摘要:为提高导航精度与控制精度，对农业机器人的自主导航控制进行研究。结合Sage—Husa自适应滤波与强跟踪卡尔曼滤波两种算法优点，利用严格收敛判据，设计了改进的自适应卡尔曼滤波算法。新算法保证了系统的实时性和稳定性，且具有更好的滤波精度。利用变结构切换方法来阻止PID控制器积分饱和现象，有效解决了控制器过饱和问题。将改进的自适应滤波算法与变结构PID控制器相结合，可提高导航系统的稳定性和精度。对所提理论进行仿真与试验，结果表明该方法大幅度提高了滤波器抑制发散的能力和导航的控制精度。

摘要:为实现农用车辆精确导航，提出一种RTK—DGPS融合惯性传感器的导航参数计算方法。横向偏差是利用惯性传感器采集的姿态角经几何变换补偿系统中存在的杆臂效应再进行计算得到的。试验结果表明，系统存在俯仰和侧倾时，此方法平均补偿了0.08m的横向偏差，通过提高系统的定位精度得到了更精准的横向偏差。由于惯性传感器难以适用于磁场干扰较大的环境，为此，提出仅利用RTK—DGPS计算航向偏差的方法，即利用最小二乘法拟合RTK—DGPS动态定位点形成车辆行驶路径并进行计算。试验结果表明，车辆直线行驶、做圆周运动与沿任意曲线行驶时，惯性传感器与RTK—DGPS计算的航向偏差之间的平均误差分别为0.9636°、3.6418°与2.7562°，验证了利用RTK—DGPS计算航向偏差的可行性。

摘要:针对果园作业车运动特点，建立整车侧倾、俯仰模型和轮胎模型，并推导出主动转向稳定性控制模型；以该控制方法为基础，在Matlab/SimMechanics中构建车辆仿真分析模型，模拟果园作业车在不同工况条件下的运动状态，并将PID控制算法融入主动转向控制模型，实现车辆运动稳定性控制，借助模型仿真分析证明控制模型的可行性与有效性；通过实车比例模型与仿真分析模型对比试验，进一步验证Matlab/SimMechanics仿真模型与实车模型的一致性与实用性。

摘要:针对自然生境环境下高原鼠兔目标跟踪中目标与背景颜色相近的问题，提出了一种基于局部纹理差异性算子的高原鼠兔目标跟踪方法。构造了一种新的视觉描述子，称作局部纹理差异性算子LTDC，用来体现目标和背景之间的细微差异性。把该LTDC算子与颜色信息相结合来表征目标模型，并把该目标模型嵌入Meanshift跟踪框架中对高原鼠兔进行跟踪。实验结果表明，所提出的目标表征方法与FLBP目标表征方法相比，具有较强的目标与背景区别能力，在目标和背景颜色相近的场景中，能够较为准确地实现高原鼠兔目标的定位。且所提出的目标表征方法的Meanshift平均迭代次数是FLBP目标表征方法的79.04%，减少了20.96%。跟踪平均总时间是FLBP目标表征方法的82.35%，平均降低了17.65%。同时所提出方法的平均跟踪速度是FLBP目标表征方法的1.22倍。

摘要:为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥，使用近地光谱探测技术，设计了大田实时变量追肥机。追肥光谱监测系统实时获取作物冠层归一化植被指数，结合追肥策略计算出当前的目标施肥量，采用测速和测距法反馈肥料流量信息，并根据追肥机实际行进速度，实时调整追肥量，实现精准变量追肥。试验结果表明，田间小麦长势存在空间差异性，冠层的归一化植被指数可以解析此差异性；追肥机追肥控制精度达到90%以上，可以满足精准追肥的要求；变量追肥比定量均匀追肥增施氮肥28kg/hm2左右。

摘要:借助高速摄影观察发现，水稻气力式精量穴播排种器吸种盘上吸孔所吸附的种子会由于吸力不足，在离心力作用下，在到达投种区前从吸孔附近落下，从而产生“飞种”现象，进而对排种器排出的每穴种子数量以及成穴性产生影响，降低排种精度。为此，设计了一种挡种装置，以含水率为21.1%的培杂泰丰种子为对象，采用多因素试验的方法，研究了不同吸室负压和不同排种盘转速下，安装挡种装置前后对“飞种”现象的影响；采用单因素试验的方法，研究了安装挡种装置后不同吸室负压下，不同排种盘转速对排种器吸种精度的影响。结果表明，安装挡种装置后，“飞种”出现范围减小，“飞种”出现的数量减少，排种器排种精度与成穴性能提高；当转速在25~40r/min，吸室负压1.6kPa时，（1~3）粒/穴概率在93%~97%之间变化。试验结果显示安装挡种装置后能控制“飞种”的跌落范围，并使部分“飞种”落回充种室内，从而提高排种器排种精度。

摘要:为满足高速水稻钵苗移栽机对送秧装置提出的稳定、精准、快速的送秧要求，设计了一种新型送秧装置。此装置减小了移栽机构在取秧过程中秧箱横向移动的距离，提高了高速工作时纵向送秧的精度和稳定性。对新型横向移箱装置和纵向送秧驱动机构的工作原理进行了分析，建立了纵向送秧驱动机构的运动学模型，并通过Matlab软件求得一组可行的设计参数。加工了试验台，并进行了试验验证。结果显示，其横向移箱装置较传统移箱方式，在移栽机构取苗过程中秧箱横向移动距离减少了37%；其纵向送秧单次误差控制在±2mm以内，且未出现累积误差。研究提出的送秧装置及其设计方法可应用于移栽速度在200～250次/min的高速水稻钵苗移栽机上。

摘要:为了方便快捷地得到旋转式钵苗栽植机构的最佳参数，提出了旋转式钵苗栽植机构作业时实现理想栽植应满足的条件，包括栽植嘴运动学特性（轨迹、姿态、速度）、挖出穴口的几何特性、栽植机构避免干涉和非圆齿轮的保凸性要求。根据这些要求，以偏心—椭圆齿轮行星轮系栽植机构为研究对象，建立其11个子目标函数，并应用模糊理论，将多目标优化问题转化为单目标优化问题进行求解，得到满足理想栽植要求的参数，然后进行结构设计、虚拟仿真、试验台加工和模拟田间栽植试验，验证了该栽植机构的高立苗率和优化模型的正确性。该优化模型的建立和求解克服了栽植机构传统参数设计时采用仿真软件进行试凑的缺点，提高了优化效率。

摘要:针对现有旋转式高速宽窄行分插机构取秧过程总传动比无法进一步增大而限制了对秧针直取秧姿态作出进一步改善的问题，提出一种基于球面节曲线的异形非圆锥齿轮传动机构，与交错齿轮组合成空间行星轮机构并应用于高速宽窄行分插机构中。以首尾连接两段光滑的非均匀B样条曲线建立封闭的异形非圆锥齿轮节曲线理论模型，调节节曲线过渡段齿形高度以实现齿轮连续传动。建立了分插机构理论模型，分析了异形非圆锥齿轮对插秧轨迹形状与姿态的影响。基于优化后的结构参数建立了分插机构三维模型和加工实物模型，分别对机构仿真轨迹和速度以及高速摄影获取的试验插秧轨迹和速度进行对比分析，同时，完成了基于旋转土槽的实际栽插试验，验证了分插机构建模的正确性以及机构的可行性。最后，通过与斜齿交错—非圆锥齿轮行星系宽窄行分插机构的插秧轨迹速度进行对比，得出该机构在取秧过程具有更优的直取秧动作。

摘要:为解决全喂入式联合收获机收获秆青叶茂难脱高产水稻时脱粒分离损失大且容易出现堵塞的问题，设计了单切双横流脱粒分离装置，在单切双横流脱粒分离装置试验台上，通过对比试验分别对凹板筛栅条轴向间距、顶盖导向板个数和滚筒轴间距进行了优选，得到优选结构参数为：第Ⅰ切流、第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流凹板筛栅条轴向间距分别为10mm、16mm和16mm，第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流顶盖导向板的个数都为4个，第Ⅰ切流和第Ⅱ横轴流以及第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流滚筒轴间距分别为645mm和667.5mm；在得到的优选结构参数下，以喂入量、脱粒间隙和滚筒转速为试验因素进行正交试验，并运用模糊综合评价法和极差分析得出试验范围内切双横流水稻脱粒分离装置的优选工作参数为：喂入量为5kg/s，第Ⅰ切流、第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流脱粒间隙分别为40mm、35mm和40mm，第Ⅰ切流、第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流滚筒转速分别为550r/min、600r/min和750r/min。在此参数下，得到单切双横流脱粒分离装置的性能指标为：未脱净率0.05%，夹带损失率0.36%，脱粒总损失率0.41%，第Ⅰ切流、第Ⅱ横轴流和第Ⅲ横轴流脱粒滚筒功耗分别为3.33kW、21.26kW和12.58kW，脱粒滚筒总功耗37.17kW，脱出物杂余质量分数14.37%。

摘要:针对联合收获机前进速度模糊控制系统参数设计具有主观性，导致作业性能不理想的问题，以切纵流联合收获机样机为研究对象，构建联合收获机前进速度模糊控制系统仿真模型，并建立控制性能和收获性能的优化目标函数来衡量联合收获机的作业性能，利用多目标遗传算法对模糊控制系统的隶属函数和输送槽、割台螺旋输送器和切流滚筒对前进速度的影响因子进行优化。通过对优化前后模型仿真对比和两组田间试验数据分析，表明优化后的控制系统在受外界干扰情况下控制性能得到了较好的保持，收获性能在喂入量变化不大情况下，单位平均损失率分别由1.45%和1.26%降至1.12%和1.14%，联合收获机的总体作业性能得到改善。

摘要:农业机械是农业生产的重要工具和重要要素，为研究中国蔬菜种植效益的主要影响因素和机械化生产方式下农机化发展对策，运用1998—2012年统计数据对蔬菜生产成本收益进行了定量分析，通过问卷调查和实地调研等方法研究了典型区域蔬菜生产机械化现状及问题。结果表明，中国蔬菜单位面积净利润主要受价格和人工成本因素影响，价格影响程度大于人工成本，通过政策扶持完善蔬菜市场机制，有利于保障种植收益；农药和农膜的投入对蔬菜产量影响大，农药投入影响程度大于农膜投入，农业装备投入对产值影响大，化学农业对蔬菜增产的边际效用逐渐递减，而农机科技的推动作用日益突出；按投入产出指标可将中国主要蔬菜品种分为设施茄果类、露地茄果类和露地叶菜类，蔬菜品种对机械化需求紧迫程度从大到小依次为：露地茄果类、设施茄果类、露地叶菜类；中国蔬菜生产机械化水平较低，因作业环节、区域条件和蔬菜品种的不同而呈现较大差异，政策投入、推广机制和技术创新对机械化技术发展有较大影响，必须坚持因地制宜的原则，探索农机农艺融合的机械化生产技术模式，对于研究通过蔬菜省力化机械生产技术、提高劳动生产率、降低蔬菜生产成本具有重要意义。

摘要:利用涡度相关系统在江苏省昆山市试验研究基地2013年水稻生育期所测的净辐射量、土壤热通量、潜热通量和显热通量等观测资料，分析了能量各通量在典型晴天、阴天的日变化规律和稻季能量通量的日变化、月变化及分配特征，讨论了能量各组分占净辐射量的比例和不同时间尺度上稻田的能量闭合情况。结果表明：能量平衡各分量在亚热带南部季风区节水灌溉稻田典型晴天以及水稻生育期间月均日变化均呈明显的倒“U”型单峰趋势，典型阴天能量平衡各分量日均值和峰值均小于晴天，但也呈单峰型变化趋势。稻季潜热通量占净辐射量的86.2%，土壤热通量占净辐射量的1.3%，不同时间尺度上净辐射量均主要以潜热形式加湿大气，感热通量占净辐射量的0.8%，与潜热通量差异显著，且占净辐射量的比例呈此消彼长的关系。在能量通量的测量过程中，与净辐射量相比，感热、潜热通量滞后于净辐射量约0.5h，土壤热通量滞后1.5~2.5h。热传输速度不同步，从而影响了能量的短期闭合率。但与其他生态系统相比，该节水灌溉稻田生态系统能量闭合度较高，说明该试验区涡度数据可靠，通量特征及规律具有较好的代表性，有利于通量研究的进一步开展。

摘要:应用统计学样本变异性分析方法，结合形态学图像处理技术，对田间尺度下土壤染色剖面优先流染色区的图像进行变异性分析，评价不同处理条件下农地土壤优先流的发育程度。结果表明：土壤湿润锋渗透速率和土壤染色图像指数（染色面积比、基质流深度、优先流比、长度指数）的变化均表征湿润农地的优先流程度高于干燥农地；将提出的优先流评价方法与土壤染色图像指数进行对比分析，所得结果相一致，表明所提方法可以准确评价土壤优先流发育程度。优先流区图像变异性分析方法简单易行，提高了直观评价染色图像的准确性，能够从统计学和形态学角度来量化分析土壤优先流的发育程度。

摘要:随着地膜的大规模连续使用，农膜残留随之剧增，从而破坏了原有土壤结构，改变了土壤水分入渗及持水性能，严重阻碍了土壤水分和溶质运移。饱和导水率和土壤水分特征曲线是表征水分入渗性能及进行水分和溶质运移的重要参数，为了定量化和可视化残膜对水力特性及土壤结构的影响规律，通过设置5个残膜量处理（0、5、100、200、400kg/hm2），利用室内试验研究了不同残膜量对水分入渗及土壤持水性能的影响，并基于CT扫描技术分析残膜对土壤结构的影响效应。结果显示：随着残膜量增加，饱和导水率呈显著指数下降趋势（p<0.05），当残膜量达到200kg/hm2时，饱和导水率仅为无膜处理的12%。在高吸力阶段（>100kPa），残膜量增加土壤反而越易脱水，持水性能反而变差，即特征曲线左移；基于van Genuchten模型和Gardner模型对不同残膜量处理的吸力和土壤含水率进行拟合，精度均较高，模型中经验参数随残膜量增加均呈明显规律变化。当残膜量增加后，二值化后的CT图像显示片状黑斑面积明显增加，并与残膜量呈比例关系，其中400kg/hm处理黑斑面积是无膜处理的19倍。

摘要:以新乡市1970—2011年逐日实测气象资料代入FAO 56 Penman—Monteith（PM）方法算得的ET0作为基准值，对HG、P—T、M—K、M—C模型进行参数修正，将新乡市2012—2014年冬小麦生育期间预见期为1、3、5、7、10d的天气预报数据代入修正后的模型进行ET01~10d的中短期预报，并以2012—2014年冬小麦生育期间逐日实测气象资料由PM公式算得的ET0为基准值，对天气预报的精度及ET0的预报精度进行评价。结果表明：经过参数修正后HG、P—T、M—K、M—C模型的精度均有提高；最高气温、最低气温、风速、日照时数的预报精度均随预见期的增加呈逐渐下降趋势，最低气温预报的精度稍高于最高气温；不同预见期的ET0预报模型中，P—T模型预报的ET0平均准确率在众模型中较高（95.06%），其次为HG—M模型（94.66%）、PMT1模型（94.34%）、M—K模型（93.89%），且P—T、HG—M两种模型计算程序较简单，因此优选P—T、HG—M模型进行ET0的中短期预报。

摘要:为了给基于频域反射法测量土壤质量含水率提供一种方法，设计了一种由圆管和探针组成的管针式土壤质量含水率测量探头。以杨凌地区的塿土为对象，分析了所设计探头间接测量土壤容重的误差；在信号源频率为50、100、150、300、500MHz下，研究了土壤质量含水率（2.58%~21.43%）、土壤容重（0.80~1.30g/cm3）和温度（10~50℃）对探针上的电压与信号源输出电压的比值（信号电压比）的影响；建立了信号电压比与土壤温度、容重和质量含水率之间的三元二次方程，分析了模型预测土壤含水率的可行性。结果表明：管针式探头间接测量土壤容重的绝对误差为-0.129~0.016g/cm3；含水率、容重和温度均影响信号电压比，50、100、150MHz下含水率对信号电压比影响较显著。在0.01的显著水平上，150MHz下所建模型较优，其决定系数R2为0.8496；对该模型的检验结果说明，计算的信号电压比与实际电压比的绝对误差为-0.166~0.159。基于该模型计算的土壤含水率与实际含水率的绝对误差为-3.440%~4.039%。

摘要:以我国东北典型污灌区为研究区域，获取相关数据及模型参数，并应用逸度方法探讨了有机氯农药的土—气交换行为及其分馏效应。研究结果表明，在土壤有机质含量一定的情况下，日均温度最大时有机氯农药六六六（HCHs）和滴滴涕（DDTs）之间土—气分配系数（KSA）的差异比日均温度最小时高出一个数量级，HCHs比DDTs更容易挥发重新释放进入环境中而进行二次分配，土壤有机质质量分数每提高1%而引起的KSA值的变化率不同，且这种变化会随着有机质质量分数的提高而趋于平稳；辛醇—气分配系数（KOA）与土—气交换逸度分数ff呈负相关关系，当土壤有机质质量分数为1%、2%和3%时，其相关系数分别为-0.743(P<0.05)、-0.763(P<0.05)、-0.776(P<0.05)；应用土—气浓度比（Cs/a），进一步判定土壤浓度和大气浓度在其他参数不变的情况下，将会对HCHs及DDTs的土—气交换行为产生影响；HCHs与DDTs的初次分馏及二次分馏效应进一步说明土壤性质及其自身的理化性质均会对分馏效应产生影响。

摘要:为了揭示季节性冻融期不同潜水位埋深和土壤质地对土壤蒸发的影响，通过连续2个冻融期的蒸渗计土壤剖面含水率和土壤温度的监测，利用水热耦合运移模型模拟研究了4种不同潜水位埋深（0.5、1.0、1.5、2.0m）下砂壤土和壤砂土的土壤蒸发规律。结果表明：不稳定冻结阶段和消融解冻阶段地表土壤均出现昼融夜冻的特征，土壤液态水分较多，砂壤土和壤砂土蒸发量分别占整个冻融期的91.7%和81.8%以上。稳定冻结阶段的土壤蒸发量随着潜水位埋深的增加而增大，但小于0.31mm。潜水位埋深为0.5m时冻融期土壤蒸发量最大，砂壤土和壤砂土分别为47.28mm和25.60mm，随着潜水位埋深的增加，冻融期土壤蒸发量呈指数型减少，土壤颗粒直径相对较大的壤砂土土壤蒸发量随潜水位埋深的增加而衰减的幅度较为明显。该研究可为地下水浅埋区土壤盐渍化的防治和地下水资源量的科学评价提供依据。

摘要:综述了国内外厌氧发酵用多功能催化剂（如微生物、酶、营养物质、吸附剂、消泡剂、螯合剂及染料等）的研究进展，强调了催化剂在厌氧发酵中的作用，讨论了沼气发酵菌群、工艺控制和系统处理废弃物等方面的关键问题，突出了使用催化剂的技术优势，并对催化剂在厌氧发酵中应用的未来发展趋势进行了展望。沼气的生产不仅使生物质资源得到深度开发和循环利用，而且实现了废弃物无害化处理及多层次的资源化利用，变废为宝、化害为利，对解决人类社会所面临的能源危机和环境污染具有重大的意义。

摘要:对利用厌氧消化纤维制取乙醇进行了实验研究，探索了不同温度、总固体质量分数等厌氧发酵条件对厌氧消化纤维产乙醇特性的影响。结果表明，中温低浓度（37℃，6%）厌氧发酵得到的厌氧消化纤维，在预处理过程纤维素损失较低，酶解过程葡萄糖得率较高，为33.17%，乙醇产率为41g/kg。为提高乙醇产率，对预处理条件进行了优化，对酸、碱预处理方式进行了比较，结果显示，厌氧消化纤维产乙醇采取碱预处理更为有利。在温和温度（60℃）条件下，采用1%~3%的NaOH预处理6h至24h后，失重率降低至22%~56%，纤维素回收率高达80%以上，酶解葡萄糖产率升高，乙醇得率显著提高。通过优化预处理参数，3%NaOH在60℃预处理6h可以获得最大乙醇产量（87g/kg），有效地提高了厌氧消化纤维产乙醇的效率。

摘要:采用蒸发法浓缩处理沼液，研究了低温蒸发、常压蒸发和减压蒸发过程对沼液浓缩的影响。结果表明：不同温度下(常温、25℃、35℃、45℃、55℃、65℃、75℃、85℃)低温蒸发对浓缩沼液的氨氮质量浓度有较大影响，氨氮在蒸发过程中几乎全部损失(98%)，对浓缩液营养物质的回收不利。沼液在不同pH值（2、3、4、5、6、7）的常压蒸发研究表明，当初始pH值小于等于4时，冷凝水的氨氮质量浓度低于41.0mg/L，水质可以满足GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。减压蒸发试验结果表明，相对真空度-0.03～-0.08MPa对沼液蒸发过程影响不大。沼液不同初始pH值的减压试验结果表明，与常压蒸发相比，减压蒸发可以降低冷凝水中的氨氮质量浓度和化学需氧量（COD），提高冷凝水水质。减压蒸发在沼液初始pH值小于等于5时，冷凝水氨氮质量浓度在61.8mg/L以下，可满足排放标准。因此，真空蒸发对整个系统的运行最为有利。

摘要:采用随机区组设计，以柠条粉为主要原料，干燥鸡粪、油饼和尿素为氮源，纤维素降解菌为接种外源微生物，进行了氮源类型及配比对柠条粉基质化发酵过程中发酵性能参数的影响试验。结果表明，氮源类型及配比对柠条粉基质化发酵堆体的腐熟速度和腐解产物产生显著的影响，以75%有机肥+25%化肥和50%有机肥+50%化肥处理的柠条粉堆体的升温速度快，高温持续时间较长（高于50℃，分别达到10d和9d，高于55℃，均达到6d），积温较高，缩短了柠条粉腐熟的时间；至堆体结束后，总有机碳质量比分别为355.54g/kg和359.86g/kg，总氮质量比分别为22.36g/kg和0.385g/kg，硝态氮质量比分别为22.21g/kg和0.337g/kg，铵态氮质量比分别为0.049g/kg和0.051g/kg，碳氮比分别为14.69%和14.35%，纤维素和半纤维素降解率均在44%以上，木质素降解率在37%以上，腐殖酸质量分数分别达37.12%和37.08%，加速了柠条粉有机质的分解和纤维素的降解，提高了堆肥腐熟进程中的总氮和硝态氮含量，有效控制了氮素的损耗，保证了柠条粉腐熟后的肥力；腐熟后的各项理化指标均符合理想基质的要求，且基质的浸提液均不会对种子产生毒害作用。但考虑到保护作物根系生长、固定植株、同外界气体交换功能及持水保水能力等对基质的要求，认为氮源以75%有机肥+25%化肥和50%有机肥+50%化肥柠条粉腐熟的基质更适合蔬菜作物栽培。

摘要:采用单纯形格子混合设计法（SLMD）对纤维素、半纤维素和木质素3种生物质组分进行复配优化设计，并在综合热分析仪上进行了热解试验。分析了3组分混合热解特性，建立了由生物质3组分比例直接计算动力学参数的预测模型，对模型进行了试验验证。结果表明：纤维素热解反应级数较低(1.20)，活化能较高(134.50kJ/mol)，指前因子较大(3.49×1012s-1)，热解较为迅速与剧烈；半纤维素和木质素热解的反应级数较高(1.30、1.32)，活化能较低(33.51、19.98kJ/mol)，指前因子较小(9.43×103、107s-1)，热解较为缓慢；3组分在混合热解中对动力学参数存在交互影响，纤维素对活化能和指前因子的影响较为显著，而半纤维素与木质素对反应级数的影响较大；动力学参数预测模型精度较高，可有效预测生物质热解动力学参数。

摘要:为了减少生物质湿解过程的排放和水的消耗，以麦秆为原料，麦秆湿解水溶液为溶剂，在高温高压反应釜中，进行了反应温度为220℃，停留时间为120min条件下的水循环湿解实验研究，并结合X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）和热重分析仪的检测分析结果对使用循环水作为溶剂时的麦秆湿解固体产物的微晶结构、化学组成和热稳定性进行了深入分析。研究发现，随水循环次数的增加，固体产物产率和固碳率逐渐增加，同使用新鲜水的麦秆湿解实验相比较，水循环第6次时，固体产物产率和固碳率分别增加至78.7%和92.4%；麦秆湿解固体的有序化程度亦随水循环次数的增加而增加，微晶结构接近于石墨化的程度逐渐提高，有机官能团和脂肪族结构逐渐减少，芳香化和炭化程度逐渐提高；热重分析表明，麦秆湿解固体热稳定性较好，并随水循环次数的增加，热稳定性逐渐增强。麦秆湿解反应水溶液循环利用有益于固体目标产物的生成，并可改善产物的理化特性。

摘要:为研究牛粪不同组分的热裂解机理，根据范式洗涤原理对牛粪进行洗涤处理获得不同成分组合的洗涤纤维，利用扫描电镜观察牛粪及洗涤纤维的表观形貌，采用热重分析试验方法探讨牛粪中不同组分洗涤纤维的热解特性。电镜扫描结果表明：牛粪表面密实，没有裂缝和孔洞，随着洗涤的进行，表面结构破坏越来越严重，由出现凹陷条纹到最后呈蜂窝状结构，洗涤纤维的空隙结构有助于热解时传热和挥发分的析出。热重分析结果表明：以纤维素为主要成分的酸性洗涤纤维，热解速率最大，为14.310%/min，强酸洗涤纤维热解速率最小，为1.615%/min；不同组分的热解具有内在关联，并不是简单的叠加，纤维素的加入使木质素的热解速率和温度区间发生变化；半纤维素的存在对纤维素的热解挥发具有一定的抑制作用，使纤维素的热解速率由14.310%/min降低到7.617%/min。中性洗涤溶解物的存在，使得牛粪在较低温度开始热解，但半纤维素和纤维素的热解速率较低。

摘要:采用类分形动力学对4种常见秸秆类生物质的酶水解过程及其光合生物产氢能力进行了实验研究，并分析了各种秸秆类生物质的光合生物产氢能力及其与产氢菌种生长之间的相关关系，得到了秸秆类生物质酶解及光合生物产氢的相关动力学方程。实验结果表明，4种秸秆类生物质的酶解效果与产氢能力从大到小依次为小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆，酶解后还原糖质量浓度分别达到了19.88、15.72、14.04、9.41g/L，累积产氢量分别达到了515.7、362、194.8、123.95mL，且在菌种生长的对数期产氢速率达到最大。同时，利用类分形动力学揭示了秸秆类生物质酶解动力学参数与还原糖质量浓度及累积产氢量成正比例关系，为进一步完善秸秆类生物质光合生物产氢工艺理论和技术提供了参考。

摘要:对三球悬铃木（俗称法国梧桐）落叶酸碱预处理及其同步糖化发酵产氢工艺进行实验研究，利用修正的冈珀茨模型（Gompertz model）对产氢曲线加以拟合，以累积产氢量和产氢速率为考察指标，研究不同酸碱预处理方法（添加质量分数为2%、4%、6%、8%的H2SO4和Ca(OH）2）对三球悬铃木落叶光合生物产氢性能的影响规律，优化出最佳酸碱预处理工艺条件为：稀酸预处理后的落叶试样的产氢性能优于氢氧化钙预处理后的落叶试样，其中H2SO4质量分数为4%时处理效果最佳，发酵产气中的氢气最大体积分数达66.34%，累积产氢量为369mL，最高产氢速率11.03mL/h。稀酸处理液可以实现3次有效回收利用。

摘要:以不同热解温度（400℃、600℃、800℃）制得棉秆炭（棉—400、棉—600、棉—800），研究热解温度对棉秆炭孔隙特征与表面性质的影响，以及棉秆炭对糠醛的吸附特性。结果表明：棉—400表面含有大量有机基团，孔隙结构较差；随着热解温度的提高，含氧有机成分进一步分解，棉秆炭表面酸性官能团逐渐减少，而类吡喃酮结构的碱性官能团不断增加，孔结构得到改善；棉秆炭中氢碳摩尔比、表面酸碱官能团含量是影响其对糠醛吸附的主要因素；随着炭化程度的提高，酸性官能团含量减少，碱性官能团含量增加，使得棉秆炭表面石墨层与糠醛分子间的π—π色散力作用增强，所以棉—800对糠醛脱除率最高。

摘要:从自然界多处污泥中取样，采用选择性培养基初步富集出光合细菌混合菌群，采用菌体部分回流法对混合菌群进行筛选和优化，并研究了混合菌群以牛粪污水为原料的产氢特性。结果表明：从活性污泥中利用选择性培养基富集出的光合细菌混合菌群，生长快速、稳定，生长条件和产氢条件都比纯种细菌要求低。采用菌体部分回流装置筛选出了具有较高产氢活性的光合产氢混合菌群，菌体回流的最佳条件为：菌体回流时间36h，菌体回流量30%，此时混合菌群的产氢活性较高，最大产氢速率达到28.3mL/(L?h)，平均氢气体积分数为55%。混合菌群以牛粪污水为原料产氢时，产氢持续时间216h，平均产氢速率为11.65mL/（L?h），原料利用率为71.48%，平均原料转化率为52.60mL/g。

摘要:为降低传统环模成型机的能耗，设计了一种齿辊式环模成型机，并对该成型机的运动干涉、最大攫取角进行了理论分析。结果表明按照设计尺寸运动并不干涉，最大攫取角大于普通环模；在该样机上以含水率8%~20%四倍体刺槐颗粒为原料进行了成型对比试验，结果表明：不同含水率下的平均比能耗为56.82kW·h/t，成型密度为1.085g/cm3，比同样结构的普通环模产量提高了3.36%~6.25%，能耗降低5.77%，密度提高3.33%，同时发现在含水率16%、转速200r/min时比能耗最低，为50.3kW·h/t。

摘要:为了制备分离苹果渣中多酚的纳米材料，通过改变甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈和乙腈用量的试验，研究不同条件下甲基丙烯酸纳米材料的成型，结合苹果渣多酚提取液中多酚吸附试验，确定最佳多酚吸附量的纳米材料制备工艺。结果表明，甲基丙烯酸纳米材料的最佳制备工艺参数为：甲基丙烯酸（MAA）2.5mmol、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）2.5mmol、偶氮二异丁腈（AIBN）1.00mmol、乙腈20mL，该条件下制备的纳米材料对多酚吸附量为33.42mg/g，解吸率为61.13％。

摘要:基于近红外（NIR）光谱技术，采用随机森林（RF）回归方法测定饲料鱼粉的蛋白含量。考虑到RF模型的随机性，通过调试决策树数量（ntree）和分裂变量数目（nsv）来进行模型优选；利用基尼系数（G）的下降量来判断近红外波长变量的建模重要性，进而为鱼粉蛋白的NIR分析优选信息波长，以提高NIR定量分析精度。根据统计学原理，选择具有较低计算复杂度的等效最优模型。优选的RF模型构建471个决策树，需要随机的103个波长变量进行树节点分裂，同时通过计算节点分裂前后G的平均下降量来选择52个近红外信息波长进行定标校正，得到等效最优的校正模型，校正均方根偏差和校正相关系数分别为3.970%和0.943；经过独立的预测集样品对最优RF模型进行检验，预测均方根偏差为5.271%，预测相关系数为0.906，说明RF回归结合G系数的波长优选能够有效地提高NIR光谱应用于鱼粉蛋白定量的预测能力。

摘要:提出了一种高光谱遥感图像半监督分类算法DE-self-training。利用少量标记样本作为初始训练集，基于改进的Self-training算法构建初始分类器，对未标记样本进行预测；然后从分类结果中按一定比例随机选取部分样本，连同其类别标记一起加入训练集中，再用扩大的训练集重新训练分类器，并对剩余的未标记样本进行预测。如此迭代地进行训练—预测—挑选样本扩大训练集过程。同时，在迭代训练过程中，运用基于最近邻域规则的数据剪辑策略对扩大训练集时产生的误标记样本进行过滤，以保证训练集的质量，不断迭代地训练出更精确的分类器，最终使所有未标记样本都获得类别标记。以AVIRIS Indian Pines和Hyperion EO—1 Botswana作为实验数据对DE-self-training算法进行测试，并与基于支持向量机的分类结果作比对。实验表明，DE-self-training算法可以在标记样本数量有限条件下，充分挖掘未标记样本的有用信息，使总体分类精度和Kappa系数都有不同程度的提高。

摘要:提出了运用多核支持向量回归（MK—SVR）算法构建小麦叶面积指数（LAI）遥感监测模型。以2010—2013年试验样点小麦拔节、孕穗、开花3期的实测LAI数据为基础，同步获取我国自主研发的环境减灾卫星HJ—CCD对该研究区域的影像数据，分析了各生育期小麦LAI与8种植被指数间的相关性。以显著相关的植被指数作为输入参数，使用MK—SVR算法构建了每个生育期的小麦LAI反演模型，即MK—SVR—LAI模型。为了评价模型，每期使用单一核支持向量回归（SK—SVR）、偏最小二乘(PLS)回归算法构建了SK—SVR—LAI、PLS—LAI模型。将模型估算LAI值和田间观测LAI值进行比对，以决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)为指标评价并比较了模型。结果表明：3个生育期MK—SVR—LAI模型的RMSE值均低于参比模型，拔节期为0.2931，孕穗期为0.4668，开花期为0.5486，且该模型的R2也都最高，拔节期为0.7624，孕穗期为0.8018，开花期为0.6689。

摘要:基于光学遥感数据反演的植被指数和地表温度进行旱涝灾害监测在时间上具有滞后性，降水数据可以更加及时直观地反映地表干湿状态的变化，目前旱涝灾害监测应用地面点上降水观测站点的数据较多，热带降雨测量卫星（TRMM）被动微波遥感为大面积进行旱涝灾害监测提供了可能。利用江苏省1998年1月—2014年3月的TRMM 3B43月降水资料，采用尺度为12的标准化降水指数（SPI12），分析江苏省旱涝时空特征变化规律。分析结果表明：江苏省16年来发生旱涝灾害的几率为34.08%，其中发生旱灾的几率（16.74%）与发生涝灾的几率（17.34%）相接近；江苏省一年四季都易受到旱涝灾害的影响且旱灾与涝灾具有交替出现的特点；1999—2014年间多次出现较严重的旱涝灾害，且江苏中部地区更易受到旱涝灾害的影响。

摘要:区域性的蝗虫灾害对农业生产形成了巨大的危害。实现对蝗虫的发生发展的实时监测对于治蝗防蝗具有重要意义。以内蒙古赤峰市北部三旗为研究区域，通过对Landsat8 OLI 卫星数据蝗虫寄主植物分类，结合叠加先验蝗区分布图，判别出蝗虫适生地。然后，采用Landsat8卫星数据，反演叶面积指数、地表温度和土壤湿度等蝗虫生境参数，并结合外业同步调查蝗虫生境数据、地表覆盖数据、历史蝗灾数据等进行分析与建模。同时，利用逐步回归分析得到了蝗虫虫口密度与叶面积指数、地表温度和土壤湿度等生境参数的关系模型，验证结果表明，监测模型具有较高的精度，决定系数为0.50，均方根误差为3.17。

摘要:物联网已经成为农业大数据最重要的数据源之一，自动观测数据的质量控制对农业生产分析以及基础科研数据应用非常重要。针对农业物联网观测的一类非平稳时间序列数据中的数据缺失、野值剔除、感知故障预警和长时间预测等问题，采用光滑弱假设高斯先验，构建了基于高斯过程的自回归模型表征的动态系统，并通过样本集学习，形成能考虑噪声干扰的传感变化规律建模，并可提供预测误差带用于预测数据的不确定性度量。针对原始数据的缺失和野值问题，采用基于高斯过程的短期预测，可补齐缺失数据，利用其不确定性度量可甄别数据野值，进行野值剔除与替换，并在此基础上判断感知故障；给出了基于输入数据不确定性传播的多步迭代预测方法，使长期预测仍可以跟踪农业数据的动态轨迹，并可为其预测值提供不确定性度量；将温室采集的真实传感数据用于分析试验，验证了高斯过程用于服务器端的农业时间序列数据采集质量控制的可行性。

摘要:以自主研发的条码溯源电子秤为信息采集基础、以交易信息数据库为管理核心、以手机扫描二维条码为追溯手段，构建了社区菜店交易管理与追溯系统框架。条码溯源电子秤在集成相关模块的基础上，实现了产品称量、身份验证、标签打印和数据上传等功能。在突破电子秤数据传输与解析技术、改进包含多条信息的手机扫描二维条码追溯识别技术的基础上，实现了社区菜店交易管理与追溯系统。通过搭建模拟环境，对连接多台电子秤的数据传输稳定性、手机扫描二维条码追溯进行了测试。结果表明，无论是实时传输方式还是集中传输方式，其传输成功率均在99%以上；随着标签中产品数量的增加，不同像素的手机识别速度和识别成功率均存在不同程度的下降趋势，其中800万像素的手机在识别速度上具有明显优势。

摘要:哺乳期母猪姿态是其哺乳意愿的外在表现，母猪哺乳时身体侧卧，拒绝哺乳时身体立卧或倾卧，哺乳期母猪侧卧时间可作为母性行为评价的重要指标。选用集MPU6050和蓝牙传输模块为一体的行为数据采集模块，采集母猪哺乳期内(28d)的行为数据，统计母猪采食时间段的姿态角，计算节点偏转角度，实现偏转行为数据校正；利用Haar小波提取特征系数重构加速度曲线的基本轮廓，结合各姿态的数值特征，利用支持向量机实现母猪立、侧、倾姿态分类，及其侧、倾姿左右方向的识别。以江苏省地方猪小梅山母猪为试验对象，分析母猪的哺乳姿态，试验结果表明：行为数据校正算法可降低节点偏转的影响，小波变换实现了数据归一化，去除了高能运动干扰，姿态分类器识别左、右侧姿的正确率分别为65.8%、90.1%，立姿的正确识别率为75.4%，侧姿总体正确识别率达到83.3%，姿态识别可以有效反映母猪的哺乳意愿。

摘要:以西葫芦为试验对象，采用非接触式激光扫描获取植物叶片3-D形态信息，运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法定义了4种植物萎蔫指数（TB_3D、RLWI-2DFT、RTPLA和RSD）用来定量刻画植物萎蔫状态。试验结果表明萎蔫指数能够很好地定量刻画植物萎蔫形态。其中TB_3D与太阳全辐射量、大气温度线性相关，决定系数取值范围分别为[0.710, 0.721]和[0.513, 0.589]。TB_3D与茎秆直径线性相关，决定系数为0.845。最后通过比较4种萎蔫指数刻画萎蔫状态的相关性，两两间决定系数大于0.736，结果表明4种指数的萎蔫表征效果基本一致。

摘要:为了提高样地调查时的野外工作效率，设计了一种相片样地建立方法，以双目相机为测量工具，在样地中心上下放置双目相机，依次进行12次30°的旋转拍摄，获取12组立体相对，配合少量的现场目视检查和遮挡木补测，以立体相对前方交会作为内业处理手段，提取并纠正相片中各目标木的胸径和树心坐标，利用左右旋转角度和将树心坐标转换至同一坐标系中，完成样地各目标木的胸径提取、样木坐标提取、蓄积量计算等工作。为了验证该方法，选择了9块固定样地进行相片样地建立，分别对比相片样地与固定样地调查中提取的胸径、树心坐标、蓄积量和工作时间，其中蓄积量的平均相对误差为5.5%，最大相对误差为8.2%。

摘要:基于荧光分析法，设计了一种水体叶绿素a传感器，可满足长期海洋、湖泊环境实时检测的要求。阐述了荧光分析法测量水体叶绿素a的基本原理，提出了叶绿素a传感器光通路部分的设计方法：首先设计了光学传感器探头；进而基于叶绿素a在430~470nm蓝光波段吸收作用最强的特性，选用460nm波长的超高亮蓝色发光二极管作为荧光激励信号设计传感器的信号源，激励光源选用4组超高亮蓝色发光LED，符合叶绿素a强吸收定光谱特性，具有功耗小、体积小、成本低和电路设计简单等优点。对比分析了几种不同光电转化器件的优缺点，选择光敏二极管作为光接收器件，满足了水体叶绿素a荧光信号微弱的检测特点；最后对传感器进行了标定与校准。结果表明，传感器测量结果决定系数R2为0.998，标准偏差为0.05μg，最低检出限为0.25μg/L。

摘要:松软地面机器系统的理论研究，对农业、林业、矿业和军事等领域作业机械的发展具有重要的科学意义和工程应用价值。本文总结了松软地面机器系统基础理论，以及松软干沙地面轮壤关系最新研究进展；从土壤动物形态、结构和柔性方面阐述仿生脱附减阻机理，综述了地面机械触土部件的仿生理论基础；概括了用于地面力学特性测试的技术方法和地面机器系统研究的土槽测试系统；分析归纳了数值模拟方法在地面机器系统研究中的进展；进而对松软地面机器系统理论方法在触土部件和车辆行走机构中的应用研究进行了展望。

摘要:为了研究较高轨压条件对共轨喷油器控制阀的影响，对典型的共轨喷油器进行了可靠性试验，而且针对控制阀及其上游流道进行了非定常气液两相流动模拟计算和分析。计算所需的动网格边界条件由执行器衔铁杆位移测量试验获得。通过测量喷油器的动态回油流量，对计算模型进行了试验验证。可靠性试验结果表明控制阀的阀座锥面存在空化穴蚀损伤。模拟计算结果表明，当入口压力条件达到250MPa级别后，在控制阀上游的导流孔内出现明显的空化现象；在150MPa、200MPa和250MPa 3个级别的入口压力条件时气液两相质量交换率的比值为1∶1.187∶1.437。为匹配250MPa及以上级别的轨压条件，控制阀上游流道结构须改进。

摘要:以比例阀异形阀口的流量特性为研究对象，搭建了U形、V形、圆头渐扩形节流槽阀口结构的数学模型，并进行了仿真与实验研究，分析了异形阀口在不同压差及不同开口度条件下的流量特性，得到了圆头渐扩形阀口形式具有较好的流量控制线性度。采用相似实验的方法，按雷诺相似准则设计比例阀实验模型，并选用纯水为介质，利用2D—PIV流场测试技术对异形阀口流场特性进行了可视化实验研究，得到了圆头渐扩形阀口不但具有较好的流量特性，并且降低了旋涡的面积与强度，预期会产生较小的流动损失。

摘要:为了快速精确地建立机床几何误差项数学模型，提出了一种基于切比雪夫多项式的参数化建模方法。首先针对测量得到的机床基本几何项数据，将机床相应运动轴进给量转化为切比雪夫变量。其次将切比雪夫变量代入不同阶次的切比雪夫多项式得到相应的值。然后根据切比雪夫基函数值和切比雪夫变量用多元线性回归方法获得相应的系数，得到关于切比雪夫基函数的数学模型。最后将运动轴进给量与切比雪夫变量之间的转化关系代入得到基本几何误差项的数学模型。建模过程简单且易程序化，切比雪夫多项式的高逼近精度使得建立的模型精度高。将所有几何误差项参数化模型代入机床几何误差模型综合数学模型，从而可得到机床工作空间几何误差场分布。以MV—5A三轴立式加工中心为例，将各个几何误差项参数化模型代入机床几何误差模型中得到该机床综合几何误差数学模型，进而得到该机床工作空间几何误差场分布，为机床设计和误差补偿提供了理论依据。

摘要:磁致伸缩力传感器依靠材料磁化强度的改变来表征外部力载荷的大小，研究了基于Fe-Ga合金磁致伸缩逆效应的力传感模型，采用三维有限元方法对力传感磁路进行了优化与设计。为了研究不同磁场和负载对材料磁化强度的影响，以均质能量公式为基础，在均质能量公式中引入以应力和磁场为自变量的吉布斯自由能函数，建立了描述合金磁化强度随应力变化关系的模型。为对模型进行验证，建立了一套磁致伸缩力传感特性测试系统，分别对Fe-Ga合金和Terfenol-D力传感特性进行测试与对比，验证试验表明所建立的模型可以较好预测磁化强度的变化，并且可以预测偏置磁场的影响。在Fe-Ga合金与Terfenol-D的对比试验中发现，Fe-Ga合金对偏置磁场更为敏感，并且磁滞非线性较Terfenol-D更小，由于无退火应力，Terfenol-D在偏置较低时出现负方向的磁化强度。

摘要:质子交换膜燃料电池(PEMFC)是具有多参数影响的复杂系统，针对其时变、非线性及不确定性导致其输出动态特性难以控制的问题，设计了自适应预测控制器。该控制器以PEMFC系统的神经网络模型作为预测模型，充分利用神经网络对非线性系统的拟合能力，并在控制过程中实时对神经网络连接权值、阈值进行优化，实现自适应预测的滚动优化，保证了控制器对PEMFC控制的实时性；在控制过程中将输出电压分别反馈至自适应模型及预测控制前端，以提高系统的响应速度和控制精度。验证结果表明：基于自适应预测的控制方法具有较强的鲁棒性，学习能力强，控制精度高，并具有自适应能力，对质子交换膜燃料电池输出动态特性的稳定性具有较好的控制效果。

摘要:为了提高微传动平台的定位精度，对几何误差进行了分析。利用微分关系构造微传动平台输出位姿误差与各结构参数几何误差之间的映射关系，引入误差权重系数，分析了各结构参数对微传动平台定位精度的影响，建立了微传动平台的精度补偿模型。利用Matlab对微传动平台的定位精度进行计算仿真，搭建实验平台进行实验测试，仿真和实验结果表明，基于权重系数法建立的误差模型合理，并且通过建立的精度补偿模型，微动平台的定位误差从补偿前的20%~30%下降到了补偿后的10%~15%，使微传动平台的定位精度获得了较大提高。

摘要:根据多维运动模拟的需求，提出一种包含螺旋圆弹簧(圆柱形螺旋弹簧)的欠驱动运动模拟台。利用螺旋圆弹簧的轴向和横向刚度约束运动模拟台的工作空间，通过两个驱动分支和动力耦合实现其3个自由度的运动。将螺旋圆弹簧等效为Re/Pe/Re弹性运动支链，进而将并联运动模拟台等效为2RPR/2RePeRe弹性欠驱动机构，并利用Grassmann线几何分析该机构的输入选取原则。基于旋量及其迁移公式，建立等效机构的运动学模型。借助于影响系数和虚功原理，对该弹性欠驱动机构进行静力学分析，得到其静力学约束方程。最后，建立了该机构的连续非线性柔度模型，并以此为基础得到其方向刚度模型。

摘要:针对高速6—PSS并联机器人尺寸参数多、动态性能复杂等特点，提出一种以工作空间为基础、动力学特性为优化目标的多目标优化方法。首先构建机构运动学方程，并利用拉格朗日法构建动力学模型，对机构的约束条件及工作空间进行分析，确定尺寸参数的搜索范围。然后，分析各个尺寸参数对关键动态性能的影响趋势，综合分析计算结果并提出优化目标函数。最后，通过优化数学模型计算，得到并联机器人尺寸参数最优解。通过仿真验证，对比优化前后驱动力、速度、功率等动态性能参数值，结果表明了优化算法的有效性和正确性,可为高速并联机构的参数设计提供一种有效的优化方法。