摘要:进行了棚架式栽培模式自然生长条件下簇生猕猴桃无损采摘机器人末端执行器的研究。基于果实与果柄的分离特性，提出面向机器人的果实采摘方法和简化几何模型，进行了果实与果柄分离试验的可行性验证；基于果实采摘方法设计了从底部接近、旋转包络分离毗邻果实并抓取、向上运动分离果实的末端执行器，并试制样机，进行了现场评价试验。结果表明，采摘模型能够实现果实与果柄的分离，末端执行器解决了毗邻果实分离问题，能够实现单个果实稳定抓取、无损采摘和采后抓持，成功率达到96.0%，平均单果耗时22s。

摘要:为了实现果树挂果期的精准管理，针对树上苹果早期估产问题，以“Gala”苹果为研究对象，开展了对定果后的果树进行产量估测的研究，提出了一种图像处理结合支持向量机的树上苹果早期估产方法。首先在苹果园内获取定果后的果树树冠图像，此时的树上苹果颜色为绿色（本文称此时期为果树青果期）；采用分析图像各颜色分量值分布图法，确定在YCbCr颜色空间中，以Cb≤100与Cr≥120作为分割树冠图像中苹果的条件；从果树树冠图像中提取果实个数、果实面积、果实树叶比、受遮挡果实个数比例及受遮挡果实面积比例；以上述5个特征参数作为输入，实际产量为输出，利用支持向量机方法建立树上苹果早期估产模型。本文利用训练集（含50个样本）训练模型，预测产量与实际产量的决定系数R2达到了0.7242，均方根误差RMSE为1.71kg，平均绝对百分比误差MAPE为9%，平均预测误差MFE为0.21。利用测试集（含15个样本）测试模型，得到RMSE为2.45kg，MAPE为13%。结果表明该模型不仅具有较好的预测精度与无偏性，且具有较好的鲁棒性，所采用的树上苹果早期估产方法可行。

摘要:提出了一种适用于苹果采摘机器人夜间识别的方法。在图像采集阶段，通过对比不同光源的照明效果，选用白炽灯作为照明光源并采用2盏白炽灯从不同角度照明的方式削弱图像中的阴影。在图像分割阶段，对比白天图像的分割方法，提出改进R-G色差分割法。此外针对夜间图像中的高亮反光区，采用二次分割的方法提取出水果表面的高亮反光区以此对分割后的图像进行修补，以得到完整的分割结果。经统计不考虑果实的遮挡和粘连，夜间苹果正确识别率达到83.7%。

摘要:为解决基于模糊C-均值聚类(FCM)的图像分割算法需要预先给定初始聚类数目和聚类中心，易使得算法陷入局部最优的问题，提出一种改进的人工蜂群优化模糊聚类的图像分割方法。该方法在传统的人工蜂群的基础上进行优化，以FCM算法中目标函数为基础改进人工蜂群的适应度函数，运用蜂群行为中的采蜜蜂、跟随蜂和侦察蜂的分工合作来快速求解图像中的最优初始聚类中心，将求出的最优聚类中心输入给FCM进行处理，根据最大隶属度原则对果实图像进行分割。以300幅不同光照情况下拍摄的夏黑葡萄果进行分割试验，试验结果表明，改进的图像分割方法能更快地将水果从自然环境中分割识别出来，单幅图像平均分割时间为0.2193s，正确分割率达到90.33%，能满足采摘机器人及水果分级系统对目标图像的实时性要求。

摘要:以采用机器视觉导航的农业车辆为研究对象，提出了一种基于改进粒子群优化自适应模糊控制的农机导航控制方法。建立了车辆2自由度转向模型和视觉预瞄模型，对车辆横向控制进行状态描述。对粒子群算法进行了改进，提高了粒子群算法的收敛速度，降低了算法计算时间。构建了自适应模糊控制器，在模糊控制器中引入加权因子，以横向偏差和航向偏差时间误差绝对值积分（ITAE）之和作为系统目标函数，通过粒子群算法计算得到最优加权因子，进而调整控制规则实现导航车辆的自适应控制。仿真和导航试验结果表明，提出的控制方法可以迅速消除横向误差，具有超调量小、响应速度快等特点，既保留了模糊控制算法的优点，又提高了系统控制品质。在相同参数条件下，与常规模糊控制相比，改进模糊控制算法导航精度显著提高。当车速为0.8/s时，直线路径跟踪最大横向偏差不超过4.2cm，曲线路径跟踪最大横向偏差不超过5.9cm，能够较好地满足农业车辆导航作业要求。

摘要:为解决四轮独立驱动农用小车在设施农业和畜牧业的物料运输和信息采集中的导航及控制问题,构建了农用小车导航控制系统，优化配置多个传感器，提出了基于CCD图像传感器、加速度计、电子罗盘及超声波等多传感器信息融合的导航控制方法。通过CCD获取标识路径信息，通过加速度计、电子罗盘获取小车姿态信息，通过超声波传感器判断障碍物，并给出路径特征提取、识别、多源信息融合自主导航控制和超声避障等算法，实现了小车的路径跟踪的导航控制，实验结果表明构建的导航控制系统及导航控制方法正确、有效。

摘要:2BFQ-6型油菜精量联合直播机田间自动对行作业时，东方红-LX854型拖拉机为其配套动力，实现导航功能，针对导航执行机构——电控全液压转向系统导航作业时转向控制稳定性和准确性差的问题，设计了自适应变论域模糊控制器。应用旋升优选法对模糊控制器参数仿真分析，获得了不同波形、幅值和周期激励信号下的最优参数组合，运用窗口Fourier变换和自卷积法设计了响应类型的实时识别方法，依据识别的结果和仿真寻优获得的参数优化基础模糊器规则的论域。在拖拉机电控全液压转向系统上试验结果表明：变论域模糊控制器对转向20°的阶跃响应的调节时间为2s，平均稳态误差为0.18°，无稳态振荡现象；跟踪正弦信号平均延时为0.3s；与定论域模糊控制器相比获得了更好的转向性能。

摘要:针对双差速驱动移动机器人的路径跟踪问题，建立了双输入-双输出的非线性运动学模型并进行了输入-输出线性化，分析了冗余运动约束的速度协同条件，提出了一种融合偏差智能转化评价函数法和指数稳定控制的混合控制律。评价函数法可针对不同的偏差状态智能选择合适的控制量以将其转化到指数稳定控制的适用范围，再通过指数稳定控制实现姿态角偏差和距离偏差向零的同步收敛。数字仿真和实验测试结果表明，该混合控制律可平滑转化偏差状态、同步消除位姿偏差，使移动机器人精确、稳定地跟踪直线和圆弧导引路径。

摘要:变量喷雾是精准施药的重要方式之一。近10年来，变量喷雾在技术发展和应用方面均取得了重要进展。本文从变量喷雾的探测技术、控制技术及系统集成三方面，对现有研究成果进行综合性评述。在作物形貌和密度的探测技术上，重点讨论了超声波用于作物形貌探测的方法，给出了误差分析，比较了超声波技术和激光技术用于作物形貌探测时的特点，强调了LIDAR用于树木结构和冠层探测的优势以及提取叶面积指数表征作物密度的优势。在作物病虫草害的探测方面，总结了自组织映射（SOM）、人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)等信息解析技术用于探测作物病虫草害的特点，强调病虫草害的探测应结合农作物栽培和管理特点。在变量喷雾伺服系统方面，归纳了现有变量喷头及其控制技术，强调用控制技术提升低成本器件和装备的使用性能。最后，对变量喷雾系统集成进行了总结，指出了变量喷雾技术进一步发展的方向。

摘要:由于PWM变量喷雾作业过程中喷头不连续作业，喷雾的均匀性特别是喷雾机运动方向上的均匀性较难控制，为此通过高速电磁阀、不锈钢压力罐、压力传感器、气泵、调速输送带等构建了一套动态PWM变量喷雾实验平台，并对该平台动态喷雾雾滴分布特性进行实验研究。采用水敏试纸作为获取动态雾滴分布状态手段，通过图像处理技术以区域内雾滴覆盖率的变异系数作为动态雾滴分布均匀性判定指标，评估了在不同PWM控制信号频率、不同PWM控制信号占空比及不同喷雾压力下的单个喷头动态雾滴分布均匀程度。经实验表明，变异系数随控制信号占空比的增大而减小，控制信号频率对动态喷雾雾滴分布均匀性有较大影响，变异系数随控制信号频率增大而减小，喷雾压力对变异系数影响较小，喷雾压力越大变异系数越大。

摘要:研究了不同低压下喷头喷嘴直径和喷嘴锥角对射流破碎的影响。采用高速摄像仪对低压圆柱射流的射流核心长度和射流破碎长度进行实验，测量了不同喷嘴结构的流量、射程和末端水滴直径。结果表明：同一压力下，当喷嘴锥角不变时，随着喷嘴直径的增大，喷头流量、射程和喷头末端水滴直径都变大，射流核心长度和破碎长度均增大；当喷嘴直径不变时，随着喷嘴锥角的增大，喷头流量逐渐减小，而喷头射程呈先增大后减小趋势，喷头末端水滴直径也变大，射流核心长度逐渐减小，射流破碎长度先减小后增大。综合考虑射程和雾化效果，直径为5mm、锥角为45°的喷嘴为最优选择。同时通过对不同Re数和We数的实验和分析，给出了适合低压喷嘴的两种射流特征长度的拟合关联式。

摘要:针对玉米等行距留茬覆盖行间（沟台）互作种植模式的农艺要求，设计了2BH-3型行间播种机，可在行间一次完成施肥、播种、覆土和镇压等作业。为了解决行间播种机纵向尺寸过大的问题，设计了多功能行走轮，可同时实现仿形、限深、传动、覆土、镇压和碎土等功能。应用EDEM软件对内倾面光滑和有“V”型凸起的行走轮镇压效果进行离散元仿真分析，仿真结果表明：内倾面有“V”型凸起的行走轮接地压力更大，镇压过的土壤孔隙率相对缩小6.38%~6.93%。田间试验结果表明：播种的粒距合格率为89.8%，漏播率为2.3%，重播率为7.9%，种肥垂直距离为3.99cm，排肥量不稳定性变异系数和各行不一致性变异系数分别为2.35%和1.62%。

摘要:在玉米定向种子带的卷绕过程中，种子带的张力控制影响到种子带的质量。为此依据玉米定向种子带的要求，建立恒张力卷绕系统的传递函数，利用模糊控制技术实现玉米种子带的恒张力卷绕控制，创建了模糊自适应PID控制器，利用Matlab对其进行仿真，得到了较为合理的模糊控制算法，并将模糊控制算法通过西门子S7-200型PLC为核心的硬件控制电路应用于实际的张力控制，并进行了实际的卷绕试验。试验结果表明:模糊PID控制器与传统PID控制器相比，具有更好的动态稳定性和跟踪性能，张力产生阶跃时，系统过渡时间约为2s，超调量在1.2%内，能够较好地满足种子带的卷绕要求。

摘要:分析了影响卧辊式玉米收获机摘穗过程中作业质量的主要因素。通过改变摘穗辊间距以适应不同直径的玉米秸秆，有效解决了玉米收获机工作时堵塞的问题。通过两摘穗辊转速不同步的办法减少了玉米果穗的掉粒损失。通过CATIA软件对间距自适应差速摘穗辊进行了建模，并通过ADAMS软件与间距固定摘穗辊进行了仿真对比分析，通过ADAMS仿真试验，确定了内外摘穗辊的最佳转速，即内侧摘穗辊转速为900r/min，外侧摘穗辊转速为860r/min。田间试验中无秸秆堵塞摘穗辊现象发生，且籽粒破损率和损失率之和为0.11%，远小于国家标准的5%。

摘要:为研究弹性齿式剥叶元件的叶鞘剥离机理，进行了弹性齿对甘蔗茎秆的动态打击力试验。设计专用试验台固定甘蔗茎秆的两端，并在固定组件的3个方向安装单向压电型冲击力传感器，剥叶滚筒带动弹性齿在茎秆中部施加打击力，传感器测得纵向、横向和切向动态打击力并得出最大值Fxmax、Fymax和Fzmax。对剥叶滚筒转速、弹性齿与甘蔗茎秆交错深度、侧偏距离和弹性齿材料等4个变量进行单因素试验。分析各因素对打击力的影响规律，得出在样机剥叶试验的最优参数组合下三向动态打击力的最大值。结合叶鞘材料力学特性和剥离准则模型，推导叶鞘的最大破坏力公式，建立叶鞘剥离的力学模型。结果表明，滚筒转速达到700r/min、交错深度为30mm、侧偏距离为20mm、弹性齿材料为聚氨酯（85HA）时，弹性齿在x和y方向最大打击力Fxmax、Fymax分别为93.87N和138.26N，同时大于叶鞘在相应方向的最大破坏力76.40N和53.53N，实现叶鞘剥离。

摘要:为改进花生摘果机、花生捡拾收获机的清选装置，提高花生清选性能，在花生摘果机清选物飘浮速度试验基础上，根据饱满花生荚果、空瘪果、碎茎秆、果柄和花生叶等各组分飘浮速度差异，提出了前、后2个吸风口（双吸风口）与振动筛组合式清选原理，进行了总体方案与关键部件设计并研制出5XT-2Z型花生摘果机，通过清选性能试验研究了振动筛振动频率、吸风口高度和风机转速对花生清选损失率和含杂率的影响。试验结果表明，3种饱满花生荚果飘浮速度为10.30～14.39m/s，空瘪果、碎茎秆、花生果柄和花生飘浮速度分别为7.03～8.89m/s、4.51～5.46m/s、2.80～3.35m/s、1.74～2.13m/s；优化后的振动筛曲柄转速为200r/min，吸风口高度为135mm，风机转速为390r/min，此参数下清选损失率为1.35%，含杂率为1.75%。

摘要:针对打结器割绳脱扣机构盘形凸轮内轮廓磨损严重的问题，提出以凸轮理论廓面的等距圆弧面代替现有柱面轮廓的解决方案，即将凸面-凸面和凸面-平面的点接触改进为凸面-凹面的弧点接触；计算得到改进后凸轮轮廓的曲面方程，以及改进前后滚子与凸轮的压力角、初始接触面积和初始最大接触应力；最后，用硬铝合金材料试制改进前和改进后的凸轮，进行磨损对比试验，并定量分析其磨损量。结果表明：改进后滚子与凸轮的压力角在推程开始和接近结束阶段比改进前减小25%左右；改进后滚子与凸轮的初始接触面积比改进前增大约50%，初始最大接触应力减小约38%；各运转10h后，改进后盘形凸轮内轮廓的磨损痕迹宽度比改进前增加31.7%，磨损量减小约50%。

摘要:土壤气体传输过程复杂，影响因素众多，各因素之间相互影响与制约，且存在严重的空间变异性，其空间分布特征与变异程度同众多影响因素间关系复杂，野外条件下难以准确计算大范围区域内土壤导气率平均值。通过已经获得的土壤样本实测资料，建立土壤物理基本参数与土壤气体传输参数之间的函数模型，结果表明：偏砂质土壤的导气率与饱和度的拟合度较好，决定系数R2达0.95以上，而偏黏性的土壤结构性强，R2在0.69以上；遗传算法程序拟合系数ai、bi，R2均达0.90以上；利用此函数模型，拟合导气率与实测导气率之间的相对误差绝对值小于0.1，效果较好，验证了预测模型的适用性。提出的推求方法简化了土壤气体传输动力学参数在实际应用中繁琐的测算过程，为野外环境下简单、快速获取土壤气体传输动力学参数提供了参考。

摘要:基于中国科学院栾城农业生态系统试验站2002—2008年夏玉米生长期内的土壤水分观测数据及2000—2008年的降水（灌溉）、气象、生物数据，结合Laio土壤水分动态随机模型研究了太行山山前平原典型农田点尺度土壤水分动态的随机性。结果表明：研究区2000—2008年夏玉米生长期内日平均降水量为10.71mm，降水频率0.2909，其中小雨、暴雨的发生频率表现出明显上升趋势，中雨的发生频率呈显著下降趋势，大雨发生频率表现出微弱下降倾向；玉米生长期的土壤含水率6月份处于增长期，7月份达到生长期最高值并稳定在32.2%的水平，8月份以后下降并在9月份趋于稳定；Laio模型模拟得到土壤相对湿度的概率密度函数在曲线形状（峰值、峰值出现的位置、90%置信区间）与数字特征（中位数、均值、方差）方面与观测结果一致（α=0.05），模型在井灌区具有很好的适用性，且可以将灌溉作为一次降雨事件来处理；应用Laio模型得到在多年平均降雨条件下，32.1mm的田间净灌溉量可以在50%水平上使夏玉米生长期内的土壤含水率保持在田间持水量的80%以上。

摘要:在生态脆弱的陕北黄土丘陵区，林地耗水是生态学者长期关注的热点问题，准确测算植物耗水量是环境水分研究的关键。根据陕北山地枣林的立地条件和蒸散过程特点，结合2012年的实测资料，确定了相关模型参数，实现了Shuttleworth-Wallace（SW）和Penman-Monteith（PM）模型对枣林蒸散量的模拟，并利用2013年茎流计监测的蒸腾量和水量平衡原理推求的蒸散量，对这2个模型进行了比较和检验。结果表明：就整个枣树生育期10d尺度蒸散量而言，SW模型模拟精度优于PM模型。此外，2模型精度随枣树生育期变化而变化，且萌芽展叶期精度均最低。SW模型日蒸腾量模拟精度满足要求，但易受到天气状况影响，晴天模型精度优于雨天。SW模型精度在陕北山地枣林里得到验证，是半干旱区山地枣林耗水规律研究的有效工具。

摘要:为实现对土壤速效磷含量的快速测定，以关中塿土为材料，研究基于光谱分析的土壤速效磷含量测定方法。首先用便携式近红外频谱仪在不同采样高度下，采集土壤样本900~1700nm波长范围的漫反射光谱，采用3倍标准差准则和主成分分析得分图对异常样本进行判别和剔除，然后对比分析4种波长选择方法对建模效果的影响，发现基于稳定的竞争性自适应加权抽样法的结果最佳，最后通过分析不同非线性建模方法对预测结果影响实验，探明最小二乘支持向量机方法的预测结果最好。实验结果表明，采样高度为10cm时本文建立模型的土壤速效磷含量预测决定系数为0.8581，均方根误差为10.8801，具有较高的精度，可对土壤速效磷含量进行快速预测。

摘要:采用插入参考刻度板读取土壤高度信息是一种简单易行的土壤粗糙度测量方法。针对人工读取效率低、基于图像的计算机读取精度受农田环境光照的影响和土壤表面异物（如杂草、植被）影响的问题，提出了一种简化参考刻度板的图像获取和全自动图像处理的粗糙度测算方法，该方法在利用色彩运算和阈值分割消除杂草和阴影影响的基础上，进行土壤边界提取和比例尺的计算，进而获得土壤粗糙度。为了提高方法的自动化程度和鲁棒性，阈值分割采用混沌粒子群优化滤波实现。实验表明，结合色彩运算和混沌粒子群优化的土壤粗糙度测算方法降低了对拍摄环境的要求，能快速高效地计算土壤粗糙度，所提取的土壤轮廓线高度误差控制在0.5cm以下，所得均方根高度误差在5%以内，相关长度的计算误差在1%以内，满足了土壤粗糙度实时在线测算的要求。

摘要:利用2000—2012年MODIS ET/PET和NDVI数据集构建干旱指数（DSI），监测山东省和河南省冬小麦主产区的农业干旱，并在地级市尺度上进一步评估冬小麦关键生育期干旱对冬小麦产量的影响。结果表明：2010年9月—2011年2月山东省特大干旱过程显示的DSI不仅能监测气象干旱，还能较好地反映农业干旱在空间上的差异性以及时间上的演变。不同冬小麦生育期干旱对冬小麦产量影响不同，灌浆期干旱对冬小麦产量的影响最大，干旱致使土壤水分亏缺， 影响了作物正常的灌浆强度，进而导致作物减产；其次是拔节期；返青期干旱对产量基本没有影响。

摘要:以连续流产氢为目标，采用高透光性弥散光纤作为导光介质和光合细菌吸附成膜的载体，构造了环流型光纤生物膜制氢反应器。在实验研究的基础上，根据传质原理和Monod生化反应动力学建立了描述连续流反应器中底物传输和降解的二维数学模型。以强化底物传输和提高底物降解效率为目标，对反应器的实际操作参数进行了优化。研究结果表明，反应器的底物传输特性对反应器的底物降解效率有显著影响。反应器的底物降解效率随进口底物质量浓度的增加呈现先增大后减小的趋势。反应器的底物降解效率随流速的增加呈现逐渐减小的趋势。当反应器的进口底物质量浓度为10g/L，流速为100mL/h时，底物消耗速率最大，底物降解效率达到43.5%。合理地控制反应器中的底物传输使得生物膜区域具有适合的底物质量浓度分布,是维持反应器较高底物降解效率的有效途径。

摘要:分别以高直链玉米淀粉和普通玉米淀粉为模式原料，与聚乙烯醇（PVA）及甘油共混制备了2种淀粉基生物可降解薄膜。通过厌氧发酵实验，考察并比较了2种淀粉薄膜的沼气发酵过程、发酵潜力、能源转化效率以及膜结构形貌的变化特征。结果表明：普通玉米淀粉薄膜和高直链玉米淀粉薄膜均具有良好的生物降解性能，2种薄膜的厌氧生物降解率和沼气发酵潜力均相当；然而，高直链淀粉薄膜的结构和成分更有利于沼气发酵的进行，其发酵过程比普通淀粉薄膜更加平稳，能够有效减少发酵罐的酸化并缩短发酵周期，同时具有更高的能源转化效率。此外，综合农用薄膜年产量和淀粉基薄膜的产气率，若用高直链淀粉或普通淀粉薄膜替代普通农用膜，则经厌氧处理后相应的年产能分别为3.31×10 5GJ/a和3.18×10 5GJ/a，可见淀粉基生物可降解薄膜是一种非常有潜力的厌氧发酵原料。

摘要:为实时获取规模化好氧堆肥过程关键数据，实现自动化控制、优化堆肥工艺、提升产品品质，在已有研究基础上，设计了一种集成度高、便携性好的适用于规模化好氧堆肥过程的温度和氧体积分数实时监测系统，该系统主要包括温度数据获取模块、氧体积分数数据获取模块、信号处理模块、数据显/存模块。并系统开展了实验室和实际规模化好氧堆肥性能试验和分析研究。其中，温度监测相对标准偏差均小于3.02%，响应时间均小于45s；氧体积分数监测相对标准偏差均小于2.96%，响应时间均小于30s。研究结果表明：该系统在精确性、稳定性和响应速率等方面均具有良好性能，可满足规模化好氧堆肥过程温度和氧体积分数空间数据实时监测以及科研需求。

摘要:以猪粪物料为研究对象，基于去离子水分散、热风干燥-机械振荡、真空冷冻干燥-机械振荡3种分散预处理方法，分别采用激光粒度分析、扫描电镜分析、动态图像分析法测定其粒度分布和特征参数。扫描电镜观察结果表明，猪粪颗粒属于不规则颗粒；热风干燥-机械振荡分散后的样品存在较多团聚体。不同分散预处理的测定结果显示，因猪粪样品部分组分的可溶性和热风干燥-机械振荡过程中的团聚现象，宜优选真空冷冻干燥-机械振荡作为分散预处理方法。3种测量方法所获参数存在差异，其中，动态图像分析法由于采用直接测量原理和动态检测过程，可优选其作为检测畜禽粪便物料粒度分布的方法。基于真空冷冻干燥-机械振荡分散预处理和动态图像分析法，获取猪粪颗粒的纵横比和球形度分别为0.57±0.01和0.61±0.01，中值粒径为（501±16）μm，粒度分布宽度参数为1.45±0.04。

摘要:以稻草和玉米芯为调理料，分别与主体原料牛粪按质量比1∶4混合堆沤腐熟后获得牛粪稻草基质和牛粪玉米芯基质，以这2种基质为原料进行压缩成型试验，探讨了土壤添加量、原料含水率、成型压力以及成型温度等操作因素对基质块成型品质的影响及作用规律。结果表明：牛粪稻草和牛粪玉米芯2种基质块的抗跌碎能力基本持平，其中牛粪稻草基质块的容重较大，吸水性和保水能力更强；添加土壤对2种基质块的抗破碎能力均有一定的提高，但不添加土壤2基质块也具有良好的抗破碎能力，能满足育苗过程对其机械强度的要求；适宜的原料含水率、成型压力和成型温度范围为10%~15%、10~15kN和80~120℃。

摘要:以聚合氯化铝（PAC）作为絮凝剂，探讨其对小球藻的絮凝效果及其动力学模型，并对其实际应用的成本进行了评价。向藻液中添加不同剂量PAC，经搅拌后分别于不同时间下测定藻液中叶绿素含量。结果表明：5种不同剂量PAC在8min内均能高效絮凝小球藻，絮凝效率在86%以上，随着PAC质量浓度的增大，小球藻的絮凝效率也提高，质量浓度为123 5mg/L时絮凝效率达到了98.6%，铝残留量为132 8mg/kg。PAC絮凝微藻是电荷中和和卷扫絮凝共同作用结果。絮凝1kg小球藻生物质，成本为266.04元，比离心法的853.39元降低68.8%。PAC絮凝小球藻数据拟合结果符合二级动力学模型。

摘要:为解决秸秆碎料在发酵过程中积热和触氧条件不均的问题，采用离散元法研究回转筒内秸秆颗粒的运动特性。为利用实验值定量对比仿真，基于图像处理法，定量分析实验法和离散元法的滚筒内颗粒混合状态。通过虚拟堆积实验和滚筒内颗粒混合仿真与实验现象进行对比，标定离散元法的颗粒物性参数。结果表明：图像法表征混合状态时，子域大小的划分与颗粒尺寸相关；影响堆积角的主要因素为颗粒间静摩擦因数和密度；影响回转筒内颗粒混合的主要因素为颗粒与壁面粘性系数和颗粒与壁面滚动摩擦因数；验证标定参数结果表明，颗粒参数能用于离散元法描述回转筒内秸秆碎料的运动特性。

摘要:随着计算流体力学数值模拟技术的不断成熟，精确性和可靠性的不断提高，近年来在农产品冷链物流中得到广泛的应用，对提高冷藏类食品所需低温环境的温度均匀性、确定货物堆栈方式、合理控制制冷时间、以及对提高整体冷链物流经济效益都具有重要意义。本文具体阐述了计算流体力学数值模拟技术的前处理、求解和后处理3个阶段，并回顾该技术应用在农产品冷链物流存储、运输和销售过程中的研究进展，分析归纳了存在的优势和不足，展望了计算流体力学应用在农产品冷链物流领域的未来发展趋势。

摘要:为掌握液氮充注气调厢开门时厢内O2体积分数的变化规律，在分析热压作用下气调厢开门渗风特性的基础上，建立了O2体积分数预测模型，并进行了试验验证。研究结果表明：气调厢开门期间，开门时间越短则气调厢内外空气交界面的平均温度上升越快；在气调厢内相对湿度为90%~95%情况下，气调厢内外空气交界面的相对湿度在开门后60s内即迅速上升至100%，并且开门期间平均相对湿度均在97%以上；开门时气调厢内O2体积分数上升速度随着开门时间的延长而逐渐降低，通过对比计算数据和试验数据发现气调厢内O2体积分数试验值和理论值存在一定误差，开门时间为3min以上时，相对误差均在10%以内。

摘要:为探讨气单胞菌在不同食物接触表面的存活状况，采用擦拭取样法测定气单胞菌于案板、刀具表面的恢复率，并将气单胞菌分别接种于洁净和被污染的案板、刀具表面，评定气单胞菌在不同介质表面、不同时间下的存活状况。根据恢复率和介质表面上气单胞菌存活实测值，采用@Risk软件对介质表面实时带菌量的期望值进行计算，并运用一级线性模型对气单胞菌存活特征曲线进行拟合。同时，以案板为交叉污染途径，对气单胞菌在介质表面的存活行为对交叉污染的影响进行了探讨。结果表明：采用擦拭取样法测得的气单胞菌从案板、刀具表面的恢复率的最佳分布拟合结果分别是Normal（0.66，0.15）和Normal (0.72，0.18)；气单胞菌在被污染的介质表面存活的时间（7h）长于其在洁净介质表面的存活时间(3h或2.5h)，且一级线性模型可以较好地对气单胞菌存活曲线进行拟合（R2>0.88）；蒙特卡罗模拟结果表明，忽略气单胞菌在食物接触表面的存活行为会高估其在厨房内的交叉污染水平。

摘要:为了研究识别早期隐性损伤猕猴桃的方法，以“华优”猕猴桃为对象，以900~1700nm范围近红外高光谱成像系统为检测设备，采集了完好无损和隐性损伤1~3h内猕猴桃的近红外高光谱。研究发现900~1350nm内二者的反射光谱具有明显的差异。对此区域进行分段主成分分析，确定1050~1200nm为识别损伤的最佳光谱区域。基于此最佳光谱区域内主成分图像的权重系数及波长间光谱反射值的相关性优选了4个特征波长（1057、1090、1120和1177nm）。对该4个特征波长进行了二次主成分分析，并结合中值滤波、阈值分割及数学形态学处理方法提出了早期隐性损伤猕猴桃的识别算法。该算法对70个无损猕猴桃和70个隐性损伤猕猴桃的正确识别率分别为100%和95.7%，平均正确识别率为97.9%。研究结果表明，近红外高光谱成像技术可用于早期隐性损伤猕猴桃的识别。

摘要:为减少微观损伤引起的储藏腐烂损失，延长冬枣的储藏期，提高冬枣的储藏效益，以山东沾化冬枣为研究对象，利用高光谱成像系统采集轻微损伤发生不到1h的冬枣损伤部位的高光谱图像，得到波长在871~1766nm范围内的256幅高光谱分量图像。结合无信息变量消除法及相关系数法进行特征波长筛选，剔除不敏感波段，选取了944、1035、1187、1376nm 4个特征波长。对以上4个特征波长对应的分量图像进行主成分分析，选择第1主成分图像作为待分割图像，对其进行灰度变换等图像预处理，并运用自适应阈值分割法对其进行图像分割，实现了轻微损伤区域的有效识别。对100个轻微损伤冬枣样本的识别试验结果表明，所提方法的正确识别率为98%。

摘要:脉动流化对气固接触和热质传递有一定的优势。分别以相同密度不同粒径以及不同密度相同粒径两类颗粒体系为研究对象，以Ashton混合指数和沉积组分分布为评定依据，实验研究了不同脉宽比下脉动气流辅助流化对颗粒混合程度的影响，并与普通流化床进行了比较。结果表明：在平均气速较低的情况下，添加辅助脉动气流有助于促进颗粒混合，同时得出颗粒密度差别对双组分颗粒混合的影响大于颗粒直径差别对其的影响。

摘要:根据农田小气候环境监测的特点，分析了利用多传感器采集的小气候环境参数的时间、空间分布特性。针对小气候环境监测环节中对地理空间分析和数据可视化的具体需求，研究了农业物联网信息感知、物联网资源与地理信息系统（GIS）融合、感知数据可视化等技术，建立了物联网资源与GIS融合的统一接口规范，并以GIS为基础，设计了多种可视化方法对采集到的多维小气候环境数据进行同步展示和可视分析。在此基础上，研发了Web GIS平台，集成了地理空间分析组件、可视化监测服务组件和基于地理位置的智能移动端应用。实现了基于GIS的农田小气候环境可视监测系统，通过不同终端设备提供可视监测服务，方便农业参与者随时随地掌握农田的小气候环境。

摘要:根据现代温室监控与管理需求，基于物联网技术框架，设计并实现了一种基于物联网的温室智能监控系统。系统由现场监控子系统、远程监控子系统和数据库3部分组成。采用基于分布式CAN总线的硬件系统实现环境数据的实时采集与设备控制，将分布图法应用于采集系统离异数据的在线检测。为了提高远程监控子系统的响应速度与交互性，采用了基于异步JavaScript和XML技术（Ajax）的Web数据交互方式。结合温室环境调控的特点，将基于混杂自动机模型的温室温度系统智能控制算法应用于实际系统，实现了温室环境的自动调控。为保证设备控制的安全性，采用轮询法实现了现场监控子系统和远程监控子系统中设备状态的同步，并将基于Zernike矩的图像识别技术应用于双向型设备的状态检测，实现设备的自动校准。试验表明系统数据传输稳定，环境调控可靠，满足现代温室智能监控的需求。

摘要:为解决基于声散射数据的鱼分类与识别问题，提出了一种基于SVM的多方位声散射数据协作融合鱼分类方法。首先，提取多方位声散射数据的小波包系数奇异值、时域质心及离散余弦变换系数特征，并进行特征融合；然后，采用支持向量机（SVM）分类器对每个方位提取的特征做出决策，并将决策结果表示成后验概率的形式，同时利用每个方位的决策概率对其他方位的决策进行加权；最后输出分类结果。采用3类鱼作为研究对象，得到不同方位数量条件下基于协作融合方法的分类正确率最终达到92%以上。试验数据处理结果表明，随着方位数量的增加，总体分类正确率呈升高的趋势，基于SVM的协作融合方法可以有效提高分类正确率。

摘要:研制了一种由自动巡航无人驾驶船、环境生态监控装置和远程服务平台3部分组成的水产养殖在线监控设备，在提高养殖监控效率和降低监控成本的同时，实现养殖过程的实时在线监测和精准调控。综合应用自动化航向航速控制、自动导航定位和防碰撞技术，实现无人驾驶船的自动巡航功能。利用无人船运载自制的多功能环境生态监控装置，实现水质指标（温度、溶解氧、pH值和氧化还原能力）以及鱼、虾生态信息的实时定点获取，并能根据用户需求调整检测指标。无人船在大幅减少环境生态监控装置数量的同时，有效提高了装置的检测精度。将统计分析、信息融合、组态控制、嵌入式等技术相结合，用于对数据进行处理与分析，实现养殖现场环境调控设备的精准控制。试验表明，该监控设备能满足规模化水产养殖需求，对推广应用精准农业技术与装置、进行水产养殖过程监测与精准调控有积极的促进作用。

摘要:为满足温室叶类蔬菜病害准确识别的视频数据需求，结合温室叶类蔬菜病害发生的特点，采用物联网技术，基于传感器感知的环境信息与摄像机监控视频信息，构建了一种面向叶类蔬菜病害识别的温室监控视频采集系统。该系统将案例检索与模糊推理方法相结合，设计温室监控视频获取方法，将传感器实时采集的数据与知识库中的病害产生环境条件相匹配，以匹配结果作为视频采集的依据，实现了监控视频的智能采集；并利用模糊推理方法，弥补案例检索结果不够全面的问题，确保了数据的准确获取。同时，该系统还提供了实时数据显示、实时视频监控等功能。系统应用结果表明，该系统能够满足温室叶类蔬菜病害识别的视频数据需求。

摘要:为研究生猪规模养殖中非接触式体温自动筛检方法，以红外热像仪为采集设备，沿侧视角度方向同时采集生猪可见光和红外热图像，经配准、融合获得二者融合图像。在此基础上，提出了一种基于改进主动形状模型的耳部目标区域检测方法。该方法在经典主动形状模型基础上，首先分析生猪耳部轮廓特征对特征点标记方法进行限定；进而结合图像融合中使用的非子采样轮廓变换，以其分解系数作为特征点纹理描述；最后应用骨架端点匹配方法对平均形状初始化的位姿进行改进。应用该方法对50幅测试图像进行实验，重合度大于0.8的检测结果占比达到84%。

摘要:为在钾胁迫症状出现之前实现黄瓜的营养诊断，用微电极技术测量4个不同钾水平处理的黄瓜叶片液泡的膜电位。研究发现钾供应不足引起黄瓜叶片液泡膜电位减小，而钾过量引起黄瓜叶片液泡膜电位增加。通过对正常钾处理（K100）与钾胁迫处理之间的黄瓜叶片液泡膜电位差的分段回归分析发现，严重钾缺乏处理（K0）2d后，黄瓜叶片液泡的膜电位有明显减少，中等钾缺乏处理（K20）4d后，黄瓜叶片液泡的膜电位也有明显减少，钾过量处理（K200）2d后，黄瓜叶片液泡的膜电位有明显的增加。黄瓜叶片液泡膜电位的测量方法至少能在肉眼可见的胁迫症状出现的10d前就可实现钾缺乏或过量的营养诊断，表明用液泡膜电位对黄瓜钾胁迫叶片进行早期诊断的方法是可行的。

摘要:为实现无土栽培基质参数的快速准确测量，基于自制的基质多参数复合传感器，并结合ZigBee无线网络技术，研制了便携式基质多参数无线检测仪。检测仪采用分体式设计，由无线复合传感器和手持终端两部分组成。无线复合传感器采集基质参数信息，并以无线的方式将信息发送到手持终端；手持终端对接收到的测量参数信息进行处理分析、显示、存储和查询等。检测仪性能试验表明，含水率测量误差为-0.4%~3.1%，相对误差为-3.2%~9.6%，且对不同基质具有较好的适应性；电导率测量误差为-0.015~0.179mS/cm，相对误差为-4.7%~10%，且对不同基质具有较好的适应性；温度测量误差为-0.63~0.69℃，相对误差为-1.1%~3.3%。检测仪能够满足无土栽培基质参数检测的要求。

摘要:植物的水分状况会影响其光合作用等生理作用，叶片紧张度可以反映植物的水分状况。植物叶片组织水势及生理电容与细胞液浓度有偶联关系，植物叶片生理电容与叶片有效厚度、极板接触的叶片有效面积有关，定义叶片紧张度为极板接触的叶片有效面积与叶片有效厚度的比值，依据这种偶联关系推导出叶片紧张度与组织水势、生理电容的关系模型。以野外自然生长的构树、桑树叶片为实验材料，测定不同时刻叶片的生理电容和组织水势，利用这种关系模型计算出两种植物各测定时刻的叶片紧张度。结果显示，不同植物不同时刻的叶片紧张度是不同的；构树叶片紧张度、生理电容、组织水势日变化与光合指标日变化的相关系数分别为0.933、0.926、0.631，桑树叶片紧张度、生理电容、组织水势日变化与光合指标日变化的相关系数〖JP2〗分别为0.843、0.820、0.217，由此可以看出叶片紧张度比生理电容、组织水势能更好地反映植物水分状况的变化情况。

摘要:提出了基于格拉姆斯密特(MGS)模型和贝叶斯罗蒂斯克回归(BlogReg)的近红外高光谱成像技术检测番茄叶片早疫病的方法。利用高光谱图像采集系统获取波长874~1734nm范围内70个染病和80个健康番茄叶片的高光谱图像，选取染病和健康叶片30像素×30像素感兴趣区域的光谱反射率。建立了番茄叶片早疫病的最小二乘-支持向量机(LS-SVM)识别模型，再通过MGS和BlogReg提取特征波长（EW），分别得到5个（911、1409、1511、1609、1656nm）和9个（901、905、908、915、918、1123、1305、1460、1680nm）特征波长，并建立EW-LS-SVM和EW-LDA模型。在所有模型中，建模集的正确识别率为93%~98%，预测集的正确识别率为96%~100%。结果表明，近红外高光谱成像技术检测番茄叶片早疫病是可行的，MGS和BlogReg都是有效的特征波长提取方法。

摘要:以北京地区10种常见乔木为研究对象，通过三维激光扫描仪获取其点云数据，利用树冠表面三角网配合立方体格网法计算其树冠体积，与点云中提取所得的林木因子分析建立树冠体积和胸径、树高、平均冠幅、冠高的预估方程，并检验其精度。以银杏为研究目标进行了实验，结果表明：银杏的树冠体积与胸径、树高、平均冠幅、冠高均显著相关，通过分析选取了银杏树冠体积的三因子（胸径、平均冠幅、冠高）最优模型，并对模型进行了检验，检验结果表明，模型拟合效果较好，预估精度达到90.5%，可以使用该模型进行银杏的体积估算；同时对所选其他树种进行三因子模型拟合，模型检验结果表明，三因子模型均能够较好地对该树种的树冠体积进行估测。

摘要:提出一种根系可视化分析方法用于定量稻茬田环境的小麦根系构型。使用根系构型数字化仪测试稻茬麦苗期根系构型，将所测数据导入Pro/E平台进行根系构型的3 D重构，然后对可视化根系进行3向平面投影，计算小麦根系在不同平面的分形维数与分形丰度。结果表明，该方法可以真实反映出田间稻茬麦根系构型的动态变化状况，而根系分形维数与分形丰度随时间逐步递增，正视图面的分形维数和分形丰度总大于左视图面。从播后第98天开始，俯视图面的根系构型分形维数与分形丰度出现突增。在3个投影面上稻茬麦根系的分形维数与分形丰度都高度相关，二者与根总长也存在一定的相关关系。

摘要:基于已有日光温室专用多曲面槽式空气集热器，提出一种带竖向空气通道的太阳能相变蓄热墙体构筑体系，通过主动与被动相结合的蓄热方式，提高日光温室后墙体的太阳能热利用率。为了验证构筑体系的科学性和可行性，分别搭建了日光温室专用多曲面槽式空气集热器试验系统和带竖向空气通道的相变蓄热墙体试验系统，分析了太阳辐射强度、集热器内空气流速、日光温室中间显热蓄热墙体层内空气流动参数（空气流速、空气通道间距、空气流动方向）等对空气集热器太阳能热利用率以及墙体主动蓄热能力的影响规律。研究结果表明：当集热器内空气速度为1.4~1.8m/s时，集热器的综合集热性能最佳，集热量随着太阳辐射强度的增加而升高；当墙体内竖向空气通道间距为400mm、空气通道内空气速度为0.26m/s、空气流动方向为上进下出时，相变蓄热墙体换热效率为66.2%，主动蓄热量约为9.43MJ/m3，其中中间砌块层的蓄热量约占82.3%，墙体日蓄放热效率为98.4%。

摘要:为提高某国产自卸车行驶平顺性，采用多体动力学软件Adams建立重型自卸车整车虚拟样机分析模型，并通过行驶平顺性道路试验验证模型的正确性。选取驾驶室悬置刚度和阻尼参数为设计变量，以驾驶室地板垂向和座椅支撑面俯仰加权加速度均方根为优化目标，以驾驶室前后悬置动挠度为约束条件，结合最优拉丁方试验设计拟合Kriging近似模型，利用粒子群优化算法对自卸车行驶平顺性进行多目标优化，得到Pareto最优解集，并选取一个最优解进行整车行驶平顺性实车试验。结果表明，Kriging近似模型具有较高的拟合精度，可大幅提高自卸车行驶平顺性优化效率；基于Kriging近似模型的多目标优化结果可通过权重系数对各个优化目标进行权衡，有效改善了自卸车行驶平顺性。

摘要:针对常规自适应控制器中辨识算法的收敛速度难以跟随半主动空气悬架模型参数实际变化速度的问题，提出一种能够满足半主动空气悬架在参数大范围变化时对控制品质较高要求的阻尼多模型自适应控制方法。为改善系统控制速度，根据半主动空气悬架阻尼实际控制过程，建立了针对不同车辆运行状态的多个局部线性固定模型，同时引入一个能够重新赋初值的自适应模型，以提升系统控制精度。基于误差最小的模型切换控制策略在线选择最佳匹配模型，并采用自适应控制方法调节最佳阻尼力，从而构成系统阻尼多模型自适应控制。仿真与实车道路试验结果表明，所提出的控制方法能够有效改善半主动空气悬架在大范围行驶工况下的控制品质，车辆垂直振动加速度均方根降幅达22.8%，车辆行驶平顺性得到了明显提升。

摘要:针对异步电动机调速系统快速响应时启动超调量大的问题，提出了一种基于自适应参数辨识的小脑模型神经网络复合自抗扰控制(CMAC-ADRC)的控制算法。将CMAC与ADRC各自的优点相结合，利用CMAC神经网络实现前馈控制，通过在线学习来抑制系统的超调量，增强系统的鲁棒性能，提高系统的快速性能，利用ADRC技术实现反馈控制，进一步增强系统的抗干扰能力。利用参考模型自适应参数辨识技术对转动惯量进行辨识，优化自抗扰补偿系数。以变频器结合异步电动机为控制对象，进行仿真，基于自适应参数辨识的CMAC-ADRC控制算法的干扰响应幅度是一阶优化自抗扰控制下干扰响应幅度的44.57%，是小脑模型神经网络复合比例-微分(CMAC-PD)控制下干扰响应幅度的17.69%，干扰恢复时间是一阶优化自抗扰控制下干扰恢复时间的50%，是CMAC-PD控制下恢复时间的60%。搭建MCU-CPLD-DSP控制平台进行了实验，基于自适应参数辨识的CMAC-ADRC控制算法的超调量是一阶优化自抗扰控制的45.49%，上升时间是一阶优化自抗扰控制的53.33%，干扰响应幅度是一阶优化自抗扰控制干扰响应幅度的71%，干扰恢复时间是一阶优化自抗扰控制干扰恢复时间的76.47%。

摘要:针对3-RRR+(S-P)球面并联机构安全工作空间较小，不能满足人形机器人肩关节、髋关节工作空间设计需求的问题，依据仿生设计理论，参照人体肱骨结构，提出了偏置输出的设计思想，并以3-RRR+(S-P)球面并联机构为原型，设计完成了偏置输出的3-RRR+(S-P)仿生关节机构。通过坐标变换的方法，得到新型仿生关节机构与原型机构工作空间的映射关系，进而得到新型仿生关节机构的安全工作空间。在保留原型机构运动学、力学特性的基础上，新型仿生关节机构的安全工作空间大幅增大，完全可以满足人形机器人肩关节、髋关节工作空间的设计需求。

摘要:针对柔顺关节并联机器人系统存在的误差因素，为提高系统整体性能，开展运动规划及轨迹跟踪研究。根据性能要求，设计柔顺关节的结构参数，分析柔顺关节特性，建立机器人系统的分析模型并推导运动学方程。针对柔顺关节轴心漂移引起的杆长误差，提出一种机器人主动杆和从动杆实际杆长的计算方法，修正主动杆关节角的期望轨迹。为补偿系统振动及参数摄动误差，基于径向基（RBF）神经网络设计模型逼近控制算法，跟踪期望轨迹。基于SolidWorks、ANSYS、ADAMS及Matlab/Simulink建立机器人系统的虚拟仿真模型。仿真结果表明，提出的运动规划和控制方法将未补偿柔顺关节误差时的机器人末端轨迹误差降低了84%以上，能够有效提高柔顺关节并联机器人系统的运行精度。