摘要:我国谷物联合收获机普遍存在作业性能和效率难以兼顾、适应性不强、信息化智能化程度较低等问题，清选装置作为联合收获机最核心的工作部件之一，直接影响着整机的作业性能。如何提高清选装置的性能和效率是现阶段谷物联合收获机技术发展的重点和难点。因此，本文从清选装置结构、清选装置内部气流场和物料运动及清选装置智能化技术等方面综述了国内外谷物联合收获机清选技术与装置的研究进展，分析阐述了联合收获机清选装置的发展趋势，以期进一步提高我国联合收获机清选装置的工作性能、作业效率和适应性。

摘要:为提高丘陵山地拖拉机自动调平控制系统性能，基于已开发的丘陵山地拖拉机姿态调整机构，提出了利用双闭环模糊PID算法调整车轮摆动角度的自动调平控制方法。首先，建立被控对象状态空间模型，并基于该模型设计了双闭环模糊PID控制算法。然后，对自动调平控制系统进行仿真分析，结果表明，在使用相同PID参数条件下，双闭环模糊PID控制比双闭环PID控制性能更优，可有效减少超调量和调平时间。最后，开展了静态和动态试验验证，结果表明，采用所提出的自动调平双闭环模糊PID控制方法，在15°坡地上调平时间为12.5s，调平误差小于0.5°，且无超调现象，左右两后轮摆角绝对值差在±1°以内；同时，以1.98km/h的速度行驶在高低起伏的恶劣工作环境下，车身倾斜角可控制在±3°范围内，左右摆动机构摆动角度绝对值差在±5°范围内，相比于双闭环PID控制效果更优。

摘要:为了提高猕猴桃采摘机器人的工作效率和对猕猴桃复杂生长环境的适应性，识别广域复杂环境下相互遮挡的猕猴桃目标，采用Im-AlexNet为特征提取层的Faster R-CNN目标检测算法，通过迁移学习微调AlexNet网络，修改全连接层L6、L7的节点数为768和256，以解决晴天（白天逆光、侧逆光）、阴天及夜间补光条件下的广域复杂环境中猕猴桃因枝叶遮挡或部分果实重叠遮挡所导致的识别精度较低等问题。采集广域复杂环境中晴天逆光、晴天侧逆光、阴天和夜间补光条件下存在遮挡情况的4类样本图像共1823幅，建立试验样本数据库进行训练并测试。试验结果表明：该方法对晴天逆光、晴天侧逆光、阴天和夜间补光条件下存在遮挡情况的图像识别精度为96.00%，单幅图像识别时间约为1s。在相同数据集下，Im-AlexNet网络识别精度比LeNet、AlexNet和VGG16 3种网络识别精度的平均值高出5.74个百分点。说明该算法能够降低猕猴桃果实漏识别率和误识别率，提高了识别精度。该算法能够应用于猕猴桃采摘机器人对广域复杂环境下枝叶遮挡或部分果实重叠遮挡的准确识别。

摘要:针对荞麦剥壳时不能随原料种类变化而适时调整砂盘间隙和转速的问题，提出一种基于机器视觉的荞麦剥壳性能参数在线检测方法，为荞麦剥壳机自适应最优控制提供数据反馈。采集快速滑落的荞麦剥出物图像，使用带二阶拉普拉斯修正项的边缘自适应插值算法对图像插值重建；对重建的浅蓝色背景荞麦剥出物图像N(B-R)灰度变换之后进行背景分割；生成距离骨架图像并对其邻域极大值滤波提取种子点，使用分水岭算法对种子点标记后的距离图像进行粘连分割；采用交互式方法标注已粘连分割的荞麦籽粒，然后使用已标注的荞麦籽粒训练BP神经网络。在线试验中，处理和识别一幅包含897个籽粒的1824像素×1368像素图像耗时4.79s。未剥壳荞麦、整米和碎米的正确识别率分别为99.7%、97.2%和92.6%。结果表明，本文在线检测方法得到的出米率能够反映荞麦剥壳机组的剥壳性能，可为荞麦剥壳加工的自适应最优控制和智能化提供有效基础数据。

摘要:耕作机具的土壤扰动行为密切联系土壤失效机理与耕作效应，是优化耕作系统的重要依据。本研究通过土壤耕作原位综合测试平台开展单铲深松试验，从5个方位录制深松视频，同时配合使用微地貌测试、耕作阻力测试、EDEM仿真、深松扰动剖面土壤紧实度测试和深松理论检验，探究深松铲入土角α和耕深D对水稻土深松扰动过程、土壤失效机理及深松效应的影响。结果表明，摄像法提取的纵向碎土距离R、扰动宽度W及抬土高度H与α和D显著相关，可用于水稻土深松扰动行为的定量表述。摄像法显示水稻土难以脆性断裂，铲两侧发生非对称性土壤剪切失效。土壤沿曲柄攀升，抬土高度H随α增大，随D减小，表明深松铲的设计参数和作业参数同时影响抬土能力。R随对应耕深范围内铲的纵向水平长度L线性增加，W随α线性增加。地表平整度S和扰动宽度W均在耕深20cm时最大。深松土壤扰动行为的EDEM仿真从微观层面再现了摄像法记录的非对称性失效、侧向挤压失效和深松新月形失效现象，表明该离散元模型用于解析水稻土深松力学的科学性。EDEM仿真进一步显示出应力集中区沿铲尖与铲柄破土刃周期性上下移动，同时也对铲下方底层土造成挤压。深松扰动剖面土壤紧实度等值线图验证了仿真过程中铲尖下方形成的土壤压实带，并直观展示出耕深30cm时，犁底层土壤因侧向挤压流变形成的沟槽状紧实壁面。本文结合田间原位摄像法的多参数测试研究可为深松铲和耕作系统的优化提供依据。

摘要:为了提高油菜钵苗移栽效率与质量，设计了一种适合厢面开沟槽水平推苗移栽的栽植机构。为了分析和优化该机构的结构参数，建立了数学模型和运动学方程，并编写了基于Matlab的人机交互式程序。结合油菜钵苗水平推苗移栽的农艺要求，探讨了栽植机构运动轨迹与幼苗移栽直立度合格率的关系。研究了水平推苗移栽的运动机理，优选了栽植机构杆件长度、安装位置和初始角度等参数，并根据该参数设计了油菜钵苗幼苗移栽试验装置。进行了栽植机构运动静、动轨迹验证试验和栽苗试验，轨迹验证试验表明，样机实际运动规律符合仿真设计要求，栽苗试验表明，在行驶速度0.4~0.6m/s、栽植机构循环频率在1~1.5Hz之间，移栽株距0.2~0.3m，移栽深度0.04~0.06m时，水平推苗栽植合格率不低于90%，说明水平推苗移栽满足油菜钵苗移栽要求。

摘要:为了提高蔬菜钵苗取苗机械化程度和取苗效率，设计了一种探出取推钵式蔬菜钵苗取苗机构，可实现快速取推钵动作。以大果哈椒钵苗作为取苗对象，分析了取苗机构的工作原理，建立了机构运动学模型，确立其优化目标，运用Visual Basic 6.0开发可视化辅助分析软件，优化得出满足要求的最佳参数，形成相应的理论轨迹。建立三维模型，对模型进行虚拟仿真设计，得出仿真轨迹。采用3D打印技术进行试验样机制造，运用高速摄影技术提取试验样机实际工作轨迹，验证了实际轨迹与理论轨迹、仿真轨迹的一致性。试验测得实际取苗针最大入钵力，运用相似理论原理，推算出试验样机最大入钵力，并得到钵土最佳基质比为0.4，进行试验样机取苗试验，取苗成功率为96.87%，满足蔬菜钵苗取苗要求，验证了机构设计的正确性与可行性。

摘要:针对菠菜有序收获夹持输送过程中极易出现挤压损伤的问题，基于菠菜植株的流变特性对夹持输送过程中工作参数对损伤的影响进行了研究。首先提出了一种菠菜夹持输送装置，阐述其工作原理和机械结构，分析了浮动夹持机构与菠菜植株的互作关系；通过Burgers粘弹性模型构建了菠菜植株夹持输送作用下的流变本构方程，利用菠菜植株的蠕变试验，确定流变本构方程系数；在不考虑弹性变形和粘塑性变形前提下求得菠菜塑性变形表达式，并将菠菜塑性变形量作为衡量菠菜机械损伤程度的评价指标；选择对损伤影响较大的夹持轮当量弹性系数和输送速度，分析其对菠菜塑性变形量的影响，得到最小塑性变形下的作业条件；选取输送速度和当量弹性系数三水平的5组参数组合进行分析研究，得到不同参数组合下的夹持输送过程中夹持力与时间的关系方程，以菠菜最小塑性变形量为目标，实现低损伤收获。为了验证用菠菜流变特性分析工作参数对菠菜损伤影响的可行性，进行了夹持输送试验，试验结果表明：当输送速度为25mm/s、当量弹性系数为2N/mm时，输送成功率为93.3%，菠菜损伤率为6.7%，夹持输送效果较好。

摘要:针对我国全自动蔬菜移栽机取苗、投苗机构复杂等问题，设计了一种蔬菜移栽机气吹振动复合式取苗机构及其配套苗盘。设计的取苗机构主要由送苗装置、振动装置和气吹装置等组成，各部分配合完成自动取苗、投苗工作。构建了振动过程中苗盘与钵苗的动力学模型，通过分析钵苗取苗条件，求解出振动过程中影响取苗成功率的3个主要参数：振动频率、振幅以及钵苗基质含水率。综合考虑振动与气吹相结合的取苗方式，以取苗成功率、基质破损率作为取苗效果评价指标，选取钵苗基质含水率、振动器振动频率、吹气气压为试验因素，进行多目标正交试验。试验结果表明：在给定因素水平下，当钵苗含水率为55%、振动器振动频率为36Hz、吹气气压为0.45MPa时，取苗效果最佳，此时取苗成功率为92%，基质破损率为3.46%。

摘要:针对西北旱区玉米铺膜种植特点，为提高气吸式玉米滚轮播种器的排种性能，利用弹性橡胶对气吸式排种器的吸种盘进行了结构改进。对吸种盘吸种过程进行受力分析，得到影响吸种能力的3个因素：吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径。基于自制的弹性气吸嘴式玉米滚轮排种器试验台，根据响应曲面法的Central Composite Design试验设计原理，以播种机吸种盘转速、气吸室负压、吸种盘上吸种垫吸孔直径为因素，以单粒合格指数为主要评价指标，兼顾重播指数和漏播指数，对台架试验结果进行多元回归拟合和方差分析。结果表明，单粒合格指数、重播指数的2个回归模型可靠；气吸室负压对单粒合格指数影响极显著，气吸室负压和吸种盘上的吸种垫吸孔直径对重播指数影响极显著。由参数优化结果可知：当播种机吸种盘转速20r/min、气吸室负压5kPa、吸种盘上的吸种垫吸孔直径4mm时，单粒合格指数为95.54%，漏播指数为0.50%，重播指数为3.96%。在同等条件下田间试验得到的单粒合格指数为96.3%、漏播指数为1.3%、重播指数为2.4%，优化达到预期的效果。

摘要:为探究地面低容量仿形喷雾技术在茶园植保作业中的适应性，以自主设计的茶园低容量仿形喷雾轨道式测试系统为喷雾载体，通过正交试验方法对茶园地面低容量喷雾的雾滴沉积性能进行了试验研究。阐述分析了喷雾测试系统的结构及控制电路，依据解析法确定了喷头安装参数；以雾滴沉积密度、沉积均匀性为主要喷雾指标，探究了喷雾高度、喷施方向、风扇转速、喷头类型和冠层梯度对茶树低容量喷雾时液滴沉积的影响。田间试验结果表明：茶树冠层梯度对雾滴沉积密度有显著性影响，其雾滴数量在冠层上、中、下部依次减少，冠层上部雾滴个数明显多于中、下部，中、下部雾滴数量没有显著性差异；喷雾高度与雾滴沉积数量呈负相关，且喷雾高度30cm时的雾滴个数明显多于50cm时的雾滴数量，而40cm高度与30、50cm时的雾滴数量无显著性差异。喷施方向、冠层梯度对雾滴分布均匀性有显著性影响，喷施方向45°时，其变异系数均值为0610，显著大于0°、15°、30°时的变异系数，雾滴分布均匀性最差，而0°、15°、30°时变异系数无显著性差异；不同冠层梯度上的雾滴分布均匀性差异显著，其中冠层上部雾滴分布最均匀，而冠层中部雾滴分布均匀性最差。与常规喷雾相比，低容量喷雾的雾滴沉积量整体偏小；冠层梯度对雾滴沉积量有显著性影响，其中冠层上部沉积量均值为0.608μL/cm2，显著大于中、下部沉积量，而中、下部雾滴沉积量差异不显著；喷施方向0°时，其雾滴沉积量均值最大，显著大于沉积量最小的45°方向。茶树低容量喷雾时，雾滴平均沉积密度均大于26个/cm2，冠层顶部变异系数均不大于标准中规定的0.5，满足国家标准中农药喷雾机喷洒质量要求。

摘要:针对目前无人机喷施规划并未达到能量利用率最大化的问题，以总航程最短、有效载荷和安全作业为作业目标，研究了一种基于能量优化的无人机喷施规划组合算法。利用栅格法对工作区域进行划分，得到全覆盖航线后，通过设置补给点，合理地分配各架次的返航点和有效载荷，从航线和载荷上降低无人机的能量消耗率，提高了作业效率。所设计的配套地面站软件对算法进行仿真，结果表明，在同等作业条件下，采用本组合算法进行无人机喷施规划，相比于传统以药液或能量耗尽为返航依据、偶有迫降或坠机危险的喷施规划，航程规划得到的能量节省率达16.25%，载荷规划得到的能量节省率为18.92%。田间对比试验表明，经过算法规划的作业比未经算法规划的作业节省了2725m的返航航程，航程节省率为23.7%；节省载荷1L，载荷节省率为16.7%。本组合算法能保证无人机在能量满足安全条件的情况下进行作业，证实了算法的节能性和安全性。

摘要:植保无人机的惯导数据输出频率最高可达8kHz，而常用GPS输出频率最高只有10Hz，会导致位置估计器的数据源之间存在延时问题。为此设计了一种处理延时测量值的变结构线性滚动时域估计器(Variable structure linear-Moving horizon estimator, VSL-MHE)。首先将多传感器测量数据进行序列化；然后通过线性索引来确定排列项中无数据的坐标，根据该坐标对代价函数中权重矩阵进行更新，从而改变估计器结构；最后通过VSL-MHE估计植保无人机位置。在室内测试中，通过OptiTrack向植保无人机发送模拟GPS信号，输出频率范围为2~20Hz。将VSL-MHE估计的位置、MHE估计的位置和循环迭代扩展卡尔曼滤波器(Circular iterated extended Kalman filter, CIEKF)估计的位置分别与OptiTrack获取的精确位置做对比，结果表明，VSL-MHE的位置最大偏差小于CIEKF和MHE的位置最大偏差。在室外40m×30m范围的飞行测试中，VSL-MHE的航线位置最大偏差小于CIEKF和MHE的位置最大偏差，验证了该算法的有效性。

摘要:为提高大田施肥精度和水肥利用效率，进一步促进灌溉施肥技术在大田中的应用，设计了大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机并进行样机试验。首先，对一体机的移动式行走架、精量配肥装置和首部枢纽装置进行机械设计。其次，基于作物不同生长期所需水肥量，结合实时测定土壤墒情信息，设计3段式全自动灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态计算方法；建立母液浓度动态调控数学模型，针对不同类型颗粒肥溶解时间差异问题，设计一种含Smith预估器的PID切换控制方法快速稳定母液浓度，并通过Simulink对控制方法进行仿真验证；在此基础上，设计并实现一体机的中央控制系统，集成灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态调控方法，实现全自动灌溉施肥功能和母液浓度精准调控；最后，在大田环境中对试制样机开展灌溉施肥试验，测定注肥口电导率（EC）响应曲线并进行分析，结果表明：EC响应曲线呈3段式变化，表明一体机能够按设计的时间分配模型对大田作物进行全自动作业；施肥阶段EC值平稳，误差波动幅度小，过渡时间短、坡度陡、超调量小，表明针对不同类型的颗粒肥，提出的切换控制方法可以快速稳定母液浓度。

摘要:进水池是泵站工程的重要组成部分，其流态及水力特性对水泵性能有着重要的影响，不良的流态往往伴随着涡旋等水力现象的出现。采用流体体积(VOF)方法及大涡模拟(LES)对进水池中的流动和相关涡旋进行数值模拟，系统分析LES湍流模型所采用的网格，对网格进行收敛性验证，并将数值模拟结果与PIV实验结果进行比较，数值模拟结果与PIV实验结果吻合，说明本模拟方法可以用来进一步深入探讨二阶湍流参数。通过LES模拟结果对进水池中表面涡和底涡的形成和演化的基本机制进行探讨，揭示了涡旋周围的各向异性湍流结构以及动量的传递过程。

摘要:为提高植被覆盖条件下卫星遥感对土壤含盐量的估测精度，以河套灌区解放闸灌域为研究区，以高分一号卫星影像为数据源，同步采集不同深度土壤含盐量，通过全子集筛选法（Best subset selection）分析不同波段和光谱指数对于不同深度土壤含盐量的敏感性，并采用人工神经网络（Artificial neural network，ANN）、支持向量机（Support vector machine，SVM）和分位数回归（Quantile regression，QR）3种方法，构建全子集筛选前后0~20cm、20~40cm、0~40cm、40~60cm、0~60cm等不同深度下的土壤含盐量反演模型。结果表明，B4、BI、SI1、SI3是0~20cm、0~40cm处土壤含盐量的敏感变量组合，B4、BI、NDVI为20~40cm、40~60cm、0~60cm处土壤含盐量的敏感变量组合；在各深度下，分位数回归模型的精度最高，模型的决定系数R2c1、R2v1均在0.4以上，均方根误差RMSEc1、RMSEv1均小于0.4%，SVM次之，ANN最差；在20~40cm深度下QR反演模型效果优于其他深度，为本文土壤含盐量估算的最优模型，其建模和验证的决定系数R2c1、R2v1分别为0.611和0.671，建模和验证均方根误差RMSEc1、RMSEv1分别为0.177%和0.160%。本研究可为卫星遥感大范围监测植被覆盖条件下土壤盐渍化程度提供参考。

摘要:为探测重金属铜污染胁迫对玉米叶片光谱的影响，判别玉米植株受铜污染胁迫的程度，在地面设置了11个梯度铜胁迫玉米盆栽实验，获取了玉米在出苗期、拔节期和出穗期的老叶光谱、叶绿素含量以及出穗期叶片铜含量，阐述了利用前3次谐波子信号振幅C1、C2与C3探测玉米叶片光谱弱畸变的机理，并选取出苗期、拔节期和出穗期玉米老叶光谱480~670nm与670~750nm两波段进行谐波分析，解析了前3次谐波子信号振幅C1、C2、C3与铜胁迫梯度间的规律。研究得出：出苗期，在Cu(100)到Cu(1200)梯度范围内，随铜胁迫程度增加，玉米老叶光谱在480~670nm与670~750nm两波段的谐波振幅C1逐渐增大，利用谐波振幅C1可以判别与区分玉米植株受铜胁迫程度；拔节期，在480~670nm与670~750nm两波段、所有设置胁迫梯度内，谐波振幅C1、C2、C3特征变化规律不明显；出穗期，从Cu(50)到Cu(1200)梯度范围内，除Cu(1000)外，在480~670nm波段的谐波子信号振幅C1随胁迫梯度增加而增大；玉米出苗期与出穗期是利用谐波子信号振幅特征进行铜胁迫程度判别与分析的最佳生长阶段。

摘要:为探讨LiDAR监测作物生物量的可行性和方法，以小麦为研究对象，通过田间试验获取关键生育期的小麦LiDAR点云高度指标和地上部生物量，基于幂函数回归与支持向量回归、利用十折交叉验证法分别进行特征选择和模型构建，选取各算法最优的全生育期小麦地上部生物量监测模型，并在测试集上对模型的预测能力进行检验与比较。结果表明：利用H95和生育期特征所构建的全生育期支持向量回归模型精度最高，训练集上决定系数R2达到0.814，测试集结果（R2=0.821，RMSE为1.730t/hm2，RRMSE为32.77%）表明，模型具有较好的准确性；利用Hmean所构建的全生育期幂函数回归模型决定系数R2达到0.809，测试集结果（R2=0.815，RMSE为1.760t/hm2，RRMSE为33.33%）也表明模型具有较好的准确性；高度指标估测小麦生物量具有先天局限性，所构建模型较适宜于监测小麦地上部生物量小于10t/hm2的情况，在超过10t/hm2的样本集上，95%的模型预测值被低估，RMSE呈指数增长；生育期特征有利于提升监测模型预测精度。

摘要:以视觉里程计技术恢复连续摄影序列图像位姿，并以恢复位姿的图像为基础构建样地调查系统。该系统通过对图像位姿尺度恢复、定义样地坐标系、标记立木等过程估计样地中立木位置及胸径。用相机对12块半径为7.5m的圆形样地进行连续摄影，获取有序图像序列，并使用构建的样地调查系统对图像序列进行处理，以获取样地中立木位置及胸径。实验结果表明，所有样地立木位置估计值x轴与y轴方向的偏差（BIAS）分别为0.04、-0.03m，均方根误差（RMSE）分别为0.21、0.17m；样地中立木胸径估计值的BIAS及RMSE分别为0.09cm（0.51%）和0.88cm（5.03%）。

摘要:针对柑橘黄龙病热空气处理存在能耗高、加热设备笨重、传热较慢等问题，提出了柑橘黄龙病远红外热处理方法。为解决远红外加热时柑橘树温差过大的问题，搭建了柑橘黄龙病热空气快速处理温度场分布特性试验平台，研究了远红外灯管组数量、单根灯管功率、加热时间、远红外灯与支架顶部距离对柑橘树温度场分布的影响，并对远红外加热影响因素进行优化。研究结果表明：远红外灯管组数量、单根灯管功率以及加热时间对柑橘树叶和枝干的温度场分布均有显著影响，远红外灯与支架顶部距离对树叶的温度场分布影响显著。试验优化后的参数为：远红外灯管组数量为3，单根灯管功率为1kW，加热时间为3min，远红外灯与支架顶部距离为10cm。在此条件下，树叶温度平均值为58.1℃，枝干温度平均值为43.1℃，整体温度平均值为52.3℃。在此参数下对柑橘黄龙病进行远红外热处理田间试验，病菌浓度平均降低34.4%。研究结果可为柑橘黄龙病规模化远红外热处理设备的优化设计提供参考。

摘要:为了快速提取苹果树冠层枝干三维点云数据，以不同生长时期苹果树冠层彩色点云数据为研究对象，提出了基于颜色取样的苹果树枝干点云数据提取方法。首先，提出了苹果树冠层彩色点云获取方法，利用Trimble TX8型地面三维激光扫描仪获取冠层点云数据，同轴全景摄像机获取彩色全景图，采用贴图方法着色点云数据；然后，提取全景图像苹果树冠层区域R、G、B颜色分量信息，根据其分布规律建立枝干部分自适应分割阈值，并根据颜色阈值删除冠层中非枝干部分彩色点云数据；最后，在Geomagic软件中经过封装—创建流形—编辑多边形—填充孔—光滑等一系列操作重建枝干三维模型。苹果树提取枝干点云数据实验结果表明，本文方法点云删除率为75.74%，相对于人工枝干点云数据提取，侧枝数量平均准确率为93.34%，效率提高200倍以上，大大缩短了冠层枝干三维重建时间。本研究成果可为有叶苹果树枝干动力学模型建立提供技术基础。

摘要:为提高形态表型检测速率，满足形态表型测量的标准化需求，以拟南芥为例，提出一种测量植物三维形态特征的方法，并建立植物时序生长方程和可视化模型，构建了一套经济实用、面向拟南芥生长过程的形态表型测量机器视觉系统。通过光学相机采集拟南芥植株的二维图像序列，利用运动中恢复结构算法生成三维点云；设计一种彩色标板，基于彩色标板的坐标系标准化方法，提取拟南芥植株的点云并标准化坐标系。与传统人工接触式测量值相比，该系统交互测量的拟南芥叶片宽度、长度、主茎长度、叶片面积、叶片间夹角的平均相对误差分别为9.83%、10.10%、1.07%、4.09%和4.37%。利用该系统采集哥伦比亚野生型拟南芥生命周期内的形态表型信息，拟合其数学生长模型，并使用Lstudio软件，将时序生长模型可视化表达。结果表明，植物固定、传感器移动的平台结构解决了传统传感器固定、植物移动方式导致的植物抖动从而影响三维重建效果的问题，可快速、准确、可靠地提取植物表型信息。基于彩色标板的点云坐标系标准化方法在每个单位时间都能够对拟南芥植物对象进行参数提取，与传统的人工接触式测量方法相比，效率高、速度快，可满足拟南芥的形态表型分析需要。

摘要:植物根系结构是其根系的空间构型，水稻根系结构表现出高度的多样性。为了探明水稻根系结构和分布规律，利用水培法开展试验，测定不同生长时期的根系三维空间坐标和形态参数，对水稻根系结构进行高精度的测量。统计分析所测试验数据，确定了根节点的初始位置、各级枝根的生长方向以及根系的生长函数。通过整合水稻根系的拓扑结构，量化其生物学特征，提出基于微分L-系统的水稻根系三维生长模型，以描述水稻根系生长规律，并检验该模型输出结果的精度。借助Visual C++和OpenGL标准图形库实现了水稻根系三维生长可视化模拟系统，直观再现了水稻根系动态的生长过程。对比分析表明，系统对总根长、根表面积和根体积的平均模拟拟合度分别为96.82%、95.86%和93.96%。

摘要:针对淡水鱼混合比例识别问题，以鳊鱼和鲫鱼为研究对象，通过水听器采集不同混合比例下的淡水鱼被动水声信号，利用butter函数进行信号预处理，分别提取短时平均能量、短时平均过零率、4层小波包分解频段能量、平均Mel频率倒谱系数、基于功率谱的主峰频率和主峰值等特征，构建特征向量，建立了基于主成分分析的支持向量机混合比例识别模型。分析了不同混合比例的淡水鱼水声信号之间的显著性差异，研究了主成分个数对模型识别率的影响。结果表明，平均Mel频率倒谱系数对淡水鱼混合比例识别效果最优，主成分个数为19时，平均识别正确率为96.43%，Kappa系数为0.96。

摘要:为了快速、准确地检测肉鸡体温，提出了一种红外热成像技术和深度学习相结合的肉鸡体温检测方法。以卷积神经网络为基础，建立肉鸡头部和腿部的感兴趣区域（Region of interest，ROI）识别模型，提取肉鸡头部和腿部的最高温度，结合环境温度、相对湿度和光照强度，分别构建了基于多元线性回归和基于BP神经网络的肉鸡翅下体温反演模型。试验结果表明，基于深度卷积神经网络（Convolutional neural networks,CNNs）的感兴趣区域识别模型在测试集上的查准率和查全率分别为96.77%和100%，基于多元线性回归和BP（Back propagation）神经网络的反演模型平均相对误差分别为0.33%和0.29%。基于BP神经网络的肉鸡翅下温度反演模型具有更高的准确性，可准确检测肉鸡体温。

摘要:针对农田监测区域大、监测节点能量有限以及异常事件具有偶发性等特点，提出了一种基于改进压缩采样匹配追踪的农田信息异常事件检测算法(DP-CoSaMP)。针对传统压缩采样匹配追踪(Compressive sampling matching pursuit, CoSaMP)算法中相似原子选择和稀疏度要求已知问题，引进Dice系数有效区分原子相关性，保证选择最优原子；利用峰值信噪比（Peak signal to noise ratio, PSNR）与匹配信号残差具有相似变化趋势，动态调整算法迭代次数，避免稀疏度获取困难问题。仿真实验结果表明，本文算法异常事件检测成功率较现有算法提高了20%，网络能耗降低了15%，平均检测时间减少了50%。

摘要:针对传统农业物联网系统存在传感器少、投入成本高、建设周期长和对环境不友好等问题，设计了一种可移动式农田信息智能采集车。利用Matlab仿真对关键部件机械臂的构成和运行情况进行了分析和模拟，对采集车进行了小麦田间性能测试。结果显示，采集车整体设计合理，车辆通过性强，越障最大倾斜角达30°，最大遥控距离45m，获取图像清晰。将传感器采集的数据与常用高精度仪器测量结果进行了比对，农田信息采集车所采集温度、湿度、光照强度、CO2浓度、风速、土壤温度和土壤湿度与高精度仪器设备所测数据的相关系数均大于0.90，单个采样点平均采集时间为45s，数据采集满足需求。该采集车可实现定时、定点大范围获取田间数据的功能，能够替代传统物联网系统或对其进行补充。

摘要:针对集总干扰下四旋翼飞行器的姿态控制问题，提出了一种基于线性扩张状态观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。该方法通过线性扩张状态观测器来估计和补偿集总干扰的影响，提高控制器的稳定性；借助非奇异终端滑模面有限时间收敛的特性设计控制律，加快控制器的收敛速度；控制器的稳定性分析由Lyapunov函数得以证明。引入樽海鞘群算法来优化控制器中的参数，提升控制性能。进一步地，引入一维正态云模型与自适应算子来克服参数整定算法的固有缺陷，增强其优化能力。通过仿真与试验验证了本文方法的有效性与实用性，结果表明：在阵风干扰下，本文方法比线性自抗扰控制策略具有更高的跟踪精度、更强的抗干扰能力与更快的响应速度。

摘要:为探索豫北潮土区冬小麦-夏玉米周年复种连作合理的深松技术指标，于2017—2018年在河南省获嘉县冬小麦播种前进行深松田间试验。采用2种深松机具（T，传统深松机；A，深松+施肥一体机），在传统深松机（T）上设置3个深松深度（D1，30cm；D2，35cm；D3，40cm）和深松+施肥一体机（A）上设置1个深松深度（D2，35cm），同时以常规旋耕（CK，平均耕作深度为15cm）为对照，通过测定土壤容重、作物生育期内不同时间段的土壤含水率以及作物收获后的产量和产量性状，分析各深松处理对作物产量和水分利用效率的影响。结果表明，深松方式能够改变土壤容重，显著降低豫北农田10～30cm土层的土壤容重。不同深松处理可以显著影响土壤含水率，增加田间蓄水能力，周年0～100cm土层贮水量两季作物不同处理由大到小依次为TD2、TD1、TD3、AD2、CK，且各处理较旋耕对照依次分别显著增加34.9%、28.9%、28.5%、27.0%（p＜0.05）。深松处理还可以显著增加作物的穗数和穗粒数，提高作物产量，各处理两季产量较旋耕对照平均增加8.3%，且冬小麦的增产效应大于夏玉米。同时，深松还能较大幅度地提高冬小麦-夏玉米复种体系作物的水分利用效率，深松处理两季较旋耕对照平均提高12.4%，并显著降低了作物的耗水量和耗水强度，其中以传统深松机深松40cm处理的效果最优。因此，在冬小麦播种前深松，有利于土壤耕层合理构建，并提高作物产量和水分利用效率，对以旱作冬小麦-夏玉米复种体系为主的豫北地区有很高的推广价值。

摘要:为探究旱作农田土壤碳氮磷生态化学计量特征，基于2017年采集的132个耕层（0~20cm）土壤样品，运用地统计学和冗余分析等方法，分析了东北旱作区土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果表明：研究区土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）的平均含量（质量比）分别为16.79、1.43、0.77g/kg，且彼此间存在显著正相关关系（P<0.05）；土壤C/N、C/P、N/P质量比的平均值分别为11.45、22.82、2.03，均低于全国农田土壤平均值。从空间分布规律来看，SOC、TN、TP含量均呈现由西南向东北递增的趋势，高值区主要分布在黑龙江省旱作区北部，低值区在吉林省和辽宁省旱作区西部平原区。土壤C/N、C/P的高值区主要分布在黑龙江省旱作区，低值区位于吉林省和辽宁省旱作区连片分布，N/P则整体变化较小。研究区土壤碳氮磷生态化学计量特征受人为活动、环境及土壤性状的综合影响，化肥施用强度和土地利用强度是影响土壤碳氮磷生态化学计量特征的重要人为因素，土壤容重和含水率则是影响研究区土壤碳氮磷生态化学计量特征分布规律的主要环境因子。

摘要:为探讨东北黑土区连续多年施加生物炭的应用效果及其综合影响，寻找最佳的施碳量以及施加年限，于2015〖JP3〗年在位于黑龙江省北安市的红星农场开展了生物炭最佳施用模式的研究。按照生物炭的施加量设置Y0(0t/hm2)、Y25(25t/hm2) 、Y50(50t/hm2) 、Y75(75t/hm2) 、Y100(100t/hm2)5个处理，每个处理重复两次，连续施加4年（2015—2018年），对土壤理化性质、水土保持效应以及节水增产效应等指标进行观测，建立基于优化遗传算法的投影模型，对指标进行了综合评价。结果表明：随着生物炭施加量、施加年限的增加，土壤容重呈现降低趋势，土壤pH值、土壤碳氮比则呈现上升趋势，且生物炭的累积施加量越大，这种趋势就越明显。Y25、Y50处理下的田间持水率随着施加年限的增加呈现逐年升高趋势，Y75处理则呈现出先升高、后降低的趋势，Y100处理则呈现逐年下降趋势，其中2018年Y25处理下的田间持水率为3733%。径流系数与土壤侵蚀量均与施炭量呈现先降低、后升高的趋势，连续施加两年50t/hm2生物炭的径流减少效果与抗侵蚀效果最优。连续施加4年25t/hm2生物炭的玉米产量在所有处理中最高，为10350kg/hm2。水分利用效率(WUE)的最优处理为2015年的Y50，为3285kg/（mm·hm2）。通过综合评价模型得出，连续3年施加3263t/hm2生物炭为东北黑土区最佳生物炭施用模式。该研究结果可为生物炭对黑土区土壤改良提供理论依据。

摘要:为探求番茄全生育期施用沼液对其生长及土壤环境的影响，系统研究了沼液配比及灌溉量对番茄农艺性状、品质、产量、土壤理化环境和土壤生物学特性的影响。结果表明：T3处理（沼液配比1〖DK〗∶4，作物-皿系数（Kc）为10）番茄的株高、茎粗和单株叶面积均为各处理最大，分别比纯水处理（C0）高24.11%、15.59%和33.92%。与C0处理相比，灌施沼液可以增加番茄产量、改善番茄品质和口味，T2处理（沼液配比1〖DK〗∶4，Kc为0.8）能够获得最高产量、最高的维生素C及可溶性总糖含量。灌施沼液可以降低土壤容重和土壤pH值，增大土壤总孔隙度及土壤饱和导水率，灌施沼液各处理土壤有机质含量随土层深度呈先增加后降低的趋势。灌施沼液还可以增加各生育期内细菌、真菌、放线菌数量，其中土壤细菌、真菌数量均表现出自苗期到果实膨大期呈增加趋势，阈值出现在果实膨大期，而后逐渐降低，放线菌数量自苗期到果实成熟期呈逐渐增加的趋势，阈值出现在果实成熟期。施用沼液各处理土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶的活性在番茄生育期内分别表现为持续增大、先增加后降低和先降低后上升的变化规律，阈值分别出现在果实成熟期和果实膨大期、开花结果期。综合分析试验结果，T2处理更有利于番茄的生长、产量品质的形成以及土壤环境的改善。

摘要:为探讨DSSAT模型在不同年型冬小麦灌溉制度优化中的可行性，利用涟水县水利科学研究站1985—2015年冬小麦生育期降水资料排频适线，得到了降水量经验频率分别为25%、50%和75%对应的设计值，然后选取淮安站2001—2016年期间与3种经验频率对应降水量接近的年份作为代表年——2007—2008年（丰水年）、2006—2007年（平水年）、2011—2012年（枯水年）。通过生育阶段和灌溉次数的不同组合，拟订了15种灌溉制度（T1～T15），借助调参后的DSSAT模型对3种年型冬小麦灌溉制度进行了模拟。结果表明，经调试后DSSAT品种参数能够较为准确地反映作物的主要遗传特征。在统筹考虑产量、灌溉用水量和水分利用效率最优的情况下，2007—2008年（丰水年）、2006—2007年（平水年）、2011—2012年（枯水年）均宜选取灌溉制度T3。在BCC-CSM11气候模式下，考虑RCP45、RCP85两种情景，模拟了2030—2095年冬小麦水分产量效应，发现当初始土壤含水率为田间持水率的60%、80%时，T3、T6相对于雨养条件具有一定的优越性。

摘要:为揭示生物炭对土壤热特性参数的影响规律，以施加不同生物炭的北方寒区农田土壤为研究对象，设置土壤含水率水平分别为0%、8%、16%、24%、32%、40%，利用ISOMET2114型热性能分析仪，测定土壤在15~-15℃温度范围内导热率、热扩散率和体积热容量的变异特征，探究生物炭调控作用下土壤热特性参数对水热环境的响应机理。研究结果表明：在冻结与非冻结状态下，随土壤含水率增加，土壤导热率、体积热容量和热扩散率均表现出增大趋势，在3℃条件下，生物炭含量为0t/hm2、含水率为24%和32%时，土壤导热率相对于含水率为16%时分别增加0.1414、0.5805W/（m·K）。随生物炭含量增加，土壤导热率和热扩散率呈降低趋势，体积热容量在非冻结情况下呈降低趋势，在冻结情况下则呈增大趋势，在-3℃条件下，含水率为32%、生物炭含量为4t/hm2和6t/hm2时，土壤体积热容量相对于0t/hm2水平分别增加0.16、0.20J/（cm3·K）。土壤导热率与含水率呈对数函数关系，土壤体积热容量与含水率呈线性函数关系，土壤热扩散率与含水率呈二次函数关系。本研究结果可为准确描述北方寒区农田土壤热性能和生物炭改良土壤技术提供理论依据。

摘要:以超级稻为试验对象，采用随机试验设计，利用测桶试验，研究浅水勤灌、控制灌溉、浅湿调控、覆秸秆旱作灌排模式下地下排水及不同深度土壤渗漏液的总磷迁移规律。结果表明，与浅水勤灌和浅湿调控相比，控制灌溉和覆秸秆旱作显著降低了灌水量、灌水次数、地下排水量、总磷浓度和总磷流失负荷，有明显的节水省工减排效果。不同灌排模式地下排水总磷质量浓度波动下降，最大为0.450mg/L；不同灌排模式、不同深度土壤渗漏液中，总磷浓度表现不同，除分蘖后期外均为表层最高，且随土壤剖面深度的增加而降低。浅湿调控和覆秸秆旱作的土壤渗漏液总磷浓度高于浅水勤灌和控制灌溉。控制灌溉、覆秸秆旱作两年灌溉水分生产率均显著高于浅湿调控、浅水勤灌。与浅水勤灌相比，控制灌溉显著增产10.45%，覆秸秆旱作显著减产14.69%。综合灌排水量、灌水次数、磷素流失负荷、产量和灌溉水分生产率，控制灌溉是节水、省工、减排、高产的最佳灌排模式。

摘要:针对生物质热解催化剂煅烧白云石存在机械强度低、容易破碎的问题，提出以白云石和石英砂作为陶瓷主要骨料，烧制后经浓度0.3、0.5、1.0mol/L Al2(SO4)3溶液处理，制成具有较高机械强度的白云石基多孔陶瓷；以制备的负载Al2O3的白云石基多孔陶瓷为催化剂，在水平管式炉上开展玉米秸秆粉催化快速热解试验。结果表明：当白云石与石英砂配比分别为30∶70、40∶60、45∶55、50∶50时，随着白云石所占比例的增加，生物油的产率先增大、后减小，生物炭的产率则先减小、后增大，当配比为40∶60时，存在生物油最大产率36.85%，生物炭最低产率25.11%。随着Al2(SO4)3溶液浓度的提高，生物油的产率不断减小，生物炭的产率先减小、后又增大，与未经Al2(SO4)3溶液处理相比，生物油产率的降低幅度分别为10.69%、15.33%、21.55%。生物油中醇类物质的相对含量略有增加，酮类、酸类、醛类物质的相对含量逐渐减小，但与不使用催化剂、未经Al2(SO4)3溶液处理时相比，酚类物质的相对含量有显著提高，表明Al2O3的存在有利于酚类物质的生成。热解所产生的不可冷凝生物气主要成分为CO、CO2、CH4、H2，其中CO2的体积分数最高，约占63%，其次是CO，约占32%。加入制备的白云石基多孔陶瓷后，CO2、CH4和H2的体积分数提高，CO的体积分数降低。

摘要:为实现应用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术准确检测农业生物炭中主要金属元素含量，并提高检测灵敏度，提出采用高温处理法去除水分、固定碳和有机基体效应的影响。首先获取灰分质量分数在28%~42%范围内具有代表性的66个农业生物炭样品，并选用不同灰分区间间距（14%、7%、3.5%和2%）对样品集进行划分。当间距设为7%时，样品集的灰分区间被划分为28%~35%（38个样品）和35%~42%（28个样品），对应的高温处理前后各元素含量平均决定系数均大于0.96。理论上表明，可以利用高温处理后样品光谱信息，并结合原始样品化学信息，构建农业生物炭中主要金属元素含量的连续灰分区间定标模型。通过比较原始样品和高温处理后样品数据集所构建模型的效果，得出高温处理后样品偏最小二乘回归（PLSR）模型的交互验证相对标准偏差明显较低，其预测集的成对T检验显示，LIBS和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定结果无显著性差异。结果表明，高温处理结合连续灰分区间定标模型能够实现农业生物炭中主要金属元素的LIBS同步精确定量分析。

摘要:提出一种应用铸铝板对饲料样品夹持加热的装置及方法。通过将预调好含水率的饲料密封于自封袋中，夹持于一组平行可控温的铸铝板内，实现对样品的加热。基于一维热传导方程、借助Matlab有限差分法，求解得到样品从室温加热到设定温度的温度曲线，以此评估饲料样品在受热过程中的温度分布情况。结果显示，样品达到温度均匀分布所需的时间尺度远小于样品糊化的时间尺度，可实现对样品热处理时间的准确控制。在此基础上，以育肥猪配合饲料粉料为研究对象，以饲料的糊化温度、糊化时间和饲料含水率为试验因素，以饲料热处理后的糊化度为评价指标，按照三因素五水平二次回归正交旋转组合试验方法，利用DesignExpert软件回归分析和响应面分析法，建立了饲料糊化度与3个因素的二次回归模型（R2=0.9420），并验证了回归模型的有效性。在对饲料样品热处理后的色差分析中发现，在某些条件下，过高的热处理温度并不能提高饲料的糊化度，反而会加剧美拉德反应，导致饲料颜色加深，影响外观质量。

摘要:利用大豆分离蛋白-磷脂酰胆碱作为复合乳化剂包埋异硫氰酸苄酯（BITC），通过射流空化机制备成纳米乳液以提高其冻融稳定性。以出油率和乳层析指数为稳定性指标，研究了射流空化压力及冻融循环次数对纳米乳液冻融稳定性的影响；通过乳液冻融过程热特性分析，研究了不同射流空化压力下改性大豆分离蛋白-磷脂作为乳化剂时冻融过程中乳液结晶及融化的热行为。结果发现：当空化压力为0.8MPa时，所制得的BITC纳米乳液乳层析指数比未处理样品降低了51.39%，出油率较未处理样品下降83.64%，平均粒径为(252±6.2)nm，PDI为0.114±0.034，ζ电位为(-27.2±0.6)mV；通过光学显微镜观测到， BITC被包埋于复合乳化剂中，且均匀分布在乳液体系，处于相对稳定状态；样品热特性的差异对比表明，射流空化改性蛋白-磷脂能显著增加乳液冻融稳定性。

摘要:为探讨牦牛背最长肌宰后保水性机理，研究其宰后成熟过程中持水性变化规律、不同水分群的水分分布情况，以及相互之间的关系，选取了10头青海公牦牛，宰后在4℃环境中成熟，选择成熟过程的不同时间点（0、0.5、1、3、5、7d）进行加压损失率、滴水损失率、蒸煮损失率、表面疏水性指数的测定，利用低场核磁共振（LF-NMR）与核磁成像（MRI）定量定性分析了牦牛背最长肌宰后水分分布情况，并以肉牛为对照进行了相关性分析。结果表明：加压损失率、滴水损失率、蒸煮损失率、表面疏水性指数均在第3天达到最大值，显著高于其他时间点（p<0.05），此时保水性最差；水分分布情况显示，宰后成熟初期不易流动水水分相对含量P22降低，自由水水分相对含量P23升高，成熟后期P22升高而P23降低，并且P22与P23呈显著负相关（p<0.05），说明成熟期两种水分状态互相转变；核磁成像反映了水分空间分布，确定了当宰后成熟时间为5d时，保水性最优。对比分析发现，整个成熟过程中牦牛背最长肌保水性低于肉牛。

摘要:为探究茶多酚对宰后牦牛肉成熟过程中线粒体氧化应激损伤介导的线粒体细胞凋亡级联反应及对肌肉嫩度的影响，以经茶多酚处理的牦牛背最长肌为研究对象，测定对照组和茶多酚处理组线粒体氧化应激水平、线粒体氧化损伤程度、线粒体功能特性、线粒体细胞凋亡进程，以及肌肉嫩度的变化。结果表明，在宰后成熟早中期，茶多酚组线粒体活性氧（Reactive oxygen species，ROS）水平、丙二醛（Malondialdehyde，MDA）以及羰基含量整体上显著或极显著低于对照组；成熟中后期，线粒体超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性以及线粒体膜流动性显著或极显著高于对照组。24h后，茶多酚组线粒体通透性转换孔（Mitochondrial permeability transition pore，MPTP）开放程度显著或极显著低于对照组；6~168h，茶多酚组线粒体Cytc浓度均高于对照组；72~168h，胞浆细胞色素c（Cytochrome c，Cytc）浓度均显著或极显著高于对照组；在成熟早期，细胞凋亡酶3（Caspase3）活性以及肌原纤维小片化指数（Myofibrillar fragmentation index，MFI）显著或极显著低于对照组。以上研究结果说明，茶多酚通过抑制ROS介导的氧化应激对线粒体结构和功能的损伤，起到抑制线粒体细胞凋亡级联反应对肌肉嫩度的改善作用，表明茶多酚在发挥抗氧化剂和保鲜剂作用、提高肌肉品质的同时，从细胞凋亡嫩化机制角度出发，对肌肉的嫩化产生不利影响。

摘要:针对车辆换挡充油过程中离合器充油压力曲线的实际值与理想值之间存在偏差的问题，建立了包含供油单元、电磁换向阀、调压阀和离合器的换挡系统仿真模型，采用AMESim对充油过程进行仿真分析。以充油压力为优化目标，应用误差积分准则确定优化函数，通过Pareto图得到调压阀中影响充油压力的关键参数为阀口开度、弹簧预紧力和阻尼孔直径。分别采用二次拉格朗日非线性规划算法(Nonlinear programming by quadratic Lagrangian，NLPQL)和遗传算法 (Genetic algorithms，GA) 对上述参数进行优化。对比优化后的仿真充油曲线与理想充油曲线，可知遗传算法为最优算法，并确定了调压阀的最优结构参数。根据控制变量法设计试验方案，结果表明，采用遗传算法优化后，换挡系统的稳定性在一定程度上得到提高，其充油过程更加符合理想充油过程，换挡品质得到改善。

摘要:建立了气泡雾化喷射可视化试验系统及喷嘴内部和喷雾场中气液流动模型；采用试验和仿真方法对一特定可视化喷嘴的泡状流喷雾特征进行了研究。结果表明，喷雾表面存在气相膨胀凸起现象，气相膨胀凸起宽度随液相流量和气液质量比增加而增大，凸起间距随气液质量比增加而减小；在相同气液质量比下，喷雾锥角随液相流量增加而增大，较高液相流量时液相流量的影响变弱，喷雾贯穿距在较低气液质量比时随液相流量增加而增大，较高气液质量比时则减小；低气液质量比时，喷雾形态受气液质量比影响明显，喷雾锥角和贯穿距随气液质量比增加而增大；液滴碰撞率随喷雾轴向距离增加而减小并逐渐趋于稳定；喷孔出口气液流量脉动对喷孔出口截面附近液滴轴向速度的影响只局限于很短距离内；随着与喷孔出口轴向距离增加，液滴直径分布范围变宽、液滴峰值数量减少，液滴峰值直径和液滴直径分布向大直径方向移动；随着与喷孔出口轴向距离增加，大尺度液滴区内液滴粒径增大，大尺度液滴区的径向范围变宽。

摘要:阐述了一种由2条RSS支链和2条R(SRS)2R支链构成，可实现SCARA运动的新型四自由度高速并联机器人机构。首先，采用方位特征理论（POC）分析了该机构的拓扑结构特征，用矢量法求解了位置反解；其次，运用虚拟弹簧法建立了支链的刚度模型，并求解了支链的静力学方程；再次，利用旋量法得到支链中虚拟关节变形到末端变形的微分映射，从而求得机构的笛卡尔刚度矩阵，根据机构的转动和移动刚度性能指标，分别分析了机构在不同工作平面的刚度特性。最后，推导了机构的主动臂、从动臂和动平台速度、加速度方程，并运用虚功原理建立了机构的动力学模型，通过ADAMS三维模型仿真验证了动力学模型的正确性，为该机构的进一步研究及实际应用奠定了理论基础。

摘要:针对机器人的逆运动学多解问题，提出一种基于唯一域求解的新方法。利用机器人的雅可比矩阵行列式等于0确定的边界，将机器人的关节空间划分为与逆运动学多解数目一致的唯一域；各唯一域的边界作为约束条件，将唯一域内的逆运动学求解转换为CMA-ES算法的有约束寻优；利用佳点集均匀分布性的特点，优化唯一域中CMA-ES算法求解的初始均值点。通过求6R工业机器人的逆运动学多解，阐述了该方法的应用，并以机械臂逆解数值法为参照，在钱江一号6R工业机器人和KUKA仿人机械臂上进行了2个仿真实验对比。仿真结果表明，本文所提方法在满足精度要求的前提下，平均求解时间更短。实验1中，CMA-ES算法求解一组逆解的平均速度约为5.1ms/次，数值法求解的平均速度约为7.5ms/次；实验2中，一组逆解的求解平均速度约为18.9ms/次，数值法求解的平均速度约为54.8ms/次；CMA-ES算法对两款机器人的位置跟踪精度均稳定在10-6mm数量级。

摘要:为提高热误差模型的预测能力，提出一种基于深度学习方法的数控机床热误差建模方法。利用模糊聚类法和灰色关联度分析法选取温度变量的热敏感点，采用深度自编码器（Stacked automatic encoder, SAE）网络从选出的输入样本中提取特征，构建特征集，然后使用遗传优化算法（Genetic optimization algorithm, GA）对BP神经网络参数进行寻优，从而提出一种基于SAE-GA-BP的数控机床热误差建模方法。以某大型龙门五面加工中心为实验对象，研究并选择了加工中心加工过程中的主要误差源——主轴热误差进行补偿，对主轴热误差深度学习模型和多元回归模型进行了分析对比。结果表明，在预测精度方面所提出的建模方法优于传统多元回归模型，从而验证了该建模方法的可行性和有效性。

摘要:设计了一种蚊香盘式液流通道磁流变阀，其液流通道主要由2个牛顿流体圆管流、1个牛顿流体圆环流、2个非牛顿流体圆盘流和2个非牛顿流体螺旋流共同组成。分析了磁流变阀的工作原理及结构，推导了其压降数学模型。采用有限元法对磁流变阀的电磁场进行建模仿真，并分析了压降变化规律，仿真结果表明，加载电流为2.0A时，压降达5.58MPa。搭建了磁流变阀性能测试实验台，对不同外加电流和不同模拟负载下的压降性能进行实验测试，结果表明，当加载电流为2.0A时，压降可达5.1MPa，较之传统的径向流磁流变阀压降性能提升明显。不同流量下的响应性能实验结果表明，所设计的磁流变阀响应速度快，上升阶段响应时间小于下降阶段响应时间。

摘要:装载机是一种频繁装卸货物的工程机械，在工作过程中其举升装置及其负载存在大量的重力势能，为回收利用这部分能量，提出闭式泵控三腔液压缸的装载机举升装置。将原有动臂非对称两腔液压缸改为对称液压缸，增加一个势能回收腔，并与蓄能器相连，直接回收与利用重力势能。闭式泵控液压系统通过伺服电机-定量泵驱动三腔液压缸，消除液压系统的节流和溢流损失，并通过采用速度-位置复合闭环控制策略提高举升装置的响应特性。首先对闭式泵控三腔液压缸举升装置工作原理进行分析，搭建其数学模型，并设计相应控制策略；然后构建该装置的多学科机电液联合仿真模型，并验证其可行性；最后构建该装置的试验测试平台，进一步分析其工作与能耗特性。试验结果表明，与无蓄能器参与工作的闭式泵控系统相比，采用该系统，液压缸的平均工作压力由10MPa降为6MPa，一个工作周期内系统能耗降低21.2%；较原有阀控非对称液压缸系统，空载、半载和满载工况下能耗分别降低22.7%、20.9%和21.5%。

摘要:为消除双定子叶片马达的配流冲击所产生的不利影响，对双定子马达的配流结构进行改进，即开设闭死压缩角与闭死膨胀角，有效实现预升压和预卸压。推导了双定子马达的闭死角数学模型，并对预升压与预卸压过程中闭死容腔内的压力变化特性进行了分析，基于动网格及其UDF（用户自定义函数）编程技术对双定子马达进行三维数值模拟计算。结果表明，与现有双定子马达相比，开设闭死角可以有效地减轻双定子马达的高压回流冲击以及压力突变的现象，使过渡区中油液压力的变化趋于平缓。