摘要:为解决苹果机器视觉自动分级时果梗/花萼识别的难题，提出一种基于位置变化的点阵结构光编码方法，并用于苹果果梗/花萼的在线检测。通过分析投射在物体和参考平面上光斑的成像规律，提出将光斑的位置变化作为编码基元；在二元域中，利用编码基元生成M阵列，将其作为近红外点阵结构光的编码模式；通过分析匹配后的差值矩阵，识别果梗/花萼的位置。在线实验结果表明：该方法可以有效地实现果梗/花萼的在线识别，在满足实时性要求前提下，平均识别正确率可达到93.17%。

摘要:为解决自主移动农业机器人在复杂工作环境进行视觉导航的场景识别，根据what-where双通道理论建立了场景感知模型以及场景表示模型，提出了一种基于概率框架的场景仿生识别方法。基于对比度假设和中心假设计算显著图并建立能量函数对该显著图进行优化；利用专家网络分析视觉注意焦点的内容作为what信息，以视觉注意焦点转移形成的扫视序列作为where信息；根据动作识别规则，利用what信息和where信息建立可观测的马尔可夫链模型实现场景识别。移动机器人场景识别过程与人的识别过程相似，实验证明所提方法对室内场景识别性能良好，准确率平均达87.3%。

摘要:为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥，研究了光谱数据处理策略及目标追肥量的计算模型，开发了基于近地光谱探测技术的实时变量追肥专家决策系统，结合小麦冠层归一化植被指数(NDVI)、追肥机实际行进速度和肥料反馈量，双通道独立控制施肥机构的转速和开度，从而实时调整追肥量，实现精准变量追肥。试验结果表明，专家决策系统的控制精度达到90%以上，可以满足精准追肥的要求；拔节期，变量追肥比定量均匀施肥增施氮肥28kg/hm2左右；变量施肥有利于改善小麦群体结构，降低产量差异性。

摘要:设计了一种穴盘育苗移栽机两指四针钳夹式夹钵取苗末端执行器。利用2根气缸机械手指伸出4根夹取针插入苗钵，气缸机械手指闭合夹取针捏紧苗钵来取苗，利用两根气缸机械手指撑开放松夹持苗钵，4根夹取针回缩脱离苗钵来放苗。根据穴盘苗自动取苗力学要求，进行了基于穴盘苗物理力学特性的夹取力设计。试制末端执行器，进行夹钵取苗效能测试。在40mm/s提取速度下，各试验因素的夹钵脱盘力无显著性差异。取苗效能的正交试验分析发现，苗钵含水率水平高度显著影响根土破坏，入钵角度、深度以及根系等试验因素没有统计学显著性影响。当夹取针入钵角为11°，入钵深度为32mm，苗数为4株，含水率为55%~60%时，所设计的取苗末端执行器对苗钵的夹取作用达到最小根土破坏程度。

摘要:为提高田间育秧播种机的播种合格率和播种稳定均匀性，设计了一种适用于南方水稻田间育秧的精密播种机。在深入分析螺旋勺轮式播种器的播种原理，以及播种器行走控制系统的基础上，采用正交试验方法，研究了螺旋勺轮的凹槽深度、螺旋升角、播种器行走速度对播种合格率和空穴率的影响规律，得出杂交稻播种合格率和空穴率影响因素的最佳参数组合：凹槽深度h为3mm、螺旋升角α为81.73°、播种器行走速度v为0.35m/s。试验表明，采用闭环控制系统后的播种机播种杂交稻2～6粒/格合格率由87.14%提升到93.21%，常规稻3～8粒/格的播种合格率为92.14%，播种性能满足常规稻和杂交稻精密播种育秧的技术要求。

摘要:设计了一种能适应大株距栽植的行星轮系蔬菜钵苗栽植机构，通过该机构栽植嘴能将蔬菜钵苗植入土中。构建了一种新型的非圆齿轮传动比函数，建立了机构的运动学模型，推导了栽植嘴尖点的（角）位移、（角）速度方程。基于Visual Basic开发了计算机辅助分析与优化软件，分析了非圆齿轮中心距a、角位移系数k1和k2、行星架初始安装角φ0、栽植嘴初始安装角α0、中间齿轮初始安装角γ0以及栽植嘴顶端到行星轮中心的距离S等重要参数对栽植轨迹的影响，通过人机交互方式优化出一组能够满足蔬菜钵苗栽植工作要求的机构参数(a=53mm、k1=0.23、k2=0.03、φ0=-58°、α0=-144°、γ0=144°、S=175mm)。根据优化所得参数建立栽植机构的三维模型并进行仿真分析，同时制作了栽植机构的样机进行田间植苗试验。试验了栽植嘴在不同时刻开启和闭合对西兰花钵苗栽植时直立度和成功率的影响，得出栽植嘴在其运动轨迹最低点上方10mm处张开为最佳开启位置，钵苗直立度优良率达85%，栽植效率可达100株/(min·行)，栽植株距达到450mm，证明该机构适用于蔬菜钵苗的大株距栽植。

摘要:旋转式水稻钵苗移栽机构移栽臂是移栽作业的执行部件，控制取秧和推秧动作，直接影响移栽机构取秧和推秧的成功率。针对原水稻钵苗移栽机构存在取秧时间长、成功率偏低，无推秧装置、推秧效果差等主要问题，对其移栽臂结构进行改进设计，优化凸轮机构，减小凸轮推程运动角，增加推秧装置。建立机构虚拟样机，研制机构物理样机，开展机构虚拟运动仿真和高速摄像运动试验。比较虚拟仿真和高速摄像试验移栽机构夹取秧苗时间的缩短情况，结果基本一致，表明移栽臂的改进设计是正确和合理的。开展安装不同凸轮机构和有无推秧装置的移栽机构的取秧试验，改进后的机构取秧成功率和推秧成功率分别为94.3%和98.6%，远高于改进前的82.9%和88.6%，表明改进后的机构能够更好地满足水稻钵苗移栽工作要求，且具有很好的工作性能。

摘要:变量施肥技术是精准农业的重要组成部分，依据农业生产要求设计了与轮式拖拉机配套的SYJ-2型三点悬挂式液肥变量施肥机。以单片机作为核心处理器，以电磁比例调节阀为执行部件，设计编写了液肥变量控制系统以及与硬件配套的上位机软件，用于采集数据与发送命令；关键部件内腔式旋转扎穴机构采用5个全等椭圆齿轮传动，液肥在内腔流动，在减少外部连接软管的同时，防止了管路缠绕；液肥分配器的功能是适时开启和关闭，实现液肥的不连续射出，进而完成穴施作业；同时对内腔式旋转扎穴机构和液肥分配器进行了结构设计。田间试验结果表明，施肥深度为地表12~15cm，施肥精度为99.1%，满足液态变量施肥作业要求。

摘要:为了实现中药材虎杖根系机械化脱土,设计了一种由击打辊、翻抛辊和栅板等组成的脱土装置。通过试验确定了辊指长度为40mm，运用速度矢量投影定理确定了翻抛辊指布置的螺旋升角范围为60.5°~78.4°，应用Matlab软件采用描点拟合作图法得到击打辊与翻抛辊轴心的水平距离与物料尺寸呈幂函数关系，并确定了此距离范围为180~275mm。性能试验表明，通过物料的随机振动、自身翻转、交替击打、逐层脱土等综合作用，装置的工作性能得到了明显提高。当击打辊转速为500r/min、翻抛辊转速为240r/min、两辊轴水平距离为230mm时，脱净率为91.2%，生产率为1.35t/h，满足虎杖根系药用生产要求。

摘要:为了克服传统直线式土槽试验台的缺点，提出了旋转式圆形土槽试验台的总体设计方案；为补偿大尺寸圆形土槽加工、装配误差和方便后续配合农业机械的模拟田间试验，设计了轮胎摩擦驱动的旋转式圆形土槽试验台的初始安装位置机械式调整装置，并计算了土槽不圆度补偿能力；设计了土槽试验台控制系统，建立以PLC为主控、伺服电机为执行机构的闭环系统，使得该土槽具有平稳的运行速度；经试验发现该试验台能够补偿土槽的不圆度，可以在0~3.8r/min转速范围内平稳运转，最大速度波动标准差为0.038r/min，从启动到进入平稳运行所需最长时间为9.8s；配合栽植机构进行移栽试验，株距变异系数为4.46%，均匀性好，能够满足移栽农艺要求。

摘要:为了提高卷盘式喷灌机桁架式喷洒车爬坡和抗倾覆能力，克服喷洒车试验周期长、成本高、试验优化能力受限制的缺点，采用虚拟样机软件ADAMS建立JP75型喷灌机桁架式喷洒车的动力学参数化仿真模型，对喷洒车的纵向、横向抗倾覆性以及爬坡能力进行了仿真。分析了不同坡度角工况下影响桁架式喷洒车爬坡和抗倾覆能力的几种关键因素，采用二分法控制仿真坡度角的变化，对各因素的影响程度进行了仿真试验研究，提高了仿真速度。通过对影响爬坡和倾覆性能较大的地面粘附系数、质心高度、轮距等关键因素进行优化，使临界爬坡角比现有喷洒车提高了21.48%。优化后新机型的试验运行结果表明，在同样坡度工况下新机型倾覆次数明显减少，能够达到的最大爬坡角得到提高，仿真优化取得明显效果。

摘要:针对常规喷雾方式农药利用率低、流失严重的问题，开展风幕式气流辅助喷雾技术研究。通过3WQ-3000〖JP2〗型牵引式风幕喷杆喷雾机在玉米小喇叭口期进行的田间试验，确定施药作业中常用的4种型号（ST110-02、ST110-04、ST110-05、〖JP〗ST110-06）扇形雾喷头在0.4MPa喷雾压力下，进行风幕对农药利用率、雾滴覆盖率和流失率的影响试验。试验结果表明，雾滴在玉米冠层上部的沉积量较大、下部较小；风幕能够增强雾滴的穿透性，增加喷雾药液的沉积量，使雾滴在植株各冠层的沉积分布更加均匀；风幕辅助气流对体积中径小雾滴影响明显，ST110-02喷头在使用风幕时比没有使用风幕农药利用率提高了83%；ST110-06号喷头在有风幕时农药利用率为41.93%，为各试验工况最高；使用风幕时农药在地面流失率比无风幕有所增加，ST110-02号喷头在未使用风幕时药液在地面的流失率为13.05%，是各试验工况最小值；与三轮车载式喷杆喷雾机相比，风幕式喷雾机施药雾滴覆盖率和穿透性明显升高，农药利用率平均提高了144.17%，雾滴在地面的流失率平均降低了14.46%。

摘要:采用自计雨量筒、视频雨滴谱仪(2DVD)测得不同工作压力下Nelson D3000型蓝色喷盘、喷嘴直径4.76mm喷头的喷洒水量、喷灌水滴落地速度及粒径等指标，研究了不同压力下该喷头的水量、能量分布及其扩散规律，建立了不同工况下水量峰值、能量峰值与工作压力及喷灌高度的回归关系式。结果表明：增大喷头工作压力、升高喷头安装高度均有利于水量及能量的扩散；喷头的安装高度过低会导致较高的水量峰值和能量峰值，易产生地表径流，0.5m高度水量峰值变化范围为166.4~196.4mm/h，能量峰值变化范围为0.607~0.821W/m2。喷头水量峰值和能量峰值的计算式可为确定喷灌系统工作压力和喷头安装高度提供参考依据，避免因水量峰值和能量峰值过大而产生地表径流。

摘要:为了提高谷物联合收获机自动测产系统的测产精度，在研究了谷物联合收获机田间工作状态和升运器速度变异的基础上，通过分析谷物的运动学原理及其对冲量传感器作用的力学原理，建立了电压/升运器速度产量模型。为进一步消除收获机作业时的噪声干扰，在测产原始数据预处理时，先采用回归差分法降低振动噪声，然后采用双阈值滤波以及阈值取代法、前值取代法2种插值方法以消除差分电压中的奇异值，结果显示前值取代法效果较佳。此外，还提出了升运器速度归一化方法和冲量电压标准化方法以消除量纲影响并简化计算。田间测产试验结果表明，提出的电压/升运器速度模型比传统的质量-电压模型更能准确表征谷物运动实际情况，测产精度高，验证均方根误差为2.03%。

摘要:为解决玉米种子脱粒过程中籽粒损伤严重的问题，根据鸡喙优良的切入籽粒间隙无损伤离散大片籽粒的能力，以及裸手差速低损伤脱粒的特性，设计了新型玉米种子仿生脱粒机，主要包括离散辊、脱粒辊、差速辊等。并对仿生脱粒机与TY-4.5型玉米脱粒机进行对比试验，结果显示：对郑单958玉米果穗，仿生脱粒机未脱净率为0.30%，破损率为0.31%，且玉米芯完整无破损；TY-4.5型脱粒机未脱净率为0.29%，破损率为0.90%，玉米芯破损严重。对先玉335玉米果穗，仿生脱粒机未脱净率为0.05%，破损率为0.35%，玉米芯完整无破损；TY-4.5型脱粒机未脱净率为0.09%，破损率为0.95%，玉米芯破损严重。在两机未脱净率相近情况下，玉米仿生脱粒机籽粒破损率较TY-4.5型脱粒机明显偏低，玉米芯无破损，含杂少，可用于种子玉米果穗脱粒。

摘要:为提高应用于丘陵山区作业的微型稻麦联合收割机作业质量，设计了气流式清选装置。通过设计计算确定了气流式清选装置主要工作部件（清选筒、吸风管、吸风机）的结构参数和工作参数，对清选筒进行了三维实体模型气流流场仿真分析。结果表明，清选装置结构、气流风速分布符合设计要求，清选分离效果好。经水稻收获田间对比试验表明：装有气流式清选装置的微型联合收获机具有结构紧凑、转移方便等原机特点；清选筒气流流场的风压风速分布满足设计要求；与没有清选装置的微型联合收获机相比，总损失率从3.8%下降到2.34%，破碎率从1.5%下降到1.4%，含杂率从7.2%下降到1.2%，分别下降了38.42%、8.33%和83.33%，达到了国家行业标准JB/T 5117—2006的要求，其中含杂率下降尤为显著。

摘要:为了揭示设计的转轮式全混合日粮混合机的混合机理，将其混合室在空间上平均划分为4个区，并结合高速摄像(1200帧/s，4G) 技术对其混合过程进行深入细致的研究，得出了其混合过程主要是剪切混合、对流混合和扩散混合交替进行的过程，且在混合过程中伴有物料的滑移运动、瀑布运动和涡流运动，并得出转子转速、混合叶板角度、混合时间和充满系数4个因素对混合质量影响较大，依据变异系数评价指标对上述因素进行了试验研究，确定其参数取值范围为：转子转速29～31r/min，混合叶板角度16°～26°，混合时间10～12min，充满系数48%～53%，在此范围内变异系数小于10%。

摘要:为提高青贮饲料的打捆作业效率和作业质量，在现有青贮饲料打捆技术的基础上，设计了一种用于青贮作业，由喂料预压机构、对数螺线式二次压捆机构组成的对数螺线式圆草捆成捆装置。对不同含水率的玉米秸秆进行了不同压力角的试验，试验结果表明：取压力角小于20°的对数螺线式喂料压捆过程，解决了圆形内腔的成捆室在喂入粗大、湿润、坚硬物料时的堵塞问题；对含水率为50%~70％的玉米秸秆，装置压力角α值取15°时，喂入速度和压捆速度匹配较好；装置对高含水率的玉米秸秆具有较好的适应性。

摘要:为解决山地丘陵地区苜蓿收获难题，对集成了滑掌、浮动弹簧、连杆臂和提升液压缸的小型自走式割草机联合仿形装置进行了理论分析。建立仿形装置虚拟样机模型，利用模型进行四因素三水平正交试验，通过回归分析和规划求解对最优参数组合进行预测，得出在山区地势较恶劣的起伏路面上工作时，仿形装置最佳设计和工作参数为：滑掌长度188mm，割台倾角4.06°，拉力重力比0.85，前进速度2m/s。利用优化试制后的割草机进行田间试验，验证了仿真试验和回归预测模型的有效性。与优化前的样机相比，在同等条件下，割茬高度降低了7%，工作速度提高了75%。

摘要:应用数量生态学中的空间点格局分析方法（g(r)函数），经Monte-Carlo随机模拟检验，对三峡库区紫色砂岩区农地（垂直土层深度10~50cm）不同影响半径土壤优先路径水平分布特征、以及与生物活动的空间关联性进行分析。结果表明：同一影响半径的优先路径随土层深度的增加，数量逐渐减少，同一土层随影响半径的增加优先路径的数量逐渐减少；同一土层，较小影响半径优先路径仅在小尺度（0~20mm）上呈聚集分布，但随影响半径和尺度的增加，聚集分布状态逐渐明显；不同影响半径的优先路径随土层深度的增加，也逐渐表现为聚集分布格局，较大影响半径优先路径聚集分布状态显著大于较小影响半径的优先路径；优先路径的分布与形成，不仅受到土壤自身膨胀、干缩等因素影响，而且与生物活动的空间关联性呈正相关关系，对大影响半径（R≥1.0mm）的优先路径影响较大。空间点格局分析法相比CT扫描、土壤水分穿透曲线等测定土壤优先路径的方法更简单易行，所得结果相一致。这种方法能从形态学角度来量化分析土壤优先路径的分布特征，更好地揭示其潜在形成过程。

摘要:利用可见-近红外光谱(VNIR)检测土壤磷(P)和钾(K)含量存在精度不高的问题。为消除土壤质地、类型、颜色、颗粒大小、形状、密度等对光谱精度的影响，利用VNIR检测土壤P和K，采用直接正交信号校正(DOSC)光谱预处理降低干扰的方法，对美国密苏里州8种类型土壤共1582个土壤样品、在350~2500nm波段内进行VNIR光谱扫描，对光谱进行吸光度、均值归一化、5点均值滤波平滑处理后,分别用DOSC处理和未处理数据建立偏最小二乘回归(PLSR)分析模型对P和K进行预测。实验结果表明，DOSC处理后得到的模型预测精度显著提高，其预测均方根误差（RMSEP）降低21.50%（P）、26.93%(P(0,27))、24.64%（K）和27.67%(K(0,192)),预测决定系数（R2）提高85.76%（P）、108.31%（P(0,27)）、59.38%（K）和87.01%（K(0,192）)，相对分析误差（RPD）提高27.37%(P)、36.90%（P(0,27)）、32.75%（K）和38.29%（K(0,192））。用DOSC算法在多类型土壤的P和K的VNIR测定中，能消除由于土壤质地、类型等引起的噪声信息，提高模型预测精度，为多类型土壤P和K的VNIR测定提供了一种光谱预处理方法。

摘要:为揭示膜下滴灌棉田主根区土壤盐分的时间变异特性，基于2013—2014年田间实测数据，采用变异系数、平均相对偏差和标准差等方法研究了不同土层土壤盐分的时间稳定性，并进一步确定了可以反映各土层土壤平均含盐量的代表性测点。结果表明，研究区域0~40cm土层土壤盐分随时间序列的变异性只有少数几个测点属于强变异，其余均属于中等变异；在棉花主根层（40cm）内，土壤盐分的时间稳定性随土层深度增加呈现先增强后略微减弱趋势，在30cm土层深度稳定性最强，平均相对偏差浮动范围最小、且其平均标准差最小；反映各土层平均含盐量的代表测点分布较为集中，可选取代表地块对区域土壤含盐量进行估算（决定系数R2为0.7912~0.9171）。棉田主根层土壤盐分时间稳定性研究有利于指导田间灌溉；选取少量且具有代表性的测点可为区域合理布设土壤盐分监测点提供理论依据。

摘要:为研究季节性冻土区在积雪覆盖条件下，土壤温度变化趋势及气象因素对土壤热状况的影响，以野外实测试验数据（2013年11月8日—2014年4月28日）为基础，分析裸地、自然降雪、积雪压实和积雪加厚覆盖条件下5、10、20、40、60、100、140cm深度土壤温度变化特征，采用灰色关联度分析的方法筛选出影响土壤热状况的主要气象因素，进而统计土壤温度与气象因素之间的相关关系。结果表明：积雪的存在阻碍了环境与土壤之间的能量交换，引起土壤温度和土壤冻融过程的差异；随着积雪覆盖深度的增加，土壤的冻融日期会出现延迟现象，土壤温度相对稳定在较高水平，并且地、气之间温差增大；冻融过程中土壤温度变化的主要影响因素为环境温度，积雪覆盖使得气象因素与土壤温度的关联度减弱。

摘要:细沟的形态特征研究可揭示坡面侵蚀发生机理，且细沟形态对坡面径流和侵蚀有重要影响；而现有研究仅用细沟密度和细沟宽深比等指标来表征细沟形态，不能全面准确地反映细沟的形态特征。为此基于模拟降雨试验，研究降雨强度和坡度对黄土坡面细沟侵蚀和细沟形态特征的综合影响。试验处理包括3种黄土高原有代表性的侵蚀性降雨（50、75、100mm/h）和3个细沟侵蚀发生最常见的坡度（10°、15°、20°）。试验结果表明，坡面侵蚀速率和细沟侵蚀速率均随着降雨强度和坡度的增加呈幂函数增加。试验条件下，细沟倾斜度介于16°~20°之间，随着降雨强度的增加而增大，随着坡度的增加而减小；细沟密度、细沟割裂度和细沟复杂度分别为0.74~1.95m/m2、0.08~0.17和1.09~1.38，三者皆随降雨强度和坡度的增加而增大；细沟宽深比为1.93~2.35，随着降雨强度和坡度的增加而减小。通过相关分析发现，细沟割裂度是评价细沟侵蚀和细沟形态的最优指标；研究降雨强度对细沟形态的影响时，建议优先选用细沟割裂度、细沟复杂度和细沟倾斜度指标；分析坡度对细沟形态的影响时，除选取细沟割裂度外，建议优先选用细沟密度和细沟宽深比指标。细沟横断面主要呈“V形”，随着降雨强度和坡度的增加，径流紊动性增强，细沟横断面变化趋于不规则，说明细沟横断面变化可以反映径流的变化特征，从而揭示细沟侵蚀发生机理。

摘要:为了研究山地成年枣树的蒸腾特征以及不同种植年限枣树蒸腾耗水的差异性，运用TDP液流监测系统对山地枣树的蒸腾进行了连续3年的动态监测。通过分析发现：枣树蒸腾日内变化呈单峰变化趋势，而且随着生育期变化呈窄峰-宽峰-窄峰变化。水汽压亏缺(VPD)和光合有效辐射量(PAR)对枣树的蒸腾存在明显的时滞现象和阈值特征，蒸腾对VPD和PAR响应的上限阈值分别为3.5kPa和1000~1200μmol/(m2·s)。枣树全生育期逐日蒸腾呈现明显的单峰现象，夜间蒸腾约占全日蒸腾的5%~33%。2012—2014年不同树龄枣树蒸腾量由小到大依次为3a、5a、12a，不同树龄枣树蒸腾耗水之间存在极显著的差异性（p>0.01），而且年际之间的蒸腾波动变化规律不同。由于采取了树体修剪调控措施，12a生成年枣树年际之间蒸腾差异并不显著（p＞0.05），各年耗水量基本稳定在293~334mm之间。由此可见，通过控制树体规模可以调控树体的水分消耗。

摘要:依据Freeze和Harlan的水文模型蓝图思想改进TOPMODEL，在模型构建过程中利用格子玻尔兹曼法（LBM）建立汇流过程的数值模型，采用达西公式数值模型求解饱和区土壤水运动方程，运用LBM法五速模型求解非饱和区理查兹运动方程，进而构建基于栅格的分布式LBMGTOPMODEL。模型的产流方法融合了蓄满产流理论和超渗产流理论，考虑了土壤水分剖面、土壤各向异性和地形坡度等对流域产流的影响；模型的汇流方法利用地貌水文学理论，寻求水文过程与流域地形地貌的相互作用及定量关系，此模型在汇流过程中将地貌因素与水动力扩散相结合以描述坡面水流运动，解决了坡面水流的流量分配问题。以中汤流域为对象进行水文模拟应用研究，验证得到确定性系数在0.547~0.883之间，平均值为0.725，结果良好，说明模型较为可靠。

摘要:总结分析了沼气工程相关技术现状和技术需求，并对其未来发展进行了展望。我国的原料收贮和预处理技术亟待升级，仍需大量的科研投入以研发关键的核心技术装备。实现沼气工程运行情况的有效监测和及时预警，以及开发合适的微量元素添加剂和功能微生物菌剂对推动我国沼气工程的高效稳定运行具有重要意义。试验并研发新型膜材料和对常规材料的共混与改性处理是提高沼气膜分离提纯能力的主要手段。沼液的资源化利用技术是摆脱沼气工程可持续发展瓶颈的关键。结合沼气工程产业发展需求，充分论证技术瓶颈，合理配置科技资源，加大科技攻关投入，实现自主化技术研发、标准化工程设计、工厂化装备制造、模块化安装建设以及专业化安装调试等标准化集成，同时创新沼气工程技术的应用模式能更好地推动沼气工程技术的发展。

摘要:从连续流产氢的目标出发，采用在高导光性载体表面刻制微槽的方法，构造了具有高比表面积的微槽透光板式光生物制氢反应器，完成了光合细菌的快速成膜并实现细胞固定化。用Box-Behnken的响应曲面分析方法，对影响微槽透光板式光生物制氢反应器连续流产氢性能的相关底物操作参数进行了3因素3水平的实验。结果表明，对反应器产氢速率的单因素影响显著顺序依次为水力停留时间、初始pH值和初始底物浓度。对反应器产氢速率具有显著交互作用的影响因素是初始底物浓度和初始pH值。当初始底物浓度、水力停留时间和初始pH值分别为54.3mmol/L、21.5h和7.1时，微槽透光板式光生物制氢反应器的产氢速率达到最大值2242mmol/(L·h)。

摘要:针对影响牛肉品质的主要指标，开发了基于可见/近红外光谱技术的牛肉含水率品质快速检测系统。阐述了该系统的工作原理、工作过程、硬件组成及软件系统功能。系统的核心是波段分别为400~960nm和900~2600nm的光谱仪，结合控制器、光纤等辅助装置构成了检测系统的硬件部分。基于VC++语言开发了Windows环境下的光谱信息采集和处理的快速无损检测软件。该系统可以实现对牛肉光谱数据的采集、处理、样品品质的快速预测和结果显示。该系统在实验室采集了57个牛肉背最长肌的光谱，分别对可见、近红外和全波段的光谱数据建模，分析显示全波段预测模型能够更好地预测牛肉的含水率，其校正相关系数RC和预测相关系数RP分别为0.96和0.88。然后将预测模型固化于在线检测硬件系统中，在牛肉分割线上采集84个样品进行实验验证，检测正确率为92.8%。含水率结果表明，该快速检测装置检测含水率的精度较高，可靠性较好，可用于牛肉屠宰分割线对含水率品质参数的快速无损检测。

摘要:针对渗油醋胶囊具有与合格醋胶囊相似颜色，难以用肉眼或者计算机视觉进行快速检测的问题，利用高光谱图像信息对化学成分的敏感性，采用高光谱图像技术捕捉渗油醋胶囊在430~960nm波段下的特征信息，结合线性判别分析（LDA）、K最近邻判别法（KNN）建立渗油醋胶囊的判别模型。在K值为3、主成分因子数为2时，KNN模型对应的校正集识别率和预测集识别率分别达到100%。研究表明，高光谱图像技术可以有效表征渗油醋胶囊表面外渗成分的光谱特征，实现对渗油醋胶囊的快速检测。

摘要:提出了一种基于高光谱与电子鼻融合的水果机械损伤识别方法。分别采用高光谱仪与电子鼻对无损伤、轻度机械损伤和重度机械损伤的番石榴进行采样，提取特征信息后，运用主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）、欧氏距离分析（ED）和模糊C均值聚类（FCM）对高光谱仪、电子鼻以及高光谱与电子鼻融合3种识别方法的识别效果进行了对比。PCA和LDA的分析结果表明，高光谱与电子鼻识别番石榴机械损伤是可行的，但单独采用这两种识别方法均无法对番石榴机械损伤程度进行分级。采用高光谱与电子鼻融合方法，结合LDA分析可以较好地识别番石榴机械损伤程度，比单一识别方法具有更好的识别效果。此外，LDA比PCA对番石榴机械损伤识别效果更佳。根据PCA、LDA和ED分析结果可以推测多源信息融合的分类识别方法既可获取更多的样本信息，提高相同样本之间的聚类性，又可较多地保持单一分类识别方法得到的不同样本之间的最大距离。根据FCM分析结果，高光谱识别、电子鼻识别和高光谱与电子鼻融合识别3种方法对番石榴机械损伤识别的正确率分别为89.74%、82.05%和97.44%，验证了多源信息融合方法对提高水果机械损伤识别效果的可行性。

摘要:采用高光谱成像技术（450~1000nm）对壶瓶枣的5种自然损伤（缩果病、裂纹、虫害、黑斑病、鸟啄伤）进行识别研究。利用高光谱成像系统采集了5种自然损伤及完好枣一共663个壶瓶枣样本的高光谱图像，并提取相应的感兴趣区域（ROI），得到了样本的光谱数据。应用偏最小二乘回归（PLSR）、连续投影算法（SPA）从全波段中分别提取了9条、10条特征波长，利用Kennard-Stone算法将各类样本按照3∶1的比例随机分成训练集（500个）和测试集（163个），并对其建立最小二乘支持向量机（LS-SVM）判别模型，结果表明使用SPA-LS-SVM建立的壶瓶枣自然损伤模型的整体判别正确识别率为93.2%。运用主成分分析（PCA）对由SPA提取出的10条特征波长（535、595、657、672、685、749、826、898、964、999nm）所对应的单波段图像进行数据压缩，分别采用Sobel算子、区域生长算法Regiongrow并结合主成分图像识别出163个壶瓶枣样本的边缘与自然损伤特征区域，得出平均正确识别率达到90.8%。研究结果表明：采用高光谱成像技术可以对壶瓶枣的自然损伤进行光谱判别和图像识别。

摘要:针对类球形水果表面曲率变化引起高光谱图像光响应强度差异较大，难以有效预测各部位的品质信息的问题，以富士苹果为研究对象，对高光谱图像进行黑白标定后，以糖度测试部位为感兴趣区域提取平均光谱并建立糖度的定量预测模型，校正集相关系数Rc为0.9305，校正均方根误差RMSEC为0.4331；高光谱图像经构建掩模消除样本背景噪声后，提出了高光谱图像光强度校正方法，比较校正前后的高光谱图像能量分布图可以发现光强度得到有效补偿，对校正后的高光谱图像标记空间信息并提取对应光谱，用已建立的苹果糖度模型计算各像素点对应的糖度值，绘制苹果糖度的伪彩色分布图。研究结果表明，高光谱图像经强度校正可以快速无损的预测苹果的糖度及其分布。

摘要:针对树体的光通透性影响果实糖分的积累，不同树形的果实品质存在差异的问题，研究了树形对适收期黄花梨糖度可见/近红外光谱检测模型的影响。采集了适收期前后6个批次、不同树形(开心形和棚架形)的黄花梨果实480个进行实验，两类树形果实糖度差异显著（p<0.05），采用同一树形黄花梨建立的模型预测均方根误差(RMSEP)分别为0.69°Brix、0.64°Brix，相对分析误差RPD分别为208、197；单一树形全部样品建立的模型对不〖JP2〗同树形样品的RMSEP分别为1.31°Brix、1.07°Brix，RPD分别为1.14、1.36；2类树形联合模型RMSEP为0.59°Brix，RPD为2.38。结果表明，树形对适收期黄花梨糖度预测模型的精度和稳健性均有较大影响，对进一步研究近红外光谱技术在田间水果采收期品质及最佳采收期检测的应用有一定的参考价值。

摘要:针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题，设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成，干燥过程中可根据不同物料的干燥特性，对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验，满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍，而干燥时间缩短了11.1%，干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍，单位能耗降低了67.9%，且干燥均匀系数达0.97，干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量，确保了干燥过程的均匀性，改善了干后品质。

摘要:通过动态机械分析仪(DMA)对水稻种子的热力学和流变特性进行了研究，并对种子的蠕变和应力松弛特性进行了数学模拟分析。研究表明，在DMA的加热过程中，可以明显检测到水稻种子的热转变区域，并从加热过程中样品的长度变化可得出随着含水率从(11.3±0.23)%增加到(24.3±0.47)%，样品玻璃化转变温度从(71.37±2.76)℃降低到(31.84±2.51)℃。线性模型和Gordon-Taylor公式模型能很好地模拟水稻种子的玻璃化转变温度和含水率之间的关系，并且具有很高的决定系数(R2>0.98)。通过水稻种子的蠕变和应力松弛特性分析表明，五元件开尔文模型和三元件麦克斯韦模型可以很好地模拟样品的蠕变和应力松弛特性，样品含水率和长度共同显著影响样品的蠕变特性，而只有含水率显著影响样品的应力松弛特性。

摘要:信息化技术已经成为现代渔业可持续发展的重要支撑技术之一。为了展现、引导与促进其在水产养殖环节的应用水平，按照信息的属性与尺度、养殖活动的流程与建模应用的层次，系统分析相关文献，对信息获取技术中知识挖掘、传感网络的辨识参数与其组织形式、遥感对区域水环境信息与养殖面积变化及其时空特征获取与监测的研究现状进行了整理；并对比分析了水质预测与预警模型、水产病害诊断中知识表示模式与推理方法、水产行为的量化与分析方法、饲料配方及投饲决策模型的建立、质量追溯中感知内容与平台的构建以及养殖中的控制策略与方法。综述结果表明，信息化技术正向水产养殖业深层次扩散，逐渐实现对水产养殖信息的全面感知与决策支持；信息获取技术由人工获取向依靠感知网络和遥感等数字化智能技术转变；信息处理向专家系统、管理系统、决策支持系统、追溯系统和精细化控制系统等依托人工智能、信息融合和建模处理的智能化信息系统发展；信息化应用使养殖活动更加强调和注重信息化思维和管理决策与其运作效率、效益的相互适应、促进与优化。

摘要:以陕西省关中平原为研究区域，应用点扩散函数、混合像素面积权重法和中值像素变异权重法将基于Landsat卫星遥感数据反演的分辨率为30m的条件植被温度指数（VTCI）干旱监测结果上推至930m的干旱监测结果，并与Aqua MODIS数据反演的分辨率为930m的VTCI干旱监测结果进行对比分析，以期为两种空间尺度的干旱监测结果的综合应用提供技术支持。以MODIS数据反演的VTCI为参考，应用相关系数、均方根误差、半变异函数的估计值和图像纹理特征等对尺度上推的VTCI进行评价。结果表明，点扩散函数和混合像素面积权重法的尺度上推效果均较好，而中值像素变异权重法的尺度上推效果较差，说明点扩散函数和混合像素面积权重法均适用于研究区域VTCI干旱监测结果的尺度转换，且点扩散函数的数据处理过程更为简单。典型样点VTCI的尺度上推结果表明，空间异质性越小，尺度上推的结果越好。

摘要:黄淮海夏播玉米区是我国优势玉米种植区之一，近两年均遭受花期高温热害，严重影响了玉米产量和品质。通过调整玉米播种时间，可使玉米花期错过高温热害严重时期，从而减轻或规避热害风险，但需获知各地高温热害发生强度和频率的空间分布规律。因此，以该地区为研究区域，以日高温时长为玉米花期热害指标，计算得到黄淮海地区玉米花期高温热害强度，分析2013年热害的空间分布规律；利用63a气象数据和日高温时长概率分布函数计算黄淮海各县区玉米花期出现高温热害风险的概率和空间分布规律。结果表明，2013年黄淮海地区夏播玉米散粉期高温热害胁迫较重的地区主要位于河南省平顶山市、信阳市等地，高温热害程度严重。如果这些热害重灾区提前7d左右播种，将显著减少玉米花期与高温时期的耦合，降低因花期高温热害造成的产量损失。基于物候时期、县域环境这一更加精细的时空尺度研究玉米气象灾害风险分布规律，既可为气象灾害研究提供新视角，又可用于指导重灾区通过调整播期规避风险，具有重要的理论和现实意义。

摘要:为深入了解废气再循环（EGR）对颗粒的作用机理，分析EGR中不同废气成分（N2、CO2）对颗粒微观结构的影响规律以及形成原因，采用透射电镜以及图像处理软件（Digital Micrograph）对颗粒的微观形貌以及基本碳粒子层面间距、微晶尺寸等结构特征参数进行了分析。结果表明，与通入EGR废气相比，相同EGR率下，只通入CO2时的颗粒主要呈链状结构，基本碳粒子的碳层排列无序性增加，外壳石墨晶体结构含量有所降低，内核与外壳的边界变得模糊；基本碳粒子层面间距有所增大，微晶尺寸有所降低，弯曲度最大，分形维数最小；只通入N2时的颗粒主要呈簇状结构，堆积更加明显，各基本碳粒子之间结合更加紧密，基本碳粒子内核更为明显，外壳的石墨晶体结构有所增加；基本碳粒子层面间距有所减小，微晶尺寸有所增加，弯曲度最小，分形维数最大；说明增加EGR废气成分中的CO2含量有利于提高颗粒自身的氧化能力，使微晶结构的有序性减弱，石墨化程度降低，只通入N2时的颗粒结构更为紧密，只通入CO2时的颗粒结构较为疏松。

摘要:转子发动机进气相位的改变不仅改变了进气效率，而且对缸内流场以及燃烧过程都产生很大的影响。基于FLUENT软件，通过编程实现了相应的三维动网格模型，添加了合适的湍流模型、燃烧模型、CHEMKIN化学反应机理，建立了基于化学反应动力学的三维动态数值模拟模型，并通过已有实验数据对比验证了模型的可靠性。在此基础上，对不同进气相位的周边进气天然气转子发动机的工作过程进行了数值模拟。计算结果表明：在进气持续期不变的情况下，随着进气开启角的提前，缸内涡团和旋流的强度、充量系数都不断增加，点火位置处的流场湍流度不断增加。火花塞点火后其附近的流场湍流度增加可以大幅度提高燃烧速率，但燃烧行程的整体燃烧速率不是一直随着进气开启角的提前而增大。相同进气持续期下，进气开启角为407°时，火焰传播速度最大，缸内示功图最好，同时NO生成量也最大。

摘要:采用复合水平集和流体体积法并综合考虑传热和接触热阻的作用，建立了液滴碰撞水平壁面数值模型，并实验验证了模型的准确性。通过分析计算结果，探索了壁面浸润性对液滴撞壁过程的影响，揭示了液滴撞壁流动传热及飞溅机制,并建立了液滴飞溅临界条件理论判据。数值结果表明：液滴铺展系数的碰撞速度效应明显，碰撞速度越大，液滴的铺展系数越大，但液滴达到最大铺展系数所需无量纲时间与碰撞速度不相关；碰撞速度越大，液滴撞壁收缩幅度越大，壁面浸润性对铺展系数的影响越小。液体内部压力梯度是液滴铺展边缘产生射流和断裂的主要原因；Rayleigh-Plateau不稳定性和毛细波是射流颈部收缩和破碎飞溅的关键因素。

摘要:提出一种基于改进A*算法的铰接式地下铲运机导航路径规划方法。针对地下铲运机的铰接结构，采用按铰接角扩展节点的方法，使扩展节点符合铲运机的轨迹特性；针对巷道狭窄，易于发生碰撞的问题，在估价函数中引入了碰撞威胁代价，避免铲运机与巷道壁发生碰撞。通过仿真试验分析比较了传统A*算法和所提出的改进A*算法的搜索性能，验证了改进A*算法可提高搜索效率。通过多组试验参数比较表明，当碰撞代价加权系数为0.2时，可以得到在避免碰撞情况下的最短路径。最后在实验室环境下实现了无人铲运机的路径规划及轨迹跟踪。跟踪结果表明，采用所提出的算法规划的导航路径，符合铲运机的结构特性，使跟踪误差保持在0.2m之内，同时也可使铲运机不与巷道发生碰撞，实现安全行驶，验证了所提方法的可行性和实用性。

摘要:并联机构拓扑信息的符号描述方法对于计算机辅助机构拓扑结构分析和机构型综合等研究具有重要意义。基于并联机构的SOC组成原理，遵循机构学领域符号表达习惯，提出了具有代数运算功能的并联机构符号描述系统，将并联机构拓扑结构表示为一种符号多项式，其中每一项代表一条支路；分析了运动副方位关系的传递性，提出了方位关系组的概念，给出了运动副方位关系的符号描述方法。在此基础上给出了POC集的符号推导方法，将支路的POC集表示为所含运动副POC集的加法运算，将整个并联机构的POC集表示为各支路POC集的乘法运算。该符号描述系统在一定程度上具有符号语言的代数特征，便于进行并联机构拓扑不变量的自动分析，为计算机辅助并联机构型综合提供了理论基础和有效工具。

摘要:为满足电控喷油器球阀开闭的要求，设计了强偏置超磁致伸缩致动器。阐述了强偏置超磁致伸缩致动器的工作原理，基于其偏置特征分析了致动器适用的正弦波信号。根据磁阻理论、J-A模型、二次畴转模型和线性系统理论建立了强偏置致动器的准静态位移模型，计算了此模型致动器方波输入时位移幅值和电流幅值的关系，正弦波输入时位移-电流滞环曲线，幅值为3A的方波电流输入时的致动器位移输出。设计了强偏置致动器的试验系统，通过同幅值反向的方波信号辨别输入方向，并进行了致动器的方波和正弦波测试。结果表明：模型计算得到的方波位移幅值特性以及谐波位移-电流滞环与试验结果吻合，由此验证了模型的准确性；强偏置致动器在3A方波电流输入时位移超过30μm，响应时间约为10μs，超调量为零，具有较好的驱动性能。

摘要:半球缺的排列方式、数量及间距直接影响半球缺无阀泵的泵送性能。通过对泵理论流量的推导，揭示了半球缺无阀泵具有泵送流体性能的机理；通过对纵向及横向排列半球缺数量及间距的变化对流场及仿真流量影响的研究，发现半球缺排列方式、间距及数量的改变其实质是改变了半球缺的反正向流阻差这一重要现象；探明了减小横向间距、适当增加纵向间距及适当间距范围内增加半球缺的数量均能提高泵流量的重要规律；最后，通过泵流量试验验证了仿真结论的正确性：以安装有4个纵向及横向等间距10mm排列半球缺的泵进行试验，分别得到了48.29mL/min、50.29mL/min的试验流量，与仿真流量的偏差分别为34.6%、34.0%，进一步验证了相同条件下增加横向排列半球缺数量能获得更好的泵送效果。

摘要:介电型电活性聚合物（Dielectric electroactive polymer，DEAP）具有大应变、高效率、高能量密度等优点，在仿生机器人领域具有广泛的应用前景。基于生物关节驱动原理及圆柱形驱动器特点设计了单自由度转动关节。根据弹性大变形理论建立驱动器DEAP膜的机电耦合模型，通过微分方程组的迭代求解可获得关节输入电压与输出角度之间的非线性关系，但计算工作量大。将小脑模型关节控制器CMAC(Cerebellar model articulation controller)神经网络与PD控制器相结合实现输出角度与输入电压之间的非线性映射，避免了复杂计算过程。阶跃和正弦参考信号的跟踪控制试验验证了CMAC神经网络控制的可行性。

摘要:针对3-PPR并联机构位置正解问题，运用螺旋理论计算其自由度，并分析其运动特性，同时通过解析法构建该并联机构的完整运动学逆解。将并联机构运动学正解问题的求解转化为对目标函数优化问题的求解，并基于此建立该并联机构正解的目标函数优化模型。通过对基本蚁群算法进行有效的改进，构建了可用于求解连续优化问题的改进蚁群算法。运用该算法求解3-PPR并联机构的运动学正解并进行Matlab仿真分析，对比传统数值方法和改进蚁群算法，证实该算法具有良好的全局寻优能力，并能避免初值和局部最优值对计算结果的影响，可有效应用于求解并联机构的位置正解问题。

摘要:首次采用初始弯曲梁的伪刚体模型建立了柔顺关节的双1R伪刚体模型，应用拉格朗日方程和虚拟切割法推导了柔顺关节并联机器人系统动力学方程。对方程进行了数值求解，结果显示在理想结果的基础上存在低幅高频振动，而简化模型结果却比较理想，这表明理论模型比简化模型更能反映柔顺关节并联机器人这种刚柔耦合系统的特征；同时理论轨迹与ADAMS-ANSYS联合仿真轨迹、实验轨迹进行对比，最大相对误差分别为2.41%和4.69%，验证了理论模型的正确性。

摘要:模型配准广泛应用于零件加工定位及精度检测。使用光学扫描技术获得的三维点云数据疏密程度与曲面的曲率有关，每个测量点所代表的测量面积不同，因此在模型配准时每个测量点应具有不同作用。另外，由于设计要求和制造工艺等的影响，零件表面各区域的精度存在差异，故配准时要考虑这种区域精度差异以保证高精度区域的配准效果。提出一种基于测量数据疏密和区域精度的加权模型配准算法，通过复合权因子控制不同数据在配准中的作用，得到更加符合工程实况的配准结果。仿真和实测数据实验结果证明，对精度存在差异和曲率变化较大的曲面所提配准算法比最近点迭代算法更加实用和有效。

摘要:为改善蜂窝板式换热器机械强度，提高蜂窝板冲压成型极限，对板片焊接极限粘结力和冲压破裂极限强度的主要影响因素：焊点形状、焊接功率、焊接速度、焊接点距和焊点分布形式进行了优化，利用数控激光焊接机、拉力试验台和水压泵等试验设备，进行了单因素和多因素焊接薄板机械强度测试试验。单因素试验结果表明：相同工况下，螺旋焊点的薄板极限机械强度最大，表现为随焊接功率、焊接速度的增大，焊点极限机械强度先增加后减小；等边三角形焊点分布薄板冲压破裂的极限压强较大，随焊点距离增大迅速减小。正交试验表明：在螺旋焊点和等边三角形焊点分布下，焊接点距为50mm、焊接功率为2.2kW、焊接速度为2.5m/min时，薄板冲压成型破裂极限最大，为8.6MPa。较现有焊接工艺的冲压成型极限提升了7.5%。

摘要:为实现射线图像复杂大背景下微小目标检测，研究强噪声、大灰度梯度下微小缺陷的分割方法。提出面向射线图像的视觉显著度模型，模拟人眼视觉注意机制，采用线扫描及自适应中央-周边差策略，以视觉显著度为尺度，通过特征图计算与融合、显著图获取等算法，从射线图像复杂背景中分割出注意区域；进一步通过显著度竞争标记排序各注意区域，并根据显著度阈值识别可疑缺陷区域，由此减少图像数据处理量，排除射线图像其他部分的干扰。提出以显著图上可疑区域的注意焦点为种子点，基于各点显著度的区域生长分割方法，实现了可疑区域图像中微小缺陷目标的准确提取。在复杂大背景X射线图像的实验中，准确提取出含有未知缺陷目标的区域，对微小目标的分割取得了较好效果，准确率达到961%，比传统方法高8%以上，证明了所提方法的有效性和适应性。

摘要:结合经典推土板设计理论和研究成果，对推土板触土曲面结构进行准线形式和切削角的组合设计，采用缩尺模型设计与制作了9个推土板模型。通过室内土槽正交试验研究了触土曲面准线分别为圆弧、抛物线和仿生曲线，切削角分别为50°，55°和60°的9种推土板模型的阻力特性。结果表明准线形式和切削角的交互作用，以及准线形式对工作阻力具有显著影响，显著性水平都达到了0.25。与传统的圆弧曲面推土板相比，抛物面可相对降低工作阻力4.6%，仿生曲面降低16.0%（垂直阻力分别降低4.8%和51.4%）。研究成果对推土板及相关宽齿土壤切削部件的高效节能设计具有较重要的参考价值。