摘要:生猪养殖业是我国畜牧业的支柱产业，随着生猪养殖从分散养殖向规模化养殖的发展，对生猪养殖设施工程技术的需求日渐增加。为了向生猪养殖业发展提供参考与支持，对生猪养殖关键设施工程技术的研究与发展状况进行了总结和分析。重点对猪舍、育仔、饲喂、粪污处理设施工程环节进行研究与发展分析。目前，我国已初步形成了适合国情的生猪养殖设施工程技术体系，但与国外发达国家的生猪养殖设施工程技术还存在一定差距，存在养殖设施工程各环节发展不均衡，养殖工程的机械化、自动化、智能化技术水平较低，关键养殖设施工程技术的基础性研究体系不健全，养殖设施配套性差，养殖机械的适用性和可靠性较低等问题。建立健全的生猪养殖设施工程技术的研究体系，加强养殖、饲料、设施工程、资源环境等方面相互融合与协作、深入与系统的研究，开展适于我国南北方配套应用的生猪养殖设施与设备研发，实现生猪养殖过程的健康/福利化、生态化、自动化及至智慧化，将是我国生猪养殖设施工程技术的发展方向。

摘要:为了解决无人化水稻直播机在水田里作业时精度不高的问题，提出了一种在不平整泥泞水田环境中的水稻直播机自动驾驶控制方法。首先建立了水稻直播机的运动学模型，基于横向偏差和航向角偏差，提出了一种用于直线作业段的非线性转向控制算法。为了避免水田路面不平坦对定位系统的影响，通过倾角传感器获取车身姿态，修正定位误差。通过检测计算位置与地边的相对距离，实现了地头自动转弯。水田实验结果表明，所提控制方法的路径跟踪平均横向绝对偏差为0.027m，具有较好的跟踪精度和稳定性，且自动转弯算法切实有效，提供了一种在水田环境下可行的自动驾驶控制方法。

摘要:为了快速检测芒果树上的芒果，提出了一种基于无人机的树上绿色芒果视觉检测方法。采用深度学习技术，利用YOLOv2模型对无人机采集的绿色芒果图像进行检测，首先通过无人机采集树上绿色芒果图像，对芒果图像进行人工标记，建立芒果图像的训练集和测试集，通过试验确定训练模型的批处理量和初始学习率，并在训练模型时根据训练次数逐渐降低学习率，最终训练的模型在训练集的平均精度（Mean average precision，MAP）为86.43%。试验分析了包含不同果实数和不同光照条件下绿色芒果图像的识别正确率，并进行了芒果产量估计试验，试验结果表明：本文算法检测一幅图像的平均运行时间为0.08s，对测试集的识别正确率为90.64%，识别错误率为9.36%；对含不同果实数的图像识别正确率为88.05%~94.55%，顺光条件下识别正确率为93.42%，逆光条件下识别正确率为87.18%；对芒果产量估计的平均误差为12.79%。本文算法对自然环境下树上绿色芒果有较好的检测效果，可为农业智能化生产中果蔬产量的估计提供技术支持。

摘要:为提高作物与杂草识别的准确性，结合深度卷积网络强大的特征提取能力和哈希码便于存储和快速检索的特点，提出了基于深度卷积网络和二进制哈希码的田间杂草快速识别方法。结合预训练的多层卷积网络，增加二进制哈希层构建杂草识别模型，并利用所采集的杂草数据集对模型进行fine-tuning。所提出的二进制哈希层可有效地将高维杂草特征进行压缩，以便于实际田间杂草特征的存储和后续计算。在进行杂草识别时，利用训练好的模型提取输入图像的全连接层特征码和哈希特征码，与数据库中的全连接层特征码和哈希特征码进行对比，分别计算其汉明距离与欧氏距离，找出与其最相似的K幅图像，统计这K幅图像的标签，将其归入频率最高的一类，以达到分类识别的目的。通过对比不同卷积层数和不同二进制哈希码长度对杂草识别的影响，最终确定了包含4层卷积网络和128位哈希码长度的杂草识别模型。试验结果表明，本研究方法田间杂草识别准确率可达98.6%，并且损失函数稳定性相较于普通模型有所提高；同时，在其他杂草数据集上也有良好的表现，准确率达到95.8%，说明该方法具有通用性。实地测试表明，利用本文提出的模型进行杂草识别，对靶喷雾杂草施药率可达92.7%，能够有效减少农药浪费，适用于精准喷雾。

摘要:利用孢子捕捉器捕捉小麦田间空气中的条锈病菌夏孢子已成为当前小麦条锈病预测预报的重要手段。针对现有的孢子捕捉设备效率低、费时费力、需人工定时换取载玻片或捕捉带等问题，基于ARK-1123C型嵌入式工控机和显微镜CCD数字摄像头，提出了一种高放大倍数、高分辨率的小麦条锈病菌夏孢子显微图像远程采集系统的设计方案。设计了系统的硬、软件结构，实现了自动取载玻片、涂脂、空中孢子捕捉、孢子显微图像采集、载玻片回收等一系列功能，且可根据用户需求远程设置孢子捕捉和显微图像采集参数，采集的图像通过无线网络传输到远程服务器中。为了验证系统的性能，在小麦田间进行了40d的系统综合试验测试。测试结果表明，系统可长时间稳定工作，能够远程实时采集放大400倍的4096像素×3288像素的夏孢子显微图像。该系统能够实时采集和远程传输小麦条锈病菌夏孢子显微图像，可满足野外小麦田间空气中夏孢子监测的需求，为农田空气中小麦条锈病菌夏孢子的自动计数及条锈病的预测预报提供重要技术支持。

摘要:针对DEM-CFD计算量大的问题，首先利用Fluent仿真，通过设计进气口位置的三因素三水平正交试验，以充种区型孔压强、自清种区型孔压强、清种区型孔压强、携种区型孔压强为评价指标，进行极差和方差分析，确定最佳进气口位置参数；其次，基于离散单元法理论建立玉米籽粒黏结颗粒Bonding模型，对气道流场划分结构化网格，并设置相关参数，实现玉米气吸式排种器DEM-CFD气固耦合仿真；提取排种盘吸附玉米种子时的型孔流场压强，发现每个区域的压强都能稳定过渡，且压强由大到小为充种区、自清种区、清种区、携种区、卸种区；通过理论计算得出吸附压强最小值，并与仿真结果进行对比，结果表明仿真结果均大于理论计算吸附压强最小值；采用第1代常规气室结构排种器和本文设计排种器进行风压测定对比试验分析，验证了所选进气口位置参数的合理性；最后，以改变排种盘转速为例，选取排种器常用作业速度8、10、12、14km/h，以合格指数、重播指数、漏播指数为排种性能评〖JP2〗价指标，通过仿真考察其排种性能，并与台架试验进行对比。结果表明，在仿真模拟中，当作业速度不大于14km/h、〖JP〗负压为3kPa时，合格指数均不小于89.7%，漏播指数不大于7.8%，重播指数不大于2.5%；台架试验中，在相同的作业速度和负压下，粒距合格指数均不小于90.3%，重播指数不大于2.7%，漏播指数不大于7%；仿真试验与台架试验结果较为接近，验证了仿真模拟的可行性。

摘要:为适应杂交稻气送式集排器的穴播要求，设计了一种集中定量供种的成穴供种装置。阐述了杂交稻气送式集排器成穴供种装置的工作原理，基于杂交稻机械物理参数和穴播农艺要求，提出了一种渐开线状型孔，确定了主要结构参数，构建了种子群充种和投种过程的力学模型。台架试验研究了杂交稻品种、渐开线型排种轮数量和转速对供种和成穴性能的影响。结果表明：渐开线型排种轮数量和转速分别为3~8和10~40r/min时，供种数量随渐开线型排种轮数量和转速增加而增加，供种数量范围为2392~17732粒/min；转速为20~40r/min时，供种数量变异系数均低于1.0%。成穴供种装置可适应多种杂交稻品种，供种数量受种子长度和容重的影响。穴供种数量随排种轮数量增加显著增加，随转速增加而降低；较优转速为20~30r/min，穴供种数量为19~38粒，其变异系数均低于25.0%。穴径随转速和排种轮数量增加而增加，穴距保持稳定。田间试验表明成穴供种装置可实现穴播，平均株数和穴距分别为3.07株/穴和180.2mm，符合水稻直播技术要求。

摘要:机具的清茬效率是秸秆覆盖条件下免耕播种的重要指标。针对东北地区保护性耕作模式，在吉林省康达农业机械有限公司生产的2BMZF-2型免耕播种机上，改进设计一种具有凹面结构的秸秆清茬机构，分析了播种机作业速度、清茬轮入土深度以及清茬轮运动偏角等因素对清茬效果的影响。根据仿真分析以及田间试验结果确定了清茬机构的关键参数，以及最佳工作参数组合为：清茬轮轮盘直径D为350mm、运动偏角λ为37.5°、机具速度v0为2.77m/s、入土深度d为70mm。在上述参数条件下进行田间试验时，清茬率可达到83.61%。结果表明，所设计的清茬机构可有效清洁种床、减少机具堵塞，可以为东北地区玉米免耕播种作业提供技术支撑。

摘要:针对不同作物移栽时的不同株距问题，以自制行星轮转臂式栽植机构为研究对象，阐述了栽植机构组成及工作原理，构建了行星轮转臂平动机构及鸭嘴开合机构的运动学模型，在此基础上分析建立了栽植器前、后鸭嘴栽植点的运动轨迹数学模型。利用Matlab对该数学模型进行编程，建立其分析程序模型，并基于Matlab GUI 平台开发计算机辅助优化设计人机交互界面，借助该界面对栽植点轨迹数学模型进行求解，从而模拟得到鸭嘴式栽植器前、后栽植点的运动轨迹曲线。分析栽植机构的行星架旋转半径，开合机构的后鸭嘴摆杆长度、后鸭嘴摆杆初始位置与水平线夹角及后鸭嘴末端点至鸭嘴转轴中心的距离等主要参数对栽植点运动轨迹的影响，以特征系数λ大于1，栽植点轨迹环扣高度大于苗钵体高度，前后鸭嘴不带苗、不挂苗，前后鸭嘴轨迹与垄面交点处形成的穴口尺寸较小等条件为优化目标，通过人机交互优化得到一组能同时满足3种栽植株距要求的机构参数组合，并模拟验证该机构参数组合在3种栽植株距下的栽植轨迹。选用72孔穴盘培育的黄瓜苗为试验对象，以株距变异系数和直立度为评价指标，对优化得到的机构参数进行栽植性能试验。结果表明：在3种株距下的栽植直立度优良率高于81%，总优良合格率达94.8%以上，株距变异系数小于3.2%，证明优化设计的行星轮转臂式栽植机构能够满足多种株距移栽要求。

摘要:针对当前大蒜机械化播种鳞芽正头率较低的问题，测定了苍山大蒜的物理属性参数及几何参数，采用离散元技术，建立双鸭嘴式大蒜正头机构播种动力学模型；仿真研究了蒜种在3种正头机构中的运动规律，分析了不同接种鸭嘴曲线形状、蒜种重心、插播转速及蒜种二次弹跳对正头率的影响规律，明确了蒜种正头机理。试制了室内播种试验台及大田样机，开展了播种试验，采用可视化方法提取了试验过程中蒜种运动动态图像，结果与仿真过程基本一致，试验正头率与仿真正头率的误差在5%以内，表明采用离散元法对播种过程中蒜种的运动规律进行分析是可行的；田间试验蒜种正头率最高可达95.67%，提高了4.67个百分点。

摘要:针对腔盘式穴施肥装置存在的输肥过程中肥盘与护肥腔刚性接触、造成卡肥现象，严重影响输肥稳定性等问题，提出了一种柔性护肥方法，并设计了基于梅花状尼龙纤维的柔性护肥机构。通过理论计算和有限元模拟仿真，对单根尼龙纤维的力学性能进行分析，得出了尼龙纤维结构参数对其受力和形变的影响规律，确定所选用纤维直径为0.1mm；通过对纤维束结构的分析，为保证植毛孔安全距离和刷丝束合理间隙，设计刷丝长度为13mm，植毛孔直径为4mm；运用EDEM软件模拟肥腔内肥料受压过程各壁面受力变化，确定肥盘与底护肥刷的安装负间隙为1.6mm，与侧护肥刷的安装负间隙为0.5mm。加工了柔性护肥机构并进行验证试验，试验结果表明，该机构无卡肥现象，肥盘转动扭矩为4.71N·m，肥盘转动阻力比原机构减小58.54%。该柔性护肥机构可有效避免输肥过程中的卡肥现象，降低输肥阻力，保证了输肥稳定性。

摘要:针对目前我国马铃薯种植机普遍存在的肥料定位不精确问题，结合马铃薯根系分布规律和一垄二行种植模式特点，提出了一种基于曲面排肥与V型防堵结构的分层施肥技术，设计了深度可调式分层施肥开沟器，研究了土壤与开沟部件之间运动关系，并对肥料在曲面分肥板上的运动规律进行了理论分析；以下层排肥量稳定性变异系数为试验指标进行了单因素试验，确定了排肥器最佳槽轮工作长度；在此条件下，以排肥轴转速和曲面分肥板斜面倾角为试验因素，上层排肥盒左右侧排肥一致性变异系数为试验指标进行了通用旋转组合试验，运用DPS和Matlab软件进行回归方程显著性分析和参数优化，得出最佳因素组合为排肥轴转速20.5r/min，曲面分肥板斜面倾角15°，此时上层排肥盒左右侧排肥一致性变异系数为3.30%。最优参数下的重复试验结果表明，平均上层排肥盒左右侧排肥一致性变异系数为3.71%，试验值与理论值相近；田间排肥性能试验结果表明，该开沟器作业流畅，排肥性能满足马铃薯施肥要求。

摘要:东北丘陵地区镇压作业时，不同地形及地势土壤含水率差异较大，若要实现较优的镇压效果，需要与之相对应的载荷和前进速度相配合。为了寻找丘陵地区刚性镇压轮作业的最优水平组合，首先在基于准静态原则的镇压与土壤机理模型基础中加入速度变量建立动态镇压与土壤的机理模型，寻求土壤含水率、载荷、前进速度与土壤下陷量、作业阻力的关系，然后基于SPH算法在LS-DYNA软件中构建刚性镇压轮与土壤的三维仿真模型，模拟刚性镇压轮与土壤相互作用的动态过程。将数值模拟方法与中心面复合响应试验方案相结合进行仿真试验，仿真试验获得土壤含水率、载荷、前进速度与土壤下陷量、作业阻力的数学回归模型，在此基础上，采用R语言中的蚁群算法对数学回归模型进行多目标优化，获得Pareto最优解集，并从中选出含水率（12±0.1）%、（14±0.1）%、（16±0.1）%、（18±0.1）%、（20±0.1）%对应的5组最优解。进行土槽试验对最优解进行验证，试验结果与预测结果误差均小于12%，表明了试验优化结果的可靠性，同时也验证了仿真的可行性。

摘要:红花梳夹采摘过程中红花的运动姿态对采摘效果有重要影响，为得到满足红花理想采摘的梳夹采摘装置的结构参数和工作参数，根据红花的物料特性，建立梳夹采摘模型，利用ANSYS/LS-DYNA软件动态模拟采摘过程，揭示采摘装置不同结构参数和工作参数与红花运动姿态之间的关系特性，不断调节采摘装置的结构和运动参数，直至红花花球和分枝到达理想采摘位置。模拟结果表明，低位置采摘时花球及分枝运动相对高位置稳定，且在行走速度2.5km/h，梳齿转速150r/min，限位杆与梳齿旋转中心的水平距离a=30mm时采摘效果最佳，可实现理想位置采摘。根据红花田间采摘要求搭建试验台并进行台架试验，采摘试验结果表明，56%的花球可以实现理想采摘，其平均采净率为48.5%。

摘要:为提高蓖麻脱壳效率，确定了滚搓式的脱壳方法，设计了双圆台结构的脱壳装置以及振动筛选与气吸相结合的清选机构。根据蓖麻蒴果的物理机械特性，设计脱壳装置的内层壳体为不对称双圆台结构。确定锥角并设计脱壳滚筒间隙与脱壳滚筒外层壳体，建立不同阶段脱壳滚筒位置与脱壳间隙的数学模型，为脱壳装置动力学模拟提供理论依据。利用ADAMS对蓖麻蒴果不同脱壳阶段进行运动学仿真，分析物料在压裂阶段与脱壳阶段的位移、速度变化规律，并分析不同脱壳滚筒出料口间隙对各阶段的影响。仿真结果表明：压裂阶段，随着上脱壳滚筒出料口间隙的增加，蓖麻蒴果到达特定压裂位置的时间延后、位移增加、运动速度在0.56s时达到最大。脱壳阶段，随着下脱壳滚筒出料口间隙的增加，蓖麻籽到达特定脱壳位置的时间延后；蓖麻籽到达破壳条件时的位移增加，运动速度先增大后减小。根据仿真结果，选取可调式蓖麻脱壳清选一体装置合理的工作参数区间，以脱壳滚筒转速、上脱壳滚筒出料口间隙、下脱壳滚筒出料口间隙为因素，以脱净率、破损率为指标，利用响应面分析法，对脱壳装置进行试验研究。经双目标优化，取滚筒转速为270r/min、上脱壳滚筒出料口间隙为13.54mm、下脱壳滚筒出料口间隙为5mm；经试验验证，此时脱壳装置工作性能最佳，脱净率为92.03%，破损率为3.1%。

摘要:针对固态发酵饲料在饲喂现场生产的需求和特点，设计了自动发酵饲喂一体设备。该设备由上料发酵系统、控制系统、饲喂系统构成：上料机构将饲料和菌液混合均匀送至发酵桶，发酵完成后自动下料至饲喂车；饲喂车能够准确定位到不同饲喂对象的食槽并进行定量布料；操作者只需在人机交互界面设置上料体积、发酵时长、饲喂对象等参数，整个发酵饲喂过程无需人工干预。饲喂系统由48V/100A·h的蓄电池供电，充电一次可连续工作4d。试验结果表明，发酵桶上料和饲喂车排料的料体积误差均不大于6%，饲喂车定位误差平均值11.75mm，发酵时间、饲喂对象等参数控制准确。设备运行稳定可靠，发酵和饲喂之间无缝对接，显著减小了劳动强度，满足发酵饲料现场固态发酵并饲喂的要求。

摘要:为了研究翼型拱度对轴流泵水力性能的影响，采用数值模拟和模型试验的方法在参数化翼型的基础上，保持升力系数大体一致，改变翼型最大拱度的位置及高度设计得出对应轴流泵叶轮，分析翼型拱度对轴流泵水力特性的影响。在二维翼型最大拱度位置为0.3L~0.65L时采用翼型优化方法，保证翼型的升力系数基本一致，得到了不同最大翼型拱度位置下的翼型设计方案；针对0.4L、0.5L和0.6L共3种最大翼型拱度位置下的翼型设计方案，采用二维叶栅理论进行轴流泵叶轮设计。其余设计参数均保持不变，得到3副不同的轴流泵叶轮，将配套导叶、弯管、叶轮组合成泵段进行数值模拟计算。最后通过泵段模型试验验证了数值计算结果的可靠性。研究结果表明：为保证轴流泵具有较好的能量性能和汽蚀性能，最大翼型拱度最好选择在0.4L~0.6L的位置。当最大翼型拱度位置为0.5L时，水泵具有较宽的高效区运行范围，流量扬程曲线较为平顺。在小流量区域，最大翼型拱度位置靠近翼型前缘或尾缘时，效率均会下降；在大流量区域，最大翼型拱度位置越靠近翼型尾缘效率越高。随着最大拱度位置向翼型尾缘的偏移，水泵的汽蚀性能有一定的提高。在泵站工程应用时，可通过改变最大翼型拱度位置来满足泵站实际运行的能量性能和汽蚀性能要求。

摘要:为了寻求估算土壤有机质含量的最佳光谱参数，实现土壤养分无损监测，使用ASD Field-Spec3型高光谱仪对野外采集的土壤样品进行室内光谱测定，并通过重铬酸钾氧化容量法测定土壤样品有机质质量比；利用两波段优化算法对构建的新算法（SOMCI/ND）进行波段优化，筛选基于不同光谱数据（原始光谱反射率及其对应的4种数学变换）运算下的最敏感波段组合，从而建立土壤有机质质量比高光谱估算模型。结果表明：通过归一化光谱指数（IND）和概念指数（ICI）比值构建的新算法（SOMCI/ND）优化后与土壤有机质质量比之间的相关性显著提高，在光谱原始数据及其平方根、倒数变换形式下，相关系数绝对值达到0.82，且敏感的组合波段集中在2220～2240nm和2160~2195nm。基于平方根波段优化的估算模型效果最佳，估算精度R2P为0.84，RMSEP为2.24g/kg，RPD为2.89。对光谱数据的适当数学变换有利于优化光谱指数，更好地估算土壤有机质质量比，进一步实现土壤有机质质量比的高精度动态监测。

摘要:选取新疆阜康绿洲小块农田为研究对象，基于无人机(Unmanned aerial vehicle, UAV)平台搭载的高光谱传感器获取的影像数据，采用Savitzky-Golay (SG)平滑后的一阶微分(First derivative, FD)、吸光度(Absorbance, Abs)、连续统去除 (Continuum removal, CR)3种不同预处理方法，获取了SG、SG-FD、CR、Abs及Abs-FD共计5种预处理后的高光谱影像，探索不同预处理下的差值指数(Difference index, DI)、比值指数(Ratio index, RI)、归一化指数 (Normalization index, NDI)及垂直植被指数 (Perpendicular vegetation index, PVI)与土壤含水率 (Soil moisture content, SMC)的关系，在遴选出最优指数及预处理方案的基础上，构建干旱区绿洲农田SMC高光谱定量估算模型。结果表明：预处理在不同程度上提高了光谱指数与SMC的相关性，其中基于Abs预处理的PVI(R644, R651)表现最优，相关系数为0788，据此构建的三次拟合函数表现最优。基于不同预处理方案下，多变量SMC估算模型在消噪的基础上更深入地挖掘了光谱信息，减少了单一光谱指数造成的误差，提升了模型的定量估测效果。Abs模型预测精度亦最为突出，其建模集R2c和RMSE为0.84、2.16%，验证集R2p与RMSE为0.91、1.71%，RPD为2.41。本研究构建的SMC估算模型减少了单一变量模型的误差，在规避过拟合现象的同时，提升了模型的定量估测效果，为土壤含水率状况天地空一体化遥感监测提供了参考方案。

摘要:为了同步获取青贮饲料的紧实度和含水率，综合评价青贮饲料品质，本文基于电阻应变效应和频域法设计了一种复合传感器。复合传感器采用一体化结构设计，将电阻应变片和含水率测量电极嵌入圆锥探头内，实现了青贮饲料紧实度和含水率的实时同步测量。对复合传感器进行了标定和验证试验：标定结果表明，青贮饲料紧实度和含水率与复合传感器输出电压均呈线性关系，决定系数分别为0.99和0.909。验证试验表明，本文设计的复合传感器不仅可以实时、同步测量青贮饲料紧实度和含水率，还能消除圆锥杆与被测饲料间摩擦力对紧实度测量造成的测量误差。

摘要:为了能够更有效地利用地面激光雷达的点云数据识别树种，以北京林业大学为研究区域，利用FARO Photon 120型地面激光雷达在研究区内获取4个树种、共92棵树木的点云数据。依据点云的三维坐标值提取研究区内立木的胸径、枝下高、树高、冠高、最长冠幅、垂直最长方向冠幅6个测树因子，同时提取由测树因子组合而成具有鲁棒性的6个树形特征参数，包括冠长树高比、胸径树高比、冠高树高比、分枝角、冠长最大冠幅之比、最长冠幅与垂直方向冠幅之比。分别使用测树因子和组合特征参数，采用支持向量机、分类回归决策树和随机森林的方法，对树种进行冠幅自动识别。研究结果表明：使用测树因子树木识别方法，识别平均准确率为0.765，平均召回率为0.778，3种识别方法中，分类效果较好的依次为分类回归决策树、随机森林、支持向量机；使用组合特征参数树木识别方法，识别平均准确率为0.891，平均召回率为0.896，分类效果较好的方法是随机森林和支持向量机，其次是分类回归决策树；总体上来看，不论是对于单个树种还是总体的准确率和召回率，组合特征参数法均高于测树因子法，而对于3种不同的分类方法，随机森林相对最好。研究结果表明，结合地面激光雷达获取的点云和不同机器学习分类方法进行树种识别分类可以达到满意的效果，且能节省大量时间和人力。

摘要:为了对植物病虫害进行早期预警，提出一种基于茎干含水率的植物病虫害等级早期诊断方法。以紫薇为研究对象，监测复苏萌芽期内不同健康等级紫薇的茎干含水率；然后，分别通过关键参数和主成分分析对茎干含水率进行特征提取；最后，结合有监督和无监督学习模型实现对紫薇病虫害等级的早期诊断。基于方差分析，紫薇健康等级对日最小含水率、日最大含水率、日平均含水率、日极差含水率4个关键参数的影响均为极显著。基于主成分分析，茎干含水率时间序列前4个主成分的累计贡献率达到99.7%。在有监督模型中，以主成分特征为输入的BP模型的性能最优，平均识别率达到98%；在无监督模型中，以主成分特征为输入的K均值模型最优，平均识别率达到92%。因此，茎干含水率可以作为诊断植物病虫害等级的早期指标，主成分特征优于关键参数特征，有监督模型优于无监督模型。

摘要:种子园的规划设计是林木育种的基础工作，在亲本数量不确定的前提下，最大限度避免种子园内无性系之间近交繁殖，保证种子园具有较高的遗传效益，是种子园设计的目标。以内蒙古红花尔基樟子松(Pinussylvestris var. mongolica)国家良种基地的1、1.5、2代种子园樟子松无性系通过SSR等技术分析得到的不同亲本之间的遗传距离为数据支撑，考虑复杂的亲本关系，通过改进的智能优化算法进行种子园设计，并将最终结果与其他智能优化算法和传统算法的结果进行对比分析。结果表明：改进型果蝇算法的收敛速度和效果优于其他算法，由所有算法分别执行200次之后的对比结果中可见，其最大值低于其他算法的最小值。在完全随机算法设计方案中存在多处同一无性系分株相邻出现，遗传算法和改进型果蝇算法设计方案并无同一无性系分株作为近邻出现且改进型果蝇算法设计方案的优先交配优于遗传算法设计方案。结果表明，基于遗传距离处理亲本复杂的亲缘关系，采用智能优化算法进行方案配置，可以为高世代种子园设计提供参考。

摘要:为研究植物叶性状及其相关关系对城市下垫面热效应的响应及其生态权衡策略，以生长在6种典型城市下垫面(沥青、水泥、荷兰砖、大理石、嵌草砖和自然地表)环境中的3种常见绿化树种(洋白蜡、国槐和臭椿)为研究对象，测定其叶功能性状指标。结果表明：比叶面积、叶绿素含量、气孔面积、气孔开度及叶氮磷比均随着环境地表温度的增大总体上呈现先增加、后减小的趋势，城市下垫面从大到小依次为嵌草砖地表、自然地表、大理石地表、水泥地表、荷兰砖地表、沥青地表。而叶干物质含量、叶组织密度、气孔密度及叶脉密度、叶氮含量、叶磷含量则呈相反的变化规律，城市下垫面从大到小依次为沥青地表、荷兰砖地表、水泥地表、大理石地表、自然地表、嵌草砖地表。叶性状间表现了一定的相关关系，其中，比叶面积与叶干物质含量、叶组织密度与气孔密度间呈极显著的负相关关系(P<0.01)，与叶氮含量、叶磷含量呈显著的正相关关系(P<0.01)。叶干物质含量与叶组织密度、叶脉密度和叶氮含量存在极显著的正相关关系(P<0.01)。气孔密度与气孔面积、气孔开度间存在显著的负相关关系(P<0.05)，而与叶脉密度间存在显著的正相关关系(P<0.05)。气孔面积与叶氮含量间存在显著的正相关关系(P<0.05)，与叶组织密度呈极显著的正相关关系(P<0.01)。随着地表温度的升高，植物叶性状间的相关性呈现先增、后减的趋势，小幅度升温总体上有利于加强叶功能性状间的相关性，而温度过高则明显降低其相关关系。城市生态系统中，植物叶片具有低的比叶面积、叶绿素含量、气孔面积、气孔开度和叶氮磷比，高的叶干物质含量、叶组织密度、气孔密度、叶氮含量和叶磷含量，进一步验证了城市生态系统中叶经济谱的存在，并在该谱系中属于“快速投资-收益”型。

摘要:为了进一步阐明寒地黑土区不同水氮调控模式对铵态氮、硝态氮在不同土层累积及土壤氮素有效性的影响，以田间小区试验为基础，结合15N示踪微区试验，研究了不同水氮调控模式下土壤剖面的无机氮以及肥料氮素的NH+4 15N和NO-3 15N累积情况，并根据同位素测定结果分别计算了土壤氮素有效性“A”值，从不同角度分析了不同水氮调控模式对土壤氮素有效性的影响。研究结果表明：控制灌溉和常规灌溉两种灌溉模式下土壤无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素在土壤剖面的累积量均随施氮量的增加而增大，并随土层深度的增加而减少。不同施氮量下稻作控制灌溉模式表层土壤（0~20cm）中无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素的累积量均高于常规灌溉，20~40cm和40~60cm土层的无机氮和NO-315N总累积量均低于常规灌溉，两种灌溉模式低施氮处理（N1、N2）下40~60cm土层中NH+4 15N的累积量差异不显著（P>0.05）。相同施氮量下常规灌溉模式20~40cm土层的NO-3 15N累积量较控制灌溉模式增长了10~11倍；40~60cm土层的NO-3 15N累积量较控制灌溉模式增长了近3倍。不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻成熟期氮素积累量中77.77%~84.51%来自于土壤氮素，较常规灌溉提高了12.91%~23.12%，且相同施氮量下稻作控制灌溉模式土壤氮素有效性“A”值较常规灌溉模式分别提高了9.41%、5.65%和3.69%。与常规灌溉相比，不同施氮量下稻作控制灌溉模式可以有效提高稻田土壤氮素有效性，减少肥料氮素的淋溶损失，起到节水减排的作用，研究结果可为制定黑土区稻田合理的水氮调控措施提供参考。

摘要:寻求秸秆资源的有效还田方式对干旱半干旱区农业的可持续发展具有重要意义。本文于2014年和2015年在夏玉米全生育期设置2个秸秆氨化水平（A0:未氨化冬小麦秸秆，A1:氨化冬小麦秸秆）和2个秸秆长度水平（L0:粉碎为短秸秆，L1:大于50mm冬小麦长秸秆）翻压还田，分析不同预处理秸秆还田条件下夏玉米全生育期株高、叶面积指数、地上部生物量、冠层覆盖度等生长指标以及土壤贮水量、耗水量、产量和水分利用效率的变化。结果表明，2年夏玉米氨化短秸秆翻压还田处理（A1L0）平均土壤体积含水率较未氨化长秸秆处理（A0L1）分别提高了10.7%和6.4%；氨化处理土壤体积含水率明显高于未氨化处理，但不同处理间耗水量差异较小；夏玉米灌浆期氨化短秸秆翻压还田处理（A1L0）的平均冠层覆盖度（CC）比其他处理高3.7%~10.7%；成熟期氨化短秸秆翻压还田处理（A1L0）的平均地上部干物质量比其他处理高 2.1%~9.5%，平均产量比其他处理增加2.8%~9.1%，平均水分利用效率比其他处理增加1.7%~7.4%；氨化短秸秆翻压还田处理（A1L0）能显著提高夏玉米地上部生物量与籽粒产量。因此，氨化短秸秆翻压还田能有效促进夏玉米生长，保持较好的土壤水分条件，有助于提高夏玉米产量和水分利用效率。

摘要:为缓解内蒙古河套灌区水资源短缺并实现农业节水，在河套灌区开展连续两年（2016年和2017年）的田间〖JP2〗试验，采用膜下滴灌种植春玉米，设置5个基于土壤水基质势的灌水下限水平，分别为-10kPa（S1）、-20kPa（S2）、〖JP〗-30kPa（S3）、-40kPa（S4）、-50kPa（S5），研究不同灌溉处理下的土壤水分分布与春玉米生长及耗水特性。研究结果表明，2 个生长季内不同基质势水平下土壤含水率差异明显，基质势越高，土壤剖面平均体积含水率越高；不同土壤水基质势下限控制的灌水水平显著影响玉米生长，随着生育期内土壤水基质势控制下限的降低，玉米株高与叶面积指数显著降低（p<0.05），其中S5处理玉米发生早衰现象；地上部干物质积累量、百粒质量、穗粒数等产量构成指标都随土壤水基质势下限的升高而增加；土壤水基质势水平越高，玉米产量越高，其中S1、S2和S3处理玉米产量显著高于S4和S5，但是前三者之间不存在显著差异（p<0.05）；随着土壤水基质势的降低，水分利用效率先增大后减小，-30kPa时水分利用效率最高。综合考虑作物产量和水分利用效率，建议将河套灌区玉米膜下滴灌土壤水基质势下限控制在-30kPa为宜。

摘要:为揭示松嫩平原低温黑土区节水灌溉模式下肥料氮素在稻田土壤中的残留情况，采用在田间小区内原位设置15N示踪微区的方法，分别标记施用的基肥、蘖肥、穗肥，以常规淹灌模式作为对照，研究了稻作控制灌溉模式下水稻收获后各期肥料氮素在稻田土壤中的残留情况，以及残留在稻田土壤中的肥料氮素在0~60cm土层的分布。试验结果表明，不同施氮水平下稻作控制灌溉模式基肥氮素在稻田土壤中的残留率为29.7%~32.7%；蘖肥氮素的残留率为54.9%~57.3%；穗肥氮素的残留率为29.4%~35.4%；肥料氮素在土壤中的总残留率为36.4%~37.1%，相同施氮量下稻作控制灌溉模式下各期肥料氮素在土壤中的残留率均高于常规淹灌，且相同施氮水平不同灌溉模式下肥料氮素在相同深度土层中的残留量差异显著，不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻生长期内施用的基肥、蘖肥、穗肥氮素在稻田表层土壤（0~20cm）中的残留量均高于常规淹灌模式；而在20~40cm和40~60cm土层的残留量均低于常规淹灌，与常规淹灌相比，稻作控制灌溉模式可以提高肥料氮素在根区土壤（0~20cm）中的残留量，减少了肥料氮素损失，同时残留的肥料氮素可以在一定程度上补充黑土区的土壤氮库，有利于黑土区稻田土壤的保护及肥力的提升。相关性分析表明：肥料氮素在土壤中的总残留量除与各时期肥料氮素在土壤中的残留量呈极显著正相关外，与基肥和穗肥氮素在表层土壤的残留量呈显著正相关。研究结果可为制定黑土区稻田适宜的水氮调控模式，有效管理和充分利用土壤残留氮肥，改善黑土区稻田生态环境提供参考。

摘要:为了研究黑土区施加生物炭的施用模式，以东北黑土区3°坡耕地田间径流小区为研究对象，进行了为期3年的观测。2015年按照生物炭的施加量共设置C0(0t/hm2)、C25(25t/hm2)、C50(50t/hm2)、C75(75t/hm2)、C100(100t/hm2)5个处理，2016、2017分别连续施加等量的生物炭。分析了黑土区连续3年施加生物炭后土壤理化性质、水土保持效应、节水增产效应等指标的变化规律，并建立改进的TOPSIS模型对生物炭的施用模式进行综合评价。结果表明：土壤有机碳密度、pH值随施炭量的增加均呈线性递增趋势，土壤容重随施炭量的增加呈线性递减趋势，且施用年限越久，作用越明显；施用1年时田间持水率随施炭量的增加呈线性递增趋势，C100处理田间持水率最大，为35.48%，连续施用2年、3年时田间持水率随施炭量的增加呈先增后减的二次抛物线变化，均为C50处理达到最大，分别为36.20%、36.24%；3年的年径流量和年土壤侵蚀量随施炭量的增加均呈先减后增的二次抛物线变化，连续施加2年50t/hm2的生物炭减流效果和抗土壤侵蚀效果最优；连续3年施加生物炭均提高了大豆产量和水分利用效率，各年份产量和水分利用效率提高最大的分别为C75（21.8%、25.3%）、C50（33.3%、27.6%）、C50（24.1%、19.8%）；在不同施炭量和施用年限条件下，改进的TOPSIS模型能客观、清晰地描述土地生产力变化过程，并总结出生物炭施用模式，即连续施加2年50t/hm2的生物炭对土地生产能力的提升最优，其次是施加1年75t/hm2的生物炭。

摘要:为探讨生物炭配施沼液对土壤养分淋失的影响，通过室内土柱试验，采用三因素三水平正交试验方法，系统研究了生物炭添加量、淋溶强度、沼液施加量对土壤养分淋失及土壤养分垂直分布的影响规律。结果表明，土壤养分淋失主要集中在前8次，后期淋失量均维持在较低水平并趋于稳定。各因素对氨态氮、速效磷、速效钾淋失的影响由大到小依次为淋溶强度、生物炭添加量、沼液施加量，而对硝态氮淋失量的影响由大到小依次为生物炭添加量、沼液施加量、淋溶强度。添加生物炭能明显减少养分淋失，且添加生物炭的0~20cm深度土壤的养分明显高于未添加生物炭的20~40cm土壤，各因素对氨态氮、硝态氮、速效钾在土壤中的含量影响差异显著，而对速效磷的影响则无显著差异。

摘要:为评估双作物系数法计算干旱区部分覆膜滴灌条件下夏玉米蒸散量的可靠性，于2016—2017年在新疆阿克苏地区开展了夏玉米蒸散量测坑试验研究，试验根据定灌水周期（W1、W2、W3）和变灌水周期（W4、W5）共设置5个处理，并分别采用稳定碳同位素法和水量平衡法，对双作物系数模型计算的夏玉米蒸腾量和蒸散量进行了验证。结果表明，双作物系数法计算的蒸散量与水量平衡法测定的蒸散量呈现出较好的相关性，全生育期蒸散量模拟值与实测值的均方根误差在10mm左右。双作物系数法计算的蒸腾量与稳定碳同位素法测得的耗水量亦呈现出较好相关性，模拟值与实测值的均方根误差在20mm左右。通过回归系数（b）、一致性指数（d）及均方根误差〖JP3〗（RMSE）的分析，认为双作物系数法可以估算并区分局部覆膜滴灌条件下干旱区夏玉米蒸散量，且2016年和2017年夏玉米全生育期内估算土壤蒸发量分别占蒸散量的21.33%和23.97%，作物蒸腾量分别占蒸散量的78.67%和76.03%。

摘要:为研究不同耕作方式对稻麦轮作农田土壤碳氮固持和层化情况的影响，于2013年起在江苏省泰州市姜堰区河横生态农业科技示范园进行试验。试验设置了少耕秸秆还田（MT）、旋耕秸秆还田（RT）、翻耕秸秆还田（CT）、翻耕秸秆不还田（CT0）4种处理，分层采集各处理0～20cm土壤，测定土壤容重、有机碳和全氮含量，计算碳氮比、层化率、土壤有机碳和全氮储量（等质量法）。结果表明，MT、RT、CT分别提高0～5cm、5～10cm和10～20cm土壤的有机碳和全氮含量；10～20cm土壤碳氮比随着耕作强度提高而减小；MT显著提高有机碳和全氮含量层化率，0～5cm土层、10～20cm土层碳氮比层化率随着耕作强度增加而增加；MT提高了0～20cm土壤有机碳储量和0～10cm土壤全氮储量，但是0～20cm土壤氮储量不及RT和CT。秸秆还田提高0～20cm土壤有机碳、全氮含量、碳氮比，显著增加了有机碳和全氮储量，具有良好的碳氮固持效应，但对土壤有机碳和全氮含量层化率影响不显著。研究结果可为探寻有利于农田土壤碳氮库构建、提高土壤肥力的耕作方式提供理论依据。

摘要:为探明生物炭与化肥互作对土壤含水率与番茄产量的影响，设置5个生物炭水平：0t/hm2（B1）、10t/hm2（B2）、20t/hm2（B3）、40t/hm2（B4）、60t/hm2（B5），2个化肥水平：中肥（F1）和低肥（F2），进行大田试验。结果表明：0~20cm土层土壤含水率均随生物炭施用量增加呈增大趋势；番茄生长阶段，0~20cm高炭处理增幅显著，其中B4F1处理增幅达40%；20~40cm土壤含水率与0~20cm变化规律恰好相反，与对照相比，施炭处理土壤含水率均呈下降趋势，其中B4F1和B4F2含水率最低，为对照的70%。施加生物炭后土壤含水率变化幅度（Ka）和变异程度（Cv）减弱，同一深度土壤随着施炭量增加Ka和Cv均减小。与对照相比，较高施炭处理（B4F1、B4F2、B5F1、B5F2）变异系数Cv相对较小。随着番茄生长，土壤含水率在垂直剖面影响表现为较高施炭量（B4F1、B4F2、B5F1、B5F2）能有效保持耕作层有效水分，与对照相比差异显著。随着施炭量增加，番茄产量增幅呈现先升高、后降低的趋势，且均高于对照。B4F1、B4F2、B5F1、B5F2分别增加46.34%、58.61%、49.63%和39.18%，其中B4F2产量最高。同一施炭处理、不同施肥处理间差异不显著。研究成果可为内蒙古半干旱地区农业生产提供依据。

摘要:酸性离子液体具有催化活性高、选择性好、对设备腐蚀小、易于回收利用等优点，可代替浓硫酸合成乙酰丙酸酯。制备了8种酸性离子液体，其中阳离子分别是咪唑、吡啶、季铵盐类，阴离子分别是无机酸和有机酸类，利用1H NMR和13C NMR表征了离子液体结构，热重分析了各离子液体热稳定性，Hammett指示剂结合紫外光谱法比较了不同离子液体的Brnsted酸性，并探讨了利用碳水化合物醇解的催化效应。结果表明，8种离子液体醇解催化反应中，\[BmimSO3H\]HSO4表现出最高的催化活性，且对乙酰丙酸乙酯（EL）有最高的选择性，各离子液体催化合成产物EL的活性与其Brnsted酸性密切相关。利用此催化剂讨论反应底物、醇解温度、催化剂用量对合成EL的影响，结果表明，果糖具有最高的反应活性，以葡萄糖为底物，催化剂用量2mmol，醇解温度170℃，时间60min，EL的最高摩尔产率可达56.79%，另外，催化剂重复利用5次仍保持较高的回收率和催化活性。说明\[BmimSO3H\]HSO4在催化碳水化合物醇解合成EL过程中结构性质稳定，表现出较优的催化转化效率。

摘要:高含水率是牛粪现有处理方式的限制性因素之一。水热炭化技术不受牛粪高含水率的限制，是安全处置与资源化利用牛粪的极具潜力的技术措施之一。将新鲜牛粪在190℃和260℃下水热炭化处理不同时间(1、6、12h)，收集并测定生物炭性质，并用熵权TOPSIS模型评价其农学应用价值。结果表明，牛粪生物炭理化性质因炭化温度和时间而异。炭化温度从190℃升高到260℃，反应时间由1h延长至12h，牛粪生物炭碳、全磷、全钾含量分别增加17.88%、39.06%和85.19%，而产率、氢与碳原子比、氧与碳原子比、氧氮与碳原子比、铵态氮含量、交换态磷含量和交换态钾含量则分别降低26.65%、24.00%、68.42%、64.29%、98.91%、89.26%和42.30%，炭化程度显著提高。牛粪生物炭红外谱图官能团吸收峰位置变化较小，随着炭化温度升高和时间延长，含氧官能团吸收峰强度降低，金属-卤素化合物吸收峰强度增加。提高炭化温度，延长反应时间，牛粪生物炭表面电荷量及其pH值依变性减弱，比孔容和比表面积也降低。整体而言，炭化温度对牛粪生物炭性质影响大于反应时间。低温短时间处理制备牛粪生物炭的农学应用潜力较大，更适宜作为土壤调理剂。

摘要:以小麦秸秆和烟煤为研究对象，基于同步热分析技术，研究了小麦秸秆掺混质量分数为100%、60%、40%、20%、10%和0的动态燃烧特性，并优化了小麦秸秆与烟煤的掺混比例。研究结果表明，烟煤燃料比远大于小麦秸秆，说明烟煤更利于燃烧。从灰分特性分析，混燃有利于降低秸秆积灰和结渣风险。从混燃的燃烧速率(DTG)曲线可以看出，随着小麦秸秆质量分数降低，挥发分阶段燃烧速率由2079%/min逐渐降低为208%/min。小麦秸秆固定碳燃烧阶段最大速率(4033%/min)出现在419℃。由于烟煤质量比例的增加，混合燃料热稳定性提高，固定碳燃烧阶段逐渐向高温方向移动至525℃，并在过渡阶段出现2个燃烧峰。着火温度随着秸秆添加比例的降低逐渐升高，秸秆质量分数大于20%的着火温度区间为260~268℃，此时着火性能相比小麦秸秆并无显著下降。随着秸秆比例降低，燃尽温度则由520℃缓慢上升至596℃。从综合燃烧特征指数(SN)分析，在秸秆质量分数不小于40%时，SN大于3.60×10-7%2/(K3·min2)，此时混燃组合可保证较好的燃烧特性。由差时扫描量热(DSC)数据分析可知，小麦秸秆质量分数为40%时，整体放热量为单独烟煤的84.14%。在提高整体放热量并保证较好燃烧特性的原则下，与烟煤掺混的小麦秸秆添加40%为较优比例。

摘要:为了有效指导工厂化水产养殖，提高水产养殖过程中水体温度预测的精度和稳定性，在分析水体温度影响因素的基础上，提出基于经验模态分解（EMD）、改进遗传算法（IGA）和改进极限学习机（SELM）相结合的水温预测模型（EMD-IGA-SELM）。首先，通过综合天气指数的计算完成异常和缺失数据的校正；利用皮尔森相关分析计算各影响因子与水温之间的相关度，从而确定预测模型的输入输出量；选择Softplus函数代替Sigmoid函数组成SELM，并引入混沌序列改进标准遗传算法，获得SELM的最佳初始权值和阈值；最后，采用EMD方法将原始水温时序数据进行多尺度分解，在各分量中对IGA-SELM训练建模，并叠加求和各分量预测值，从而完成水温序列的预测。将EMD-ELM和GA-BP模型的预测结果与EMD-IGA-SELM进行对比，结果表明，EMD-IGA-SELM取得了较好的预测精度，评价指标平均绝对误差、平均绝对百分比误差和均方根误差分别为0.1233℃、0.0043和0.1478℃，能够满足水产养殖的生产需要，可为池塘水质管理和调控提供决策支持。

摘要:为了验证所提出的一种保温、高效且运行成本低的雏鸡舍通风方式，依照热平衡原理，采用留温新风换气系统对雏鸡舍进行通风试验。对安装留温新风换气系统的雏鸡舍进行温湿度、显热交换效率和雏鸡生长性能监测，并且对留温新风换气机进行回收成本分析。试验表明：试验组与对照组的每周温湿度均可达到要求，在第4周时，试验组的空气温度和相对湿度极显著低于对照组（P<0.01）；试验组的二氧化碳质量浓度、氨气质量浓度、PM2.5质量和PM10质量浓度均极显著低于对照组（P<0.01），试验组的空气质量和通风效果均优于对照组；留温新风换气机的显热交换效率在夜间（19:00—次日07:00）平均达到80%；两栋鸡舍的雏鸡生长性能无显著性差异（P>0.05）；从热回收效果来看，测试期间室外温度为-8~8℃时，回收成本时间为80d左右。当室外温度低于19℃时，留温新风换气机可平衡热回收效率及通风需求的关系，能够满足畜禽舍通风量及节能的需求。

摘要:为了解决苹果果梗/花萼与伤痕在线识别的问题，利用自行设计的机器视觉检测系统在线采集苹果图像，通过自动分割合成算法将3个不同运动状态下的图像进行合成，使得合成后图像可以包含苹果的整个表面。再利用感兴趣区域提取算法提取出苹果合成图像中的果梗/花萼和伤痕部分。通过分析早期伤痕、中期伤痕和后期伤痕的纹理特征和边缘梯度特征，得出纹理特征适用于早中期伤痕与果梗/花萼的检测，而由于后期伤痕的褐变严重且多已出现凹陷，其纹理特征与果梗/花萼相似，故通过提取后期伤痕和果梗/花萼的边缘梯度特征值用于两者的区分。从SVM的建模结果来看，对于早中期伤痕，模型的总体判别正确率为97%，而后期伤痕的总体判别正确率为96%，并利用所得到的模型设计了用于果梗/花萼与伤痕区分的总体算法。最终通过80个带有不同种类伤痕的样本验证总体算法的正确率为95%，验证试验结果表明该算法可实现对果梗/花萼与伤痕的在线识别。

摘要:目前，时间温度指示器匹配方法多依赖于参数耦合、相关性分析、实际物流过程的调试验证等方法，鲜有从匹配机理出发，在反应进度上剖析时间温度指示器的匹配要求和规律。本文在多级反应动力学模型的基础上，以保持时间温度指示器与待测农产品的反应进度一致性作为目标，建立了时间温度指示器匹配的理论和方法，并通过理论推导和实证模型验证了时间温度指示器与待测农产品之间匹配的条件。当指示器与待测农产品服从任意多级反应动力学模型的匹配条件（二者在任意合理的恒温条件下的有效反应时间相等或二者等量线重合）时，即可使用该指示器预测对应农产品的品质变化和货架期，此时二者的反应速率函数存在一定比例关系。借助该方法推导出可以精准指示科瑞森无核葡萄硬度的不同级反应动力学方程，证明了该方法的可行性。

摘要:为研究大麦籽粒在收获、脱粒、贮藏及运输等作业过程的机械损伤，对大麦籽粒进行加载压缩试验和有限元力学仿真。针对目前非规则形状农业物料常规建模方法将其近似处理为规则体，存在测量难度高、数据误差大、仿真精度低等问题，提出了一种基于三维激光扫描的大麦籽粒建模及其力学特性研究方法。以5种含水率、3种加载方式的大麦籽粒为研究对象，利用万能材料试验机对其弹性模量、破碎负载等力学参数进行了测定，结果分别是：大麦籽粒的弹性模量为87.39～167.84MPa，破碎负载为70.40～157.32N，屈服强度为0.85～2.12MPa，最大应变为0.26%～1.15%。结果表明：随着含水率的增加，3种加载方式下大麦籽粒的弹性模量、破碎负载和屈服强度均明显下降；相同含水率条件下，侧放加载时破碎负载最大，立放加载时破碎负载最小。基于三维激光扫描技术获取了大麦籽粒点云数据，利用Geomagic Studio和Pro/E对其进行点云处理、去噪和逆向建模，得到与真实大麦籽粒形态高度相近的几何模型并进行有限元力学仿真。对比3种加载方式下的试验值和仿真值，两者最大偏差为7.2%，表明了基于三维激光扫描的大麦籽粒建模方法的有效性和精确性。

摘要:为实现拖拉机动力传动系统的最优化匹配，提高整机动力性和燃油经济性，提出一种基于改进非支配排序遗传算法（Nondominated sorting genetic algorithmⅡ，NSGA-Ⅱ）的拖拉机传动系统匹配优化方法。该方法引入正态分布交叉算子，在保证解集质量的基础上，扩大空间搜索范围，同时加入差分进化变异算子，抽取其中的差分向量与NSGA-Ⅱ算法结合，从而避免算法陷入局部最优，改善种群分布性。随后，以变速箱各挡传动比为输入变量，以驱动功率损失率和比燃油消耗损失率均最低为优化目标，通过分析拖拉机设计理论车速、传动比公比、驱动附着力限制等约束条件，建立了变速箱传动比匹配优化模型，利用改进算法对拖拉机变速箱传动比进行优化，并与原NSGA-Ⅱ算法及加权遗传算法进行对比。分析结果表明，改进NSGA-Ⅱ算法求得的解集分布评价指标SP优于原NSGA-Ⅱ算法，表明Pareto最优解分布更均匀，且更接近测试函数的真实Pareto前沿。经本文算法优化后，理论上拖拉机驱动功率损失率和比燃油消耗损失率分别降低了41.62%和62.8%，运输挡头挡爬坡度可提高2.35%，整机综合性能得到明显改善，且优化效果均优于对比算法，验证了本文方法的有效性，可为拖拉机传动系统设计与优化提供一定参考。

摘要:常规的农用作业装备很难适应坡地作业环境，为了使作业车身在坡地作业时保持水平，以主动平衡系统作为研究对象，开发了主动平衡试验平台及控制系统。基于SimMechanics与SimHdraulics模块建立了机-电-液多物理域仿真模型；针对双作用非对称式液压油缸推程与回程运动的不同特性，采用双通道式PID控制策略进行控制，分别对液压油缸跟随响应、位移误差变化、速度阶跃响应与平台双轴倾角进行仿真分析。仿真表明，双通道PID控制下最大跟随误差为1.90mm，响应时间为0.228s，极限状态下平衡时间为2.98s。与单通道PID控制相比，其最大控制误差降低49.3%，响应速度提高了45.8%。在实验室模拟8种不同坡度，对主动平衡试验平台进行响应时间和平衡效果测试，系统响应时间为0.328s；随着坡度的增加，试验平台调平最大误差为1.14°，最大均方根误差为0.299°，主动平衡试验平台及控制系统达到了设计要求。

摘要:针对大型拖拉机在耕地时封闭驾驶室内可吸入颗粒物PM10质量浓度(25770μg/m3)超标的问题，选取不同的空气净化方式(内循环、外循环空调净化器和外置净化器)，对PM浓度微分方程进行了数值仿真分析，仿真结果表明安装空气净化装置能明显降低驾驶室内可吸入颗粒物的浓度。首先应用质量守恒定律推导了PM浓度变化模型和空调净化模型，随后采用美国IAQx11-PM软件进行了不同净化方式和不同净化率的仿真分析。仿真结果表明，内循环和外循环方式的综合相对净化率分别为92.78%和96.13%，明显降低了驾驶室内PM10和PM2.5浓度，满足国际人体健康标准的要求；而且外循环净化方式的PM10和PM2.5质量浓度能维持在800μg/m3以下，净化效果最优。外置净化器平均净化率为48%~66%，虽然净化效果比较明显，但不能满足国际人体健康标准的要求。各净化方式的PM10和PM.2.5浓度变化曲线表明封闭驾驶室内的PM10和PM2.5浓度最后可以达到一个稳定值，并且内循环和外循环的曲线(约为1h)先于外置净化器曲线达到稳定值。1h时采用外循环、内循环、外置净化器和无净化〖JP3〗器时的人体累计PM10吸入量分别为382、832、1820、2040μg；人体累计PM2.5吸入量分别为321、585、1290、1440μg。〖JP〗人体累计PM10和PM2.5吸入量曲线均呈直线式增长，并且未安装空气净化装置的人体PM累计吸入量曲线的增长率明显快于配有空气净化装置的驾驶室(内外循环下的增长率最低)。驾驶室空调系统应采用将温度调节装置和空气净化器一体化的HVAC空调设计法。

摘要:为避免机器人运动学参数辨识过程中，测量坐标系与机器人基坐标系之间繁琐的坐标变换，首先利用关节旋量的空间几何特性，提出了基于伴随变换的距离误差模型。其次，针对距离误差模型中可辨识参数的冗余性，通过辨识雅可比矩阵的零空间分析，确定了可辨识参数的数目与误差测量方式之间的关系。确定了绕对应关节旋转的测量方式和相对初始位形的测量方式下可辨识参数的数目。最后，对KUKA youBot机器人的运动学参数辨识进行了实验研究，实验结果验证了距离误差模型的有效性和参数冗余性分析的正确性。

摘要:随着航天领域的不断发展，航天器搭载的高精密仪器对振动环境的要求更加严格。本文针对航天器微振动的主动控制进行了分析。首先，根据隔振要求的不同，分别建立了单轴隔振器的扰动位移传递和干扰力传递的开环传递函数以及基于力反馈的闭环传递函数；然后，以扰动位移抑制为例通过理论推导分析了基于力反馈PI控制与线性自抗扰控制的主动隔振效果，并讨论了巴特沃斯滤波器对主动隔振系统的影响。最后，搭建了单轴主动隔振实验平台，验证了理论推导结果的正确性，LADRC控制可以在20~500Hz全频带取得较好的隔振效果。微振动的衰减率在低频段达10dB，在谐振频率和高频处达20dB。

摘要:微操作系统中柔顺微夹持机构作为执行端是完成微操作的关键部件。提出了一种新型柔顺微夹持机构，利用虚功原理建立了该微夹持机构的伪刚体模型，推导了微夹持机构的位移方程，得到了该微夹持机构的输入位移与输出位移以及驱动力与输出位移关系。建立了该微夹持机构的三维模型，并在ANSYS软件中进行仿真，将仿真结果与理论结果进行比较，验证理论模型的准确性。最终加工了该微夹持机构并进行了实验，将实验数据与理论值、仿真值进行对比，进一步验证了理论模型的准确性。

摘要:研究重力场作用下3-R[TXX-]RS并联机构半解析静刚度建模方法。建模中同时考虑运动部件重力和末端外载荷对关节反力的影响，以及支链分布重力和所有构件/铰链弹性对关节变形的影响，并基于各部件在关节空间中的刚度模型建立机构末端静刚度模型。通过算例得到3-R[TXX-]RS并联机构末端静刚度和重力引起的末端变形在工作空间的分布规律；通过研究各构件刚度和重力分别对末端静刚度和变形的影响，得出为实现轻质高刚的结构设计应从球副和转动副刚度相匹配、主动臂和从动臂的驱动和约束刚度相匹配以及动平台轻量化设计等方面入手。

摘要:显隐混合方法是分析复杂精细结构动力学问题的经典方法。此类方法处理不同分区边界数据时常涉及插值过程，易造成计算不稳定，同时单一的时间步长会造成计算资源的浪费。基于多重边界网格,提出一种改进的显隐混合异步长计算方法。该方法采用节点分割将有限元模型划分为显式与隐式分区，不同分区采用兼容格式的预测校正Newmark积分格式。多重网格使得显式分区预测波形在边界重叠网格完整传递，显式分区节点数据直接求解。隐式分区采用稀疏存储行压缩CRS格式，节点数据由稀疏直接求解器求出。显式与隐式分区串行交替高效求解。数值算例表明，相比于显隐混合固定界面边界数据插值方法，本文方法精度较高，且进一步降低了动力学分析的计算时间。

摘要:基于方位特征(POC)集方程的并联机构型综合方法，给出了可实现两平移两转动（2T2R）并联机构(Parallel mechanism，PM)的型综合过程和方法，包括基于拓扑等效替代的复杂支路综合方法、支路几何装配条件的判定方法及驱动副的判定方法等，得到了15种2T2R构型，其中10种为新构型；对这些构型按支路结构和动平台数目进行分类，并进行拓扑特征分析，得到其所包含的AKC（Assure 运动链）(包括独立回路数、耦合度）、自由度类型和运动解耦性。本文综合出的构型结构较为简单、易于装配，具有一定的实用价值。

摘要:传统的压力控制回路中，动力元件都采用传统的单作用泵。当回路只用一个泵提供压力时，压力控制回路无法满足系统对多个流量的需求。而多泵和多速马达是基于双定子理论所设计的一种液压元件，可实现一个泵（马达）的多输出。当代替传统单作用泵和单作用马达用于传统液压回路中时，此时的液压回路就是一种新型的液压回路。由于元件的特殊性，使系统可满足多输出、多功率的需求。新型液压回路减少了很多控制元件，所以在实现与传统液压回路相同功能时，新型液压回路可节约很大的能量。多泵多马达调压系统的实验结果表明，由于泄漏原因，导致泵随压力增加，实测流量减少；双定子泵的容积效率随着压力的增大而减小，机械效率和总效率随之增大而增大。尽管由于一些不可控因素导致的误差，但也证明了回路的可行性和元件的原理正确性。