检验。结果表明:12种数据变换中分别采用CR、(lgR)′能够有效提高土壤盐分、含水率预测模型精度。水分预测模型中土壤盐分含量小于等于8.19dS/m时,R2cal均大于0.79,外部验证R2val均大于0.64,RMSEP间差异不显著,预测精度较好;土壤盐分含量大于等于10.25dS/m时,外部验证R2val不足0.45,预测精度较差。土壤盐分预测模型中当含水率小于15%时,预测R2cal均大于0.77,外部验证R2val大于0.64,RMSEP小于4.3,预测精度较好,土壤含水率大于15%时,模型预测精度较差。结果表明土壤中水分、盐分含量较大时,对水盐预测模型的估算精度均会产生影响。

    • 沼肥表施对土壤氮素动态分布及氨挥发的影响

      2014, 45(7):139-143. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.022

      摘要 (3311) HTML (0) PDF 1.03 M (1536) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨表施沼肥对土壤氨挥发和土壤中氮素分布的影响,在室温条件下,通过土柱模拟试验,系统研究表施沼肥对土壤的氨挥发及水分、铵态氮、硝态氮和总氮在土壤垂直剖面上动态分布的影响规律。结果表明:沼肥表施后的氨挥发主要集中在前5天,占总氨挥发总量的97%,而且最大日均氨挥发量出现在第2~3天,最大的日均氨挥发量为93.24mg/(L〖DK〗·d)。沼肥中铵态氮的下渗要滞后于水的下渗,且沼肥中的水分、铵态氮和总氮主要集中于0~5cm的表层土壤中,而硝态氮的分布区域较大,在0~15cm土壤深度范围内的质量浓度均较高。表层土壤中铵态氮的整体变化趋势呈现前高后低,而硝态氮的变化趋势则与之相反。

    • 近50年河套灌区种植系统演化分析

      2014, 45(7):144-150. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.023

      摘要 (3138) HTML (0) PDF 960.52 K (1306) 评论 (0) 收藏

      摘要:以内蒙古河套灌区为研究对象,根据协同学支配原理,分别在作物种植系统资源环境、社会经济和种植结构子系统设置了序参量,利用基于协同学原理的种植系统演化特征识别模型,计算了河套灌区1960—2008年种植系统的有序度和协调度,分析了系统协调度变化规律,揭示了该系统的协同异化规律,提出了种植结构合理阈值区间。结果表明:种植系统协调度呈现波动性变化,但变化幅度不大,系统在2004年发生突变,系统异化特征明显;提出了作物种植比例合理阈值区间,粮食为(47.82%,62.66%),经济作物为(24.64%,43.49%)。

    • >农业生物环境与能源工程
    • 臭氧曝气对厌氧处理猪场废水磷素形态的影响

      2014, 45(7):151-155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.024

      摘要 (3216) HTML (0) PDF 1000.94 K (1591) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用自行设计的臭氧深度处理装置对猪场厌氧处理废水开展曝气试验,在曝气0、10、20、40、60min时分别取样测定各种形态磷素质量浓度。结果表明,臭氧不同曝气时间对废水体系(液体和固体)中磷素形态有显著影响。可溶性总磷、可溶性无机磷、总有机磷和颗粒态有机磷质量浓度呈下降趋势,60min取样时分别比初始减少30.28%、41.80%、34.92%和79.53%,均达到显著性差异水平(P<0.05);可溶性有机磷、颗粒态总磷、颗粒态无机磷质量浓度呈上升趋势,60min取样时分别比初始增加105.11%、46.74%和123.86%,均达到显著性差异水平(P<0.05)。60min内通过磷化氢气态途径损失量极小,仅占废水体系总磷量的0.38%。废水体系中的总磷质量浓度基本保持不变。经臭氧消毒准备用于农田的猪场废水应考虑易被植物利用的速效磷的损失以及颗粒态磷素的回收。

    • 好氧堆肥反应器试验系统设计与性能试验

      2014, 45(7):156-161. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.025

      摘要 (3212) HTML (0) PDF 1.36 M (1777) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有好氧堆肥反应器试验系统体积小、实时监测和反馈控制功能单一等问题,在已有研究基础上设计了一种好氧堆肥反应器试验系统。根据静力学及热力学原理,对反应器试验系统关键功能单元进行了优化设计,开发了适用于该好氧堆肥反应器的自动控制系统,并对其进行了好氧堆肥性能测试试验。反应器体积为100L,并具有实时监测不同梯度温、氧数据的功能,其反馈控制系统含有3套反馈控制方案。试验结果表明:好氧堆肥反应器试验系统内堆体上、中、下层温度高于50℃的时间分别为8.1d、7.2d和4.8d;堆体各层最终pH值均小于8,种子发芽指数均大于85%,堆肥试验效果良好。

    • >农产品加工工程
    • 食品冷冻过程的数值模拟技术

      2014, 45(7):162-170. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.026

      摘要 (3536) HTML (0) PDF 971.28 K (1973) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确计算和预测食品冷冻过程,对保证产品质量、指导速冻设备设计、降低速冻装置能耗具有重要的意义。但是食品冷冻过程由于自身的复杂性,很难找到一种通用方法对其进行描述和预测。随着计算机功能的日益强大,数值模拟技术在食品冷冻过程研究中的应用得到越来越多关注。在对食品冷冻过程机理分析的基础上,本文主要从食品冷冻过程数值模拟方法的研究进展和数值模拟技术在食品冷冻过程模拟中的应用两个方面对近年来数值模拟技术在食品冷冻过程研究中的应用进行了综述,以期为该技术在食品冷冻过程研究中的应用提供参考依据。

    • 包装对食品冻结过程的影响研究

      2014, 45(7):171-176. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.027

      摘要 (2954) HTML (0) PDF 1.07 M (1370) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过模拟和实验方法研究食品包装对冻结过程的影响,首先,使用CFD方法模拟食品的冻结条件,包括食品周围空气的温度、流动速度及紊流强度等空气参数,以此来计算得到食品的表面传热系数,然后使用自然对流和辐射换热经验公式计算食品与包装材料之间的空气层内的传热过程,在食品内部每一点应用傅里叶导热公式模拟食品内部的传热过程,最后使用迭代方法将这几部分计算结合起来。在一实际的小型冷库中进行不同包装材料食品的冻结实验,以验证模型的准确性。结果表明,相对于传统的空气层热阻处理方式,该模型能够获得更加准确的计算结果,与实验结果吻合较好。不同包装材料的食品降温曲线差别较大,包装材料与食品之间的空气层对食品冻结过程有很大的影响,其热阻在整个过程中是不断变化的,变化趋势与食品降温曲线相反。

    • 猪肉冷链物流感官质量控制图设计与应用

      2014, 45(7):177-182. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.028

      摘要 (3708) HTML (0) PDF 1.09 M (1495) 评论 (0) 收藏

      摘要:为观测猪肉冷链物流过程中产品的感官质量变化,分析了物流过程猪肉的感官特征,采用敏感性和回归分析获得感官评价的关键指标,进而设计质量控制图展示感官特征的波动性。结果表明:配送中心、近距离超市和远距离超市的感官品质总体上差异显著;颜色是评价总体可接受性的敏感指标,设计其均值-标准差控制图;配送中心的感官质量波动较大,过程能力指数偏低,需对配送中心的质量管理加以完善。均值-标准差控制图可直观展现物流过程产品质量的波动性和合格率,为监控猪肉冷链物流过程的外观品质变化提供了科学的管理方法。

    • 时间温度指示器等量线匹配适应性评估方法

      2014, 45(7):183-188. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.029

      摘要 (3290) HTML (0) PDF 1015.59 K (1541) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于等量线匹配的时间温度指示器(TTI)评估方法。首先,从理论方面论证了等量线方法的可行性,然后以不同温度条件下的4种TTI响应值与玫瑰香葡萄硬度变化进行了验证与评估。研究结果表明,Vitsab M25-2型TTI最适于监测玫瑰香葡萄的品质变化,此结果与经过变温方案检验的反应动力学方法的评估结果一致。同时发现,TTI和玫瑰香葡萄等量线之间的差异与其反应活化能之间的差别呈正相关关系,进一步验证了等量线方法的可靠性。

    • 冷库空气幕性能数值模拟与参数优化

      2014, 45(7):189-195. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.030

      摘要 (2948) HTML (0) PDF 1.62 M (1693) 评论 (0) 收藏

      摘要:以一个实际冷库为试验对象,建立了包含冷库内部、冷库空气幕和库外环境在内的三维耦合数值模型,采用CFD数值模拟软件对冷库空气幕流场进行非稳态数值模拟,并对冷库温度场进行了试验测量,重点分析了冷库空气幕的送风速度、送风角度和喷口宽度等参数对冷库空气幕隔离性能的影响规律。结果表明,对于某个具体的冷库,存在最合理的送风速度和送风角度,使冷库空气幕的隔离性能达到最佳,库内温度场波动最小。冷库空气幕喷口宽度不宜选择过宽。本文研究的冷库空气幕最佳的送风速度为8m/s,最佳的送风角度为向冷库外侧偏转15°,最佳的喷口宽度为 0.04m。

    • 高浓度下热诱导大豆蛋白聚集体流变特性研究

      2014, 45(7):196-201. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.031

      摘要 (3338) HTML (0) PDF 1.04 M (1713) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨大豆蛋白溶液聚集体性质对其流变性质的影响,通过热诱导不同质量浓度(0.04g/mL和0.09g/mL)大豆蛋白溶液形成聚集体,并考察高浓度下(0.14g/mL,高于临界凝胶质量浓度)聚集体溶液(聚集体浓溶液)的剪切黏度和热致凝胶流变学性质。试验结果表明:蛋白质分子浓度是聚集体性质的关键因素,且随着初始热诱导蛋白浓度的增大,聚集体平均粒径、暴露巯基含量、特性黏度增大。流变特性分析发现:初始热诱导蛋白浓度越高,聚集体浓溶液的剪切黏度越大,而天然大豆蛋白溶液剪切黏度最小;在重新加热后,聚集体浓溶液产生了较弱的凝胶,而天然大豆蛋白溶液产生的凝胶强度最强。上述结果表明热诱导大豆蛋白聚集可改变溶液流变性质,而不用改变蛋白质浓度。

    • 金银花多酚氧化酶特异性与抑制剂动力学研究

      2014, 45(7):202-208. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.032

      摘要 (2881) HTML (0) PDF 1.15 M (1320) 评论 (0) 收藏

      摘要:对金银花多酚氧化酶底物特异性和不同抑制剂的抑制效应进行了动力学分析,结果表明:金银花多酚氧化酶的最适作用底物为绿原酸,Km值为0.005 9mmol/L。维生素C、4-己基间苯二酚、L-半胱氨酸对多酚氧化酶的抑制均属可逆抑制,其抑制类型分别属于混合性、竞争性、反竞争性,对游离酶的抑制常数KI分别为1.620、4.587、0mmol/L,对酶-底物络合物的抑制常数KIS分别为1.995、0、3.780mmol/L;柠檬酸的抑制效应属不可逆抑制。维生素C、4-己基间苯二酚、L-半胱氨酸、柠檬酸对金银花多酚氧化酶半抑制浓度分别为0.062、0.053、0.140、0.048mmol/L。

    • 蛋白浓度对罗非鱼皮明胶高温干燥成膜的影响

      2014, 45(7):209-215. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.033

      摘要 (3153) HTML (0) PDF 1.08 M (1373) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确鱼皮明胶在高温下的成膜特性,考察了不同蛋白浓度对罗非鱼皮明胶可食膜性质的影响。结果发现,在25℃下干燥制备的明胶膜(对照组)其抗拉伸强度和热收缩率分别高达67.72MPa和 48.75%,膜的固形物溶解率和蛋白溶解率分别为22.97%和15.59%。然而,在100℃干燥条件下,当成膜液的起始蛋白质量分数为5%时,形成的明胶膜其抗拉伸强度和热收缩率分别降低至8.99MPa和8.13%,而固形物溶解率和蛋白溶解率分别上升至33.36%和37.47%。起始蛋白质量分数提高至40%时,上述指标都逐渐接近对照组。另一方面,根据差示扫描量热仪和傅里叶变换红外光谱仪对明胶膜的分析结果,发现成膜液中起始蛋白浓度较低时,蛋白的三股螺旋结构在高温干燥时容易遭到破坏,结果导致明胶膜机械性能和耐水性能的下降。

    • 干燥机粮层通风阻力特性数值模拟与试验

      2014, 45(7):216-221. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.034

      摘要 (3471) HTML (0) PDF 1.11 M (1485) 评论 (0) 收藏

      摘要:粮层内部通风阻力特性是影响干燥均匀性和能量损耗的关键因素之一。针对传统的经验公式存在精度偏低、未考虑粮层多孔介质的复杂变化因素和非线性的不确定性问题,基于传统的Ergun模型进行了压力损失因素分析;在通风阻力试验平台测定试验数据,通过探索性分析方法对风速进行分段,引入误差影响因子λ,导出了一种新的基于多孔介质Ergun的稻谷变层压力场模型;给出了优化阻力特性曲线,构建了变层阻力与层厚的数学关系。试验结果证实,风速小于0.2m/s时,λ取值为1;风速在0.2~0.4m/s范围内时,λ取值为0.89;风速在0.4~0.6m/s范围内时,λ取值为0.79。

    • >农业信息化工程
    • 农业物联网研究与应用现状及发展对策研究

      2014, 45(7):222-230. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.035

      摘要 (4835) HTML (0) PDF 1.08 M (3877) 评论 (0) 收藏

      摘要:农业物联网是新一代信息技术在农业领域的高度集成和综合运用,对我国农业信息化发展具有重要引领作用,改变了传统农业生产方式,促进了农业向智能化、精细化方向的转变。本文对农业物联网概念和技术体系构成进行了分析,总结了国内外农业物联网感知技术、通讯传输技术和应用关键技术的研究进展,分析了我国农业物联网发展的主要问题,从研究重点、发展布局、推进路径、应用模式和可持续发展机制等方面,提出了我国农业物联网应用发展的对策。

    • 不同氮水平下棉花冠层NDVI分析与产量估测

      2014, 45(7):231-236. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.036

      摘要 (3373) HTML (0) PDF 1.11 M (1571) 评论 (0) 收藏

      摘要:以2011—2013年连续3个棉花生长季的田间试验数据为基础,利用GreenSeeker获取冠层归一化差值植被指数(NDVI),研究不同氮营养条件下棉花的产量变化、冠层NDVI值随施氮量和生育期的动态变化,以及NDVI与产量的相关性定量分析,建立基于NDVI的棉花产量估算模型。结果表明,生育期冠层NDVI值总体上呈“低-高-低”变化趋势。棉花4个生育期(盛蕾期、花期、盛铃期和初絮期)的NDVI值与产量的相关系数(r)分别为0.7137、0.8479、0.8979、0.6926,在花期(P=0.003 4)、盛铃期(P=0.0008)达到极显著正相关。经验证,NDVI能够估测关键生育期的产量,其中以盛铃期预测精度最高(R2=0.9082,RSME为301.67kg/hm2,RE为5.15%)。

    • 基于面向对象分类的细小河流水体提取方法研究

      2014, 45(7):237-244. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.037

      摘要 (3432) HTML (0) PDF 2.39 M (1596) 评论 (0) 收藏

      摘要:以2010年8月和1986年8月横山县TM图像为基础数据源,获取精准水域分布信息并进行动态分析。对2期TM图像进行预处理;创建特征空间WFS,辅助土地利用现状图、地形图、水系图等专题图件进行叠加分析,在WFS中通过全局阈值分割分离出沟谷阴影、植被等背景地物信息,粗提水域分布信息;在此基础上进行LBV变换,并选取适宜尺度执行面向对象分割,优化目标对象识别区;执行SVM监督分类并组合数学形态学开、闭运算对初始全域水体信息提取结果的二值图像进行分类后处理,精确逼近各类水体的水陆界限;依据2期全域水体信息提取结果进行动态分析。结果表明,所用方法能完整、快速地提取出研究区各类型水体的分布信息,准确识别细小河流水体,显著减少对沟谷阴影等背景地物的误判,基本消除椒盐效应;1986年和2010年2期水体提取结果的制图精度和用户精度分别为0.921、0.875和0.913、0.862。

    • 基于ALOS遥感数据纹理及纹理指数的柞树蓄积量估测

      2014, 45(7):245-254. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.038

      摘要 (3497) HTML (0) PDF 1.19 M (1791) 评论 (0) 收藏

      摘要:以北京市怀柔区柞树林为研究对象,通过计算ALOS卫星2.5m分辨率融合影像在不同窗口下的纹理特征及衍生纹理指数,采用多元逐步回归模型建立柞树地面实测蓄积量与ALOS影像纹理特征及衍生纹理指数的相关关系,比较纹理特征及衍生纹理指数拟合柞树蓄积量模型的精度,筛选最优反演模型及最优纹理生成窗口。结果表明:同一纹理生成窗口下,基于衍生纹理指数的柞树蓄积量反演模型(R2adj=0.603、RMSE为19 899 4m3/hm2)精度优于基于纹理特征的柞树蓄积量反演模型(R2adj=0.217、RMSE为27 943 8m3/hm2);结合同一窗口的纹理特征及衍生纹理指数进行柞树蓄积量建模,精度可进一步提升(R2adj=0.747,RMSE为15 887 6m3/hm2);基于所有窗口的纹理特征及衍生纹理指数建立多元逐步回归模型,可得到柞树蓄积量估测的最优模型(R2adj=0.807,RMSE为13 856 5m3/hm2);11×11窗口为最优纹理生成窗口,其对应最优单窗口模型拟合优度为:R2adj=0.747,RMSE为15 887 6m3/hm2。

    • 基于叶绿素荧光光谱分析的光能利用效率研究

      2014, 45(7):255-259. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.039

      摘要 (3103) HTML (0) PDF 1006.22 K (1610) 评论 (0) 收藏

      摘要:以水稻为研究对象,利用叶绿素荧光光谱对水稻叶片的光能利用效率进行分析。研究中,采集水稻叶片的叶绿素荧光光谱,同步测定净光合速率和光合有效辐射,并进行光能利用效率的计算。以红光区F685和远红光区F732为光谱特征参数的分析显示, F685、F732及参数组合F685/F732与光能利用效率显著线性相关,因此分别以F685、F732和以F685/F732为模型输入建立了光能利用效率预测模型并进行对比,发现基于F685/F732的预测模型精度更高。由于CO2的同化过程受气孔导度的影响,而叶片温度是气孔导度的信号,且光能利用效率受叶片温度影响显著,为提高模型预测精度,也将叶片温度作为模型输入,建立了基于F685/F732和叶片温度的光能利用效率预测模型,决定系数为0.885

    • 桃园中无线传感网络通信协议改进设计

      2014, 45(7):260-266. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.040

      摘要 (3621) HTML (0) PDF 1.11 M (1584) 评论 (0) 收藏

      摘要:为部署和运行符合桃园灌溉应用要求的无线传感网络,选取2.470MHz载波频率,以长时间监测数据包传输率为基础获得可靠通信距离为40m,短时间内数据包传输率监测结果的分析表明无线链路在短时间内的变化很剧烈,且链路间没有明显的相关性。根据应用要求和链路特点设计了无线传感网络的通信协议;为降低监听功耗,对泛洪时间同步协议进行改进,设计了更符合本应用要求的泛洪-固定根节点时间同步协议;针对短时间内链路质量变化剧烈的特点,改进采集树路由协议以提高数据包传输效率,将两种协议结合,设计了较完备的通信协议,并在TinyOS无线传感网络操作系统上用nesC的编程方法进行实现,最后在桃园中进行现场实验,结果表明:全网节点时间同步的误差小于10ms,研究的通信协议与基于MultihopLQI的通信协议相比,数据包传输率提高8%~15%,两节AA电池可供节点运行264d,具有很低的功耗。

    • 基于PCA和高斯混合模型的小麦病害彩色图像分割

      2014, 45(7):267-271. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.041

      摘要 (3069) HTML (0) PDF 1.11 M (1707) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高高斯混合模型对小麦病叶的分割精度,减少分割时间,提出了一种基于PCA和高斯混合模型的分割方法。首先充分利用图像的颜色信息,将图像多个颜色通道进行主成分分析计算,获得3个主要颜色通道;在此基础上,将图像分成多个分块,根据其像素平均值排序,各取前后多个分块组成新的像素集合进行高斯混合模型运算;最后遍历整个图像,将每个像素归类到已求出的高斯模型上得出分割结果。通过对小麦锈病图像的分割试验表明,该方法的错分像素率分别比高斯混合模型、K-means等传统分割方法低5.46和13.44个百分点。

    • 基于高光谱图像及ELM的生菜叶片氮素水平定性分析

      2014, 45(7):272-277. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.042

      摘要 (3119) HTML (0) PDF 1.49 M (1628) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于高光谱图像技术与极限学习机 (Extreme learning machine,ELM)模式识别方法构建一套生菜叶片氮素水平鉴别模型。利用3种不同氮浓度的营养液无土栽培各氮素水平生菜,在莲座期采集每类氮素水平生菜叶片各84片,利用高光谱图像采集系统采集生菜叶片高光谱图像,并在每个高光谱图像上选取叶片4个不同位置的60×60像素的感兴趣区域(ROI),求取感兴趣区域光谱数据平均值作为叶片样本的原始光谱,利用标准正态变量校正对原始光谱进行预处理,采用主成分分析法对光谱进行降维。采用ELM对训练样本进行建模,并与传统的BP及SVM算法模型进行对比。从实验结果可以看出,ELM模型训练时间和分类正确率分别为0.623 04s和100%,在训练时间相当的情况下,ELM分类正确率高于SVM模型,在分类正确率相当的情况下,ELM模型的训练时间比BP模型要短。研究结果表明,基于高光谱图像技术及ELM可以构建生菜叶片氮素水平分类模型。

    • >机械设计制造及其自动化
    • 直线超声电动机驱动并联平台建模与控制

      2014, 45(7):278-285. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.043

      摘要 (3129) HTML (0) PDF 1.75 M (1426) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现直线超声电动机驱动的3-PRR并联平台的精确轨迹跟踪控制,对其进行了运动学和动力学建模,并设计了基于模型和轮廓误差的控制器。首先,根据并联平台的闭链约束条件,对并联平台进行了运动学分析。在此基础上,对并联平台的各部件速度和加速度进行了推导,并获得了相应的雅可比矩阵,随后基于虚功原理建立了平台的动力学模型。最后,由切线近似法推导了平面三自由度轮廓误差的转化方法,并设计了基于模型和轮廓误差的控制器。实验结果表明,基于动力学模型和轮廓误差的控制器可将X和Y轴的轨迹跟踪误差控制在15μm以内,提高了动平台的轨迹跟踪精度。

    • 超磁致伸缩执行器率相关迟滞混合模型研究

      2014, 45(7):286-291. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.044

      摘要 (3238) HTML (0) PDF 1.71 M (1490) 评论 (0) 收藏

      摘要:超磁致伸缩执行器的迟滞具有率相关特性。提出一种混合建模方法用于率相关迟滞建模。首先,在低频激励下,建立系统的率不相关PI迟滞模型;其次,在高频激励下,提出率不相关PI迟滞模型求逆与拟合相结合的方法,将系统响应解耦,进而建立系统线性环节模型;然后,在上述基础上,提出并建立系统迟滞环节的率相关PI迟滞模型;最后,通过系统线性环节模型和率相关PI迟滞模型串联得到率相关迟滞混合模型。实验结果显示:相对于率不相关迟滞模型或率不相关迟滞混合模型,率相关迟滞混合模型具有更高的精度,从而验证了所提模型的有效性和精确性。

    • 重型立式车床转台流固耦合传热数值模拟与实验

      2014, 45(7):292-299. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.045

      摘要 (3384) HTML (0) PDF 2.11 M (1208) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用流固耦合的数值方法研究了重型立式车床转台的耦合传热特性,使传热外边界条件变成内边界条件,更符合实际工况。给出了转速范围在5~50r/min内的空气流场,以及工作台、底座和静压油膜的温度场分布。数值模拟结果表明转速提高使静压油膜温度升高,承载能力下降,加强了散热面对流,且高转速时底座的散热量被低估,但散热面温度没有显著升高,加重了工作台和底座热集中。同时,工作台数值模拟结果与红外线热像仪测量数据吻合较好,说明数值模拟结果符合物理原理,扩展了流固耦合传热的应用范围,使立式车床的散热情况分析结果更加可靠和精确。

    • 基于最大熵原理的复杂曲面位姿配准技术

      2014, 45(7):300-305. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.046

      摘要 (3117) HTML (0) PDF 1.32 M (1259) 评论 (0) 收藏

      摘要:三维测量数据和自由曲面设计模型之间的位姿精确配准是实现复杂曲面加工和检测的关键。为实现快速精确配准,提出一种基于最大熵原理的方法。首先基于加工定位和质量检测配准问题的分析,建立问题的统一模型。然后研究模型的有效求解问题,利用最大熵原理把配准问题转化为一个以熵函数为摄动项的摄动问题,解决极大极小配准模型目标函数的不可微性,为提高配准问题求解效率提供可能。最后通过对两类典型配准问题进行实验,证明了所提方法的有效性和实用性。

    • 超高压水射流流场预测涡粘模型分析

      2014, 45(7):306-312. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.047

      摘要 (3348) HTML (0) PDF 1.90 M (1835) 评论 (0) 收藏

      摘要:选用3种简单常用的双方程湍流模型,分析不同湍流模型计算结果的精度。通过调节模型参数,将模拟数据与相同条件下激光多普勒试验数据进行逼近,提出了应对高压射流的最佳的粘度系数。结果表明,标准k-ε模型计算结果随着Cμ值的改变,大致呈线性关系;RNG k-ε模型计算结果对Cμ值更为敏感;湍动能峰值出现在射流半径之内,则影响下游射流速度的变化趋势,反之,则影响射流速度大小。此项工作对复杂物理过程进行了合理简化,可用于缩短超高压水射流技术的CAE设计周期。

    • 数控机床导轨滑块结合部组建模与参数辨识方法研究

      2014, 45(7):313-320. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.048

      摘要 (3570) HTML (0) PDF 1.27 M (1680) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出理论建模-动态试验-多目标优化技术的广义结合部组参数辨识方法,该方法在综合考虑结合部组与被连接件间的双重耦合特性、构建导轨滑块系统广义等效结合部组模型的基础上,通过结构凝聚技术降低计算成本保证计算精度,最终推导得到约束状态下以阻抗形式表达的整体动力学模型,基于未知传递函数/阻抗数据信息获取,将理论建模、动态试验与多目标优化问题求解相结合对结合部参数进行辨识。实例表明,该广义结合部组参数辨识方法的辨识精度较高,模态频率及频响函数的误差非常小,该辨识方法有效。

    • 双定子对称型多泵多速马达理论特性分析

      2014, 45(7):321-324. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.049

      摘要 (2967) HTML (0) PDF 1.04 M (1367) 评论 (0) 收藏

      摘要:在现有的对称型定量泵、定量马达原理基础上,设计出了双定子对称型结构的多泵/多速马达,在一个壳体内1个转子对应2个定子,使多速马达可以独立同步工作;以双定子对称型双作用多速马达为例,阐述了结构和工作原理,定义了符号表示方法,分析了多泵的输出流量特性、多速马达的输出转速和转矩特性,对多泵多速马达不同组合方式下的多速马达转速进行了分析,结果表明,双定子对称型多速马达能够输出多种不同的转速和转矩,这为双定子多泵/多速马达系统在机床设备、行走机械等领域的应用奠定了基础。

    • 变厚度碳纤维复合材料孔隙率超声衰减模型

      2014, 45(7):325-332. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.050

      摘要 (3147) HTML (0) PDF 1.35 M (1585) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据超声波透射法检测原理,在一定的假设基础上,针对层数不同的层板碳纤维复合材料,建立了孔隙率与材料层数、超声衰减量的关系模型,利用5组不同层数样本试块的孔隙率和超声衰减量的试验数据,给出了基于模型的孔隙率拟合公式。分析和试验结果表明,拟合公式具有一定的精度,满足工程检测的要求。该模型可用于检测同批次下不同层数复合材料的孔隙率,且不需要制备大量的试验样本,既方便快捷又节约成本。在此基础上,对模型进行了修正,建立了变厚度层板复合材料孔隙率与材料厚度、超声衰减的关系模型,并对模型进行了讨论,该模型适合于大曲率半径结构件。

    • 连续平压机热压板升降系统控制算法

      2014, 45(7):333-339. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.051

      摘要 (3032) HTML (0) PDF 1.36 M (1310) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对人造板连续平压机的热压板整体升降过程中多组液压油缸同步运动控制问题,提出一种斜率式渐次逼近算法,能够根据各液压油缸的实际位置状态,动态地确定主、从系统,按照一定的斜率分步逐次逼近目标值,从而使各升降系统在任意时刻的位置误差都在理想的范围内,达到同步升降的目的。对该算法进行Matlab仿真,并将其应用到国产第一条连续平压机生产线上。生产实践表明,该算法能够实现连续平压机的同步上升与下降,同时很好地解决各液压油缸在运动过程中的相互影响,使其相互之间的位置差值较小,上升、下降过程的同步误差分别为0.5mm、0.6mm,液压元器件产生的冲击较小,过程平稳,控制精度能够达到工艺要求。

    • PEMFC水淹的阳极气体压力降变化特征预警技术

      2014, 45(7):340-346. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.07.052

      摘要 (3972) HTML (0) PDF 1.73 M (1750) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过观察阳极气体压力降对一个两片的质子交换膜燃料电池堆进行水淹预警的研究发现,其在水淹过程中阳极气体压力降具有“两级台阶”的变化特征。结合流道内水积聚过程的研究成果以及电压的变化特点,可以将水淹过程分为良好期、湿润期、过渡期和水淹期4个阶段。对比实验表明电流和温度对于两级台阶的相对幅度影响不大,气体压力和阳极过量系数对台阶相对幅度有较显著的影响。提高气体压力和增大阳极过量系数可以提高PEMFC抵抗水淹的能力,但增大阳极过量系数则会造成氢气浪费。调整电池堆工作温度是一种有效的水淹自愈手段,通过调整温度可以使PEMFC工作在“微湿未淹”的状态下。阳极脉冲排气或增大阳极气体过量系数则可作为PEMFC严重水淹时的辅助处理措施。

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