摘要:目前畜牧养殖环节信息监测技术依然落后，且普及率不高，无法准确、有效地掌握养殖环节农场动物本身及其生活环境的实际状况。本文在整理和总结现有穿戴式技术研究成果基础上，结合我国畜牧养殖实际情况和特点，对畜牧养殖穿戴式信息监测的工作原理、信息监测技术和穿戴式监测方式等方面进行了分析和讨论。总结得出未来研究趋势：信息获取方式由人工采集向自动化采集发展；穿戴式传感器将向微型化和柔性化方向发展；信号处理与信息传输将向多元化、复合化和智能化方向发展；信息监测方式将向系统性、整体性和自适应方向发展

摘要:针对苹果采摘机器人在自然环境下对着色不均匀果实的识别分割问题，提出了基于超像素特征的苹果采摘机器人果实分割方法。首先，采用简单线性迭代聚类算法将图像分割成内部像素颜色较为一致的若干超像素单元；然后，提取每个超像素的纹理和颜色特征，并采用支持向量机将超像素分为果实和背景两个类别；最后，根据超像素之间的邻接关系对分类结果进行进一步修正。实验表明，该方法能够对大部分超像素单元进行正确分类，平均每幅图像被错误分类的超像素约为2.28个。与采用像素级特征的色差法和采用邻域像素特征的果实分割方法相比，采用超像素特征的果实分割方法具有更好的分割效果。在进行邻接关系修正前，该方法图像分割准确率达0.9214，召回率达0.8565，平均识别分割一幅图像耗时0.6087s，基本满足实时性需求。

摘要:针对移动机器人传统路径跟随控制方法需要人工调校参数、缺乏自主优化能力的问题，提出了一种基于启发式动态规划（Heuristic dynamic programming, HDP）的路径跟随控制方法。首先，设计履带式机器人路径跟随控制系统结构，建立了误差状态方程；其次，提出了一种基于HDP算法的路径跟随控制方法，综合误差性能指标和跟随稳定性指标设计了回报函数，采用多层前馈神经网络逼近评价器和执行器，并推导了网络参数的在线优化规则；最后，通过数值仿真和系统试验验证了HDP方法的路径跟随性能。试验结果证明，基于HDP算法的控制器跟随直线的平均误差绝对值为0.04m、均方根误差为0.06m；跟随钝角转向曲线的平均误差绝对值为0.01m、均方根误差为0.06m；跟随锐角转向曲线的平均误差绝对值为0.03m、均方根误差为0.09m。该方法不需要对控制参数进行反复调试就能够获得较好的控制效果，提高了移动机器人路径跟随控制方法的环境适应性和自主优化能力。

摘要:为了准确检测水稻秧苗行中心线，提出了基于分区域特征点聚类的秧苗行中心线提取方法。采用2G-R-B特征因子和Otsu法分割秧苗和背景；通过分区域统计秧苗像素点分布提取秧苗行的候选特征点，利用特征点间近邻关系对特征点进行聚类，确定秧苗行数和各秧苗行的起始点；基于秧苗成行栽植特点引入“趋势线”，利用点到该直线的距离与距离阈值作比较，筛选出远离各行趋势线的点，并将其去除；对筛选后的每一行特征点用最小二乘法进行直线拟合，获取秧苗行中心线。实验结果表明，该算法具有较强的抗噪性能，提取秧苗行中心线的准确率达95.6%，与标准Hough变换和随机Hough变换算法相比，处理一幅分辨率为320像素×237像素的彩色图像平均耗时短，能够实现水田秧苗行中心线的准确提取，可为插秧机自主行走提供可靠的导航信息。

摘要:为了提高气送式高速玉米精量排种器的工作性能，设计了3种结构类型的导流涡轮，通过计算流体力学(Computational fluid dynamic, CFD)方法模拟仿真与理论分析得出，导流涡轮可有效提高排种器内部空气的流动性，增大外圈型孔处空气流速流量，增大压覆作用力，且具有较大迎风角和具备曲线结构的导流涡轮C具有较好的扰动性和导流性，效果最佳。为了获得安装有导流涡轮C排种器的最佳性能参数，以工作速度、种子喂入量和气送风压为试验因素，以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标进行三元二次回归正交旋转组合试验，并应用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行多元回归分析和响应曲面分析，得到了各因素对指标的影响关系。采用多目标优化方法，确定最佳参数组合为：工作速度为9.8km/h、种子喂入量为1.8kg/min、气送风压为8kPa。此时，排种器合格指数最高，其性能指标为合格指数91.32%、漏播指数2.83%、重播指数5.85%。对优化结果进行对比验证试验，在相同条件下与未安装导流涡轮的排种器进行对比表明，安装导流涡轮可以有效提高排种器工作性能。

摘要:为解决小麦宽苗带播种均匀性差和开沟阻力大的问题，设计了一种窝眼轮式精量排种、内四等分输种管间隔输种的小麦宽苗带精量播种施肥机。对关键部件进行了理论分析，并对旋耕覆土过程进行了离散元仿真研究，在此基础上进行了排种器台架试验和整机田间试验。台架试验结果表明，窝眼轮转速为35r/min时，行内播种均匀性变异系数、各行排量一致性变异系数、种子破碎率分别为9.31%、2.30%和0.38%。田间试验结果表明，窝眼轮式排种器配套内四等分输种管提高了种子在苗带上的分布均匀性，播种均匀性变异系数为11.55%，苗带平均宽度为8.2cm，正转旋耕装置能有效清理苗带、避免秸秆杂草堵塞；利用旋耕抛土原理能够实现对种、肥的分层覆土，播种和施肥平均深度分别为3.2cm和9.4cm，种肥深度垂直间距平均值为6.2cm，变异系数分别为4.15%、2.97%和5.48%，较好地实现了种肥分层，整机设计满足大田播种农艺要求。

摘要:针对播种作业地表不平、播种机宽幅导致各行播深均匀性和稳定性差等问题，设计了一种基于仿形辊弹性形变、实现仿形功能的凿式播种开沟器。阐述了凿式播种开沟器仿形开沟工作原理，确定了凿式刃口曲线方程，构建了开沟器与土壤互作关系力学模型，阐明了仿形机构的弹性形变与仿形阻力及仿形量之间的关系。以凿式曲面刃口宽度、仿形辊直径、入土角、播深为试验因素，采用二次回归正交组合试验方法，利用高速数字化土槽平台，开展了各试验因素对播深稳定性影响试验。试验结果表明，刃口宽度12mm、仿形辊直径24mm、入土角22°时，播深稳定性较优。田间对比试验表明，在最优参数组合下，凿式开沟器的播深变异系数低于9%，地表平整度低于18.5mm，作业通过性好，其开沟性能优于翼铲式开沟器；田间播种试验表明，以4.8m工作幅宽、24行播种的油麦兼用型精量宽幅免耕播种机播种的油菜、小麦，单行苗数变异系数、各行苗数一致性变异系数均低于10%，小麦各行1m内平均苗数为35，春油菜各行1m内平均苗数为26，冬油菜各行1m内平均苗数为20，满足油菜、小麦精量播种及成苗率要求。

摘要:针对气吸式排种器气压利用不充分、种盘旋转与橡胶垫存在摩擦、穴播均匀性差等问题，设计了一种嵌入旋转气腔式水稻穴直播排种器。基于ANSYS软件对腔体内部流场进行模拟仿真，以吸孔孔径和吸孔位置分布为影响因素、以气腔压力平均值和吸孔处的平均流速为评价指标进行数值模拟仿真研究。仿真结果表明：气腔流场分布比较稳定，可为吸种提供稳定的负压环境。应用JPS-12试验台进行试验验证，以气腔转速、负压和填种高度为影响因素，以播种合格率、漏播率和重播率为评价指标，进行三因素五水平二次正交旋转组合试验，运用Design-Expert 8.0.6对数据完成方差分析和显著性检验，得到回归方程和响应曲面图，通过分析各因素间的交互作用，确定了最佳参数组合：当气腔转速为21.61r/min、气腔负压为4.4kPa、填种高度为15.7cm时，作业性能最好，此时播种合格率93.6%，漏播率3.47%，重播率2.93%。试验结果与优化结果相符，满足粳稻穴直播要求。

摘要:脉冲式烟雾水雾机以脉冲发动机为动力，可施放烟雾或水雾，从而满足植物不同生长时期的施药要求。脉冲式烟雾水雾机工作频率取决于其声学结构条件、加热条件以及药液烟化或雾化时反馈作用共同耦合时的振荡频率。如不满足任一条件或反馈扰动过大，则无法形成振荡系统，或使原有的系统停止振荡，从而导致发动机熄火。通过改变脉冲发动机油门开度、药液类型（用0#柴油和清水代替热雾剂农药和水雾剂农药）以及进入喷管内的药液流量，对脉冲式烟雾水雾机进行了工作频率的影响因素研究。结果表明，不喷药状态时，实际工作频率高于理论工作频率，平均相对误差为26.6%；喷药状态时，热雾剂或水雾剂农药进入喷管内热力烟化或雾化后，均会引起实际工作频率的下降，水雾剂农药雾化后工作频率的下降幅度大于热雾剂烟化后的频率下降幅度，水雾剂农药热力雾化比热雾剂热力烟化对原有脉动燃烧振荡系统的扰动大。据此重新构建了脉冲式烟雾水雾机喷烟雾或喷水雾工作频率的数学模型。喷烟雾和喷水雾状态下，工作频率与药液流量之间均呈负比例线性关系，其比例系数分别为-0.1357、-0.1157Hz·h/L；工作频率与燃油消耗率之间均呈正比例线性关系，其比例系数分别为38.58、30.73Hz·h/L。应用新构建的模型所引起的最大相对误差只有2.2%和1.4%，表明构建的工作频率数学模型可用于脉冲式烟雾水雾机在常规喷药量范围内工作频率的计算。

摘要:针对面向植保服务订单的多飞防队协同作业模式，综合考虑订单时间窗、病虫害侵染状况、多机协同等关键因素，建立以作业总收益最大、作业总时长最小为优化目标的飞防队作业调度模型；设计了订单优先级排序算法和基于带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的作业路径规划算法，并对调度模型进行了求解。以陕西省武功县植保作业为例，对飞防队作业调度模型及算法进行了验证，实验表明，建立的模型及算法能输出满足时间窗约束的Pareto最优解集，具有良好的搜索性能以及稳定的收敛性能。该研究可为无人机飞防队的调配与决策分析提供科学依据，为农机智能调度系统开发提供参考。

摘要:针对国内根茎类作物收获机械自动化水平低、劳动强度大、对行功能缺失、明薯率低、伤薯率高和漏挖率高等问题，以4UGS2型双行薯类收获机为载体，以垄行截面走向为研究对象，综合运用机械、液压和电子控制等领域关键技术，设计了一种自动对行系统。该系统包括地垄仿形机构、牵引机构、液压系统和控制系统，采用基于PID的速度控制模式实现收获机作业路线实时调整，从而实现收获机行进过程中的自动对行功能，进一步提高了薯类作物收获机械自动化水平。田间收获试验表明：薯类收获机安装自动对行系统后，其平均明薯率为 97.25%，平均伤薯率为1.44%，平均漏挖率为1.57%。通过与人工对行收获试验对比可知，平均明薯率提升了2.16个百分点，平均伤薯率降低了1.40个百分点，平均漏挖率降低了1.81个百分点。

摘要:针对现有取苗末端执行器取苗针间距固定、适应性差，难以实现按需调整以适应移栽过程中不同规格穴盘钵苗取苗的问题，设计了一种插入针间距可调的针式取苗末端执行器。该执行器由直流电动推杆驱动，取苗针沿根钵四角倾斜插入。通过调整调节滑块和针座在支架上的位置，实现取苗针间距的调整。本文以72穴、128穴和200穴3种规格甘蓝穴盘所育钵苗为研究对象，研究了3种规格穴盘钵苗苗龄对根钵形成与甘蓝幼苗生长发育的影响，确定了取苗末端执行器主要结构参数，并对取苗瞬间进行了受力分析。在根钵均已形成的前提下，运用EDEM对根钵提取进行单因素仿真模拟，以穴盘规格、取苗加速度、取苗针插入边距比和根钵含水率为试验因素，根钵完整率和取苗失败率为评价指标，采用L9(34)正交试验，考察试验因素对评价指标的影响，通过极差分析、方差分析和综合加权法，得到各因素对评价指标影响的主次顺序为取苗加速度、根钵含水率、穴盘规格、插入比；得到优选参数组合：取苗加速度为0.1m/s2，根钵含水率为56.2%，穴盘规格为128穴，插入边距比为15%，此时根钵完整率为97.93%，取苗失败率为0.81%。

摘要:基于明轮驱动的虾塘投饵船能够适应养殖池塘复杂的环境、满足全塘抛撒的要求，可靠性是其进行推广的关键。采用滚塑工艺设计了全封闭投饵船体，利用免油脂润滑不锈钢链轮和明轮作为驱动机构，以避免对水体的污染，螺旋输送饵料装置可满足船载投饵过程中重心位置稳定的要求，通过GPS+电子罗盘的方式实现了自主导航定位和姿态控制需求。根据虾塘投饵和控制性能要求，进行投饵船直线运动和转弯运动模型的构建，采用PID航向、航速运动控制算法进行巡航路径控制，池塘测试平均速度为0.72m/s，直行和转弯最大偏航量分别为0.8m和0.5m。40d的养殖塘现场试验结果表明，自主导航投饵船在复杂路径下运行平稳，可满足虾塘饵料投喂要求，同时对强风、大雨等恶劣环境进行了可靠性测试，发现并解决了相关问题。

摘要:针对深海域网箱养殖人工收鱼效率低、且劳动强度大，吸鱼泵等传统收鱼装置鱼损率高、需要装备大功率发电系统、不适合中小型收鱼船作业等问题设计了内导叶滚筒式收鱼机。对该装置的主体结构进行仿真，确定了主体结构发生最大等效应力和应力集中的位置，根据仿真结果进一步优化结构，并试制了实验装置。通过实验得出最优控制方案，即在倾角10°、转速15.3r/min情况下，有效输送量与功耗比最优，且滚筒在不同倾角下最优转速为15r/min，实验鱼损率为0.1%，满足用户要求。该装置能在保证一定收鱼效率的同时降低鱼损率，适合中小型渔船收鱼作业。

摘要:提出了基于深度信念网络的多品种生殖生育期水稻生物量无损检测方法。对在正常生长及干旱胁迫两个不同环境下的483个水稻品种，分别于胁迫前、胁迫后和复水后3个时间点进行图像采集。利用HSL颜色空间固定阈值分割法分割图像，并对处理后的图像进行特征提取，共提取57个特征值。对数据进行归一化处理后，构建基于深度信念网络的水稻生物量模型，根据决定系数R2、平均相对误差（MAPE）及相对误差绝对值的标准差（SAPE）选择最优模型，并与逐步线性回归模型进行比较。结果表明，基于深度信念网络的生物量测量模型性能更优，R2为0.9299，MAPE为11.19%，SAPE为18.36%。本研究提供了一种精度高且适用于多品种、不同生殖生育期、不同生长环境的水稻生物量无损检测模型，为水稻研究提供了新的测量工具。

摘要:为研究整合水稻表型组学相关知识，系统地建立水稻表型组学知识图谱，通过分布式爬虫框架从国家水稻数据中心网站获取水稻表型组学数据集，并以互动百科为辅助数据源获取水稻表型组学数据。对水稻表型组学数据采用TF-IDF技术结合潜在语义模型进行预处理，并对水稻表型组学实体进行人工分类和标注。为实现水稻表型组学实体分类，研究了基于堆叠式两阶段集成学习的分类器组合模型，结合K-近邻算法、支持向量机、随机森林、梯度提升决策树机器学习方法，提升水稻表型组学实体数据分类的性能。研究表明，基于堆叠式两阶段集成学习的分类器组合模型对不同类别的水稻表型组学数据都具有较好的多分类能力，对于不平衡的水稻表型组学数据集，本文方法的分类器组合模型对水稻表型组学数据分类效果最佳，Gene类别的F1为90.47%，总体准确率达80.55%，比支持向量机、K-近邻、随机森林和梯度提升决策树4种基分类器的分类准确率平均高6.78个百分点。

摘要:为提高宁夏引黄灌区滴灌水肥一体化下玉米光响应生理参数的计算精度，探讨玉米吐丝期光合响应机制及光合响应特征，以天赐19为试验材料，设置6个施氮水平，采用Li-6400XT型光合仪测定了2017—2018年玉米吐丝期穗位叶的光响应曲线。选用直角双曲线修正模型等4种常用模型对滴灌玉米光响应过程进行拟合分析，评价和筛选出不同氮素水平下玉米吐丝期最优模型，并利用最优模型计算玉米光响应参数。结果表明，4种模型拟合精度存在差异，且直角双曲线、非直角双曲线和指数模型对氮亏缺处理（N0）的光响应曲线拟合度差，直角双曲线修正模型对各处理拟合度最高，可作为最优模型对玉米吐丝期光响应参数进行计算。玉米光合能力随施氮量增加呈先增后减趋势，光补偿点、光饱和点、最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率在施氮360kg/hm2（N4）条件下玉米穗位叶的光响应参数均高于其他处理，在450kg/hm2（N5）条件下出现下降趋势，但降幅较小。由此可见，利用光合参数可判断玉米吐丝期的氮素营养状况，调控滴灌玉米最佳施氮量，提高滴灌玉米光合能力，进而提高产量。

摘要:针对采用长时间序列卫星影像、结合物候特征进行农作物精细分类识别精度较低的问题，将深度学习用于无人机遥感农作物识别，提出一种基于卷积神经网络的农作物精细分类方法，利用卷积神经网络提取高分辨率遥感影像中的农作物特征，通过调整网络参数及样本光谱组合，进一步优化网络结构，得到农作物识别模型。研究结果表明：卷积神经网络能够有效地提取影像中的农作物信息，实现农作物精细分类。除地块边缘因农作物种植稀疏、混杂而产生少许错分现象外，其他区域均得到较好的分类效果。经训练优化后的模型对3种农作物总体分类精度可达97.75%，优于SVM、BP神经网络等分类算法。

摘要:为了克服LED作为主动光源的土壤全氮含量检测仪波段单一、光强信号较弱、仪器信噪比难以提高的不足，基于卤钨灯光源和特制多路光纤设计了一款便携式土壤全氮含量检测仪。检测仪选用1108、1248、1336、1450、1537、1696nm作为土壤全氮敏感波长，选用高功率卤钨灯作为光源以提高信号强度，采用“一分六”特制光纤实现1路入射光通道和6路反射光通道。性能试验表明，调理电路和卤钨灯光源工作稳定，并且卤钨灯作为主动光源测量精度更高，“一分六”石英光纤测量精度高于其他类型光纤。根据检测仪吸光度和土壤全氮含量标准值建立了不同预测模型，结果表明，采用PLS建模精度最高，建模R2C为0.8613，验证R2V为0.8042，可以用于检测仪模型嵌入。田间试验结果表明，检测仪测量值和标准值的相关系数达到0.8280。设计的检测仪测量精度较高，可以满足田间快速准确检测的目的。

摘要:针对人工监测奶牛发情费时、费力，仅依靠活动量和非接触式视频监测无法实现奶牛安静发情预警的问题，根据奶牛发情时阴道粘液生理特征变化，提出基于奶牛阴道电阻变化的奶牛发情监测方案。设计了由黄铜电阻探头、8爪防滑装置构成的奶牛阴道植入式电阻传感器，对阴道电阻值进行采集。借助2.4GHz的ZigBee网络开发了无线传输系统，将阴道电阻无线传送给协调器节点，协调器经由RS485总线传输到监控中心。开发了奶牛阴道电阻上位机实时监测系统，实现了奶牛阴道电阻的精确采集和远程实时监测。分别对植入式电阻传感器和监测系统进行了准确性、稳定性、可靠性及能量可用性试验，结果表明，植入式电阻传感器电阻测量探头体积小、安装方便，可测定1~1000Ω范围的电阻，测量精度在±2%以内，24h内电阻最大波动为2Ω；在450m2奶牛养殖区范围内，ZigBee网络数据发送成功率不低于98.5%；植入式电阻传感器终端节点在7.4V/6500mA·h锂电池能量供应下可连续工作38d。监测系统运行稳定，能够精确、可靠、实时地监测奶牛阴道电阻的变化，为奶牛发情程度和排卵时间的准确预测提供了一种新的监测方法。

摘要:针对农田数据在高吞吐量、高并发、多条件处理过程中易产生运算负载大、响应速度慢等难题，研究了负载均衡大规模集群数据处理技术，优化了多条件检索时Hbase农田数据库，提出了基于Solr的二级非主键索引方法，搭建了基于Hadoop的农田大数据平台，采用农机深松、植保、保护性耕作等8种作业生成的100TB数据对平台进行了检索实验和压力测试实验。实验结果表明，多条件检索时，优化后的技术模型在数据规模达到5×107条时，系统的响应时间小于1s，优化的性能与原生Hbase相比提高了3倍；在模拟用户达到5×105次时，系统的QPS及TPS提高了1倍左右、RT提高了2.5倍，系统的平均响应时间为183ms。本研究解决了高吞吐量、高并发导致农田数据检索效率低的问题，提高了海量农田数据实时处理的计算能力。

摘要:为降低林区小气候监测站的数据传输功耗，提出了一种切换字典的数据压缩感知方法，在对样本数据进行特征表征与分类的基础上，合理切换使用离散傅里叶变换基（Discrete Fourier transform，DFT）固定字典或K-SVD（K-singular value decomposition）学习字典，对样本数据进行稀疏表达。采用高斯函数对样本数据进行拟合，以拟合决定系数R2和拟合均方根误差（RMSE）为切换因子，定义了字典的切换策略。选用空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度作为测试对象，实验验证切换策略的可行性。实验表明，在林区小气候监测站中，当稀疏度和压缩率均相同时，结合DFT和K-SVD两种字典的优势，基于切换字典的数据压缩感知算法比单一字典具有更小的重构误差。经功耗测试实验，当稀疏度K=16时，采用切换字典的数据压缩感知算法，使监测站的平均每日电能消耗降低了16.35%，保证了林区小气候监测站的低功耗运行和数据可靠传输。

摘要:为改善高光谱遥感对污水水质信息状况定量反演模型的预测评价效果，以陕西某污水处理厂采集的污水样品为研究对象，采用主成分分析法（Principal component analysis，PCA）对污水水质进行综合评价，获取水质评价的综合评价因子，同时利用ASD FieldSpec 3型高光谱仪获取污水的原始光谱，经过数据预处理和不同数学变换后，共获取了4种光谱指标：平滑后光谱反射率（SG）、倒数之对数（LR）、标准正态化（SNV）和去包络线（CR）。分别采用偏最小二乘回归法（Partial least squares regression，PLSR）、逐步回归法(Stepwise regression，SR)、极限学习机法（Extreme learning machine，ELM）构建了基于水质综合评价因子的高光谱水质反演模型，并对反演结果进行精度验证与比较。结果表明，本组水样的平滑后光谱数据和经过标准正态化变换的光谱数据建模具有较好的建模效果，其建模的预测RPD均在2.5以上；在3种模型中，PLSR模型和ELM模型均具备很好的建模预测效果；逐步回归法的建模效果较PLSR模型和ELM模型有所下降，但是其SG-SR、SNV-SR模型的R2c均在0.8以上、R2p均在0.85以上，RPD均在3.0以上，证明其仍拥有很好的反演预测效果，且进行了特征波段的优选，实现了对模型的优化；SNV-SR-ELM（R2c=0.956，R2p=0.954，RMSE=0.500，RPD=4.651）为最佳模型，SNV-SR-ELM模型的建立为高光谱反演水质模型的优化、污水水质的快速监测和综合评价提供了途径。

摘要:为探究灌排模式、施氮水平对水稻株高、茎蘖生长动态的影响，以稻田水位作为调控指标，通过测坑控水试验，采用Logistic曲线以及DMOR数学模型定量分析不同施氮水平下分蘖期先旱后涝（FHL）、拔节孕穗期先旱后涝（BHL）以及控制灌排（CID）3种处理对株高、茎蘖生长动态的影响。结果表明：灌排模式主要通过改变水稻株高、茎蘖的生长时间以及生长速率来影响株高、茎蘖生长，最大株高由大到小表现为CID处理、FHL处理、BHL处理，最大茎蘖数由大到小表现为CID处理、BHL处理、FHL处理。施氮主要是通过提高水稻株高、茎蘖的生长速率来促进株高、茎蘖生长；最大株高随着施氮量的增加而增加，CID和FHL两种处理下，最大株高由施氮150kg/hm2的98.9、97.8cm增加到施氮300kg/hm2的102.4、101.2cm，继续施氮没有显著提高；CID处理和BHL处理下，最大茎蘖数随着施氮量的增加而增加；FHL处理下，低氮处理和高氮处理的最大茎蘖数显著小于中氮处理。灌排模式与施氮水平的交互作用对株高、茎蘖数动态过程均有极显著影响，增施氮肥在一定程度上可以缓解因水分胁迫所引起的株高、茎蘖数的下降，但是高氮会加重水分胁迫，不利于株高、茎蘖的生长。

摘要:基于滴灌水肥一体化条件下研究水氮组合对宁夏沙土地区春玉米地上部干物质量、产量、氮素累积量和水氮利用效率的影响，并运用多元回归分析方法，寻求高产高效的水氮配施制度。设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平（W0.6：0.6KcET0、W0.8：0.8KcET0和W10：10KcET0，其中Kc为作物系数，ET0为潜在作物蒸发蒸腾量）和4个施氮量水平（N150：150kg/hm2；N225：225kg/hm2；N300：300kg/hm2；N375：375kg/hm2）进行大田试验。结果表明：Logistic函数对春玉米地上部干物质累积量具有较高的拟合度，W1.0灌水处理延后了地上部干物质快速积累期的起点；灌水量和施氮量对产量、植株氮素累积量、水分利用效率（WUE）均有显著或极显著影响，灌水量对氮肥偏生产力（PFPN）有极显著影响，水氮耦合作用对氮收获指数有显著性影响；相同灌水条件下，地上部干物质累积量、产量、植株氮素累积量（W0.8处理除外）和WUE随施氮量的增加先增加、后减小。考虑试验区年降雨量分配不均，基于产量、WUE、PFPN和籽粒氮素累积量，对水氮管理方案进行优化，多元回归分析结果表明，当灌水量与有效降雨量之和为506～576.mm、施氮量为230～335kg/hm2时，产量、WUE和籽粒氮素累积量均能同时达到最大值的95%以上，优化区间所得的PFPN约为最大值的80%，为适宜的水氮滴灌管理区间。研究成果可为当地沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。

摘要:为探明控制灌溉模式下秸秆还田与不同施氮量对稻田表层土壤氮素组成的影响，以黑龙江省寒地黑土为研究对象，于2017—2018年进行了田间连续定位试验，试验秸秆还田量设置为有秸秆还田(还田量为6t/hm2)和无秸秆还田2个水平，全生育期施氮量设置N0(0kg/hm2)、N1(85kg/hm2)、N2(110kg/hm2)和N3(135kg/hm2))4个水平，共8个处理。基于氮稳定性同位素技术，分析了秸秆还田后，稻田土壤表层总可溶性氮组分分配比例，铵态氮(NH+4N)、硝态氮(NO-3N)、可溶性有机氮(SON)、δ15N含量变化以及与土壤表层总可溶性氮含量的相关性。2年结果表明：控制灌溉模式下，秸秆还田提高了土壤表层可溶性有机氮占总可溶性氮的比例、氮矿化量以及δ15N含量。施加秸秆各施氮量处理土壤表层SON含量均低于无秸秆处理，其中N3处理土壤表层NH+4N与NO-3N含量较无秸秆N3处理分别降低40.3%、38.7%。与无秸秆处理相比，秸秆还田不仅提高了土壤供氮能力，而且促进了土壤表层总可溶性氮以较稳定的可溶性有机氮形态存在，当施氮量仅为0kg/hm2时，土壤表层氮矿化量与无秸秆处理最高氮矿化量无显著性差异，且随着施氮量的增加，土壤表层氮矿化量显著高于无秸秆处理(P<0.05)。秸秆中δ15N含量高，促使土壤表层富集δ15N，施加秸秆N1、N2处理土壤表层δ15N含量与无秸秆N2、N3处理无显著性差异，N3处理土壤表层δ15N含量显著高于无秸秆处理(P<0.05)，而且连续2年秸秆还田，导致土壤表层总可溶性氮与铵态氮(NH+4N)、硝态氮(NO-3N)、可溶性有机氮(SON)以及δ15N的相关性发生变化。研究结果可为东北地区推行秸秆还田的可行性提供科学依据，对保障东北地区农业水土资源可持续利用具有重要意义。

摘要:为揭示水炭运筹管理模式下水稻对不同阶段施用氮肥的吸收利用情况，采用田间小区试验与微区结合的方法，应用15N示踪技术分别标记施用的基肥、蘖肥和穗肥，以常规淹灌作为对比，研究两种灌溉模式不同水炭运筹下水稻对基肥、蘖肥、穗肥的吸收利用、积累和转运，以及水稻成熟期不同阶段施用的氮肥在植株各器官的分配情况。试验结果表明：合理的水炭运筹能够显著提高水稻成熟期地上部的氮素总积累量、氮肥吸收利用率和产量；不同水炭运筹下肥料对氮素总积累量的贡献率为17.81%~20.60%，两种灌溉模式之间的差异不显著(P＞0.05)；水稻对基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率分别为15.55%~23.31%、31.68%~44.91%、48.82%~71.18%，施加适量的生物炭能够显著提高基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率，浅湿干灌溉模式下水稻植株除对基肥的吸收利用率较低外，对蘖肥和穗肥的吸收利用率均优于常规淹灌；水稻蘖肥和穗肥吸收利用率与肥料总氮素吸收利用率呈极显著正相关(P＜0.01)，基肥、蘖肥和穗肥氮素转运对籽粒的贡献率与相应的吸收利用率呈极显著正相关(P＜0.01)。合理的水炭运筹能够提高肥料氮素转运对籽粒的贡献率和氮肥吸收利用率，降低氮肥在土壤中的残留。

摘要:为解决渍水胁迫这一困扰南方避雨栽培区农业生产的障碍性问题，定量评估施加生物炭对缓解作物渍害的影响，以避雨栽培番茄为对象，借助土柱试验，系统分析不同地下水位及生物炭施加量对作物耗水规律、土壤氧化还原电位及产量的影响。结果表明，地下水位越浅，作物渍害胁迫越严重，导致耗水量越少；施用生物炭后，作物耗水量显著降低，生物炭保水作用随地下水位降低而有所削弱。地下水补给量随地下水埋深变大而减小，相同地下水位条件下，施用生物炭可显著增加地下水利用量。施用生物炭可使土壤氧化还原电位变大，改善土壤通气性能。地下水位在-80cm时，5%生物炭施加量可显著提高番茄产量和水分利用效率，其增幅分别达到38.7%、56.6%，地下水位对番茄产量影响显著，而地下水位和生物炭交互作用对产量及水分利用效率影响均不显著。

摘要:为揭示暗管排水和微生物有机肥施用下滨海设施土壤氮素的归趋和转化机制，设计了暗管排水结合有机肥处理（S-OF）、暗管排水结合无机肥处理（S-IF）和无暗管排水的无机肥处理（CK），以葡萄和油菜间作栽培为模型系统，观测土壤总氮含量在垂直剖面上的分布、耕层土壤矿质态氮含量和有机态氮含量的变化及其与土壤理化性质的相关性。结果表明：暗管排水和微生物有机肥共同驱动下，土壤容重有所降低，孔隙度升高；暗管排水促使耕层土壤总氮向深层土壤迁移，相比S-IF，S-OF处理耕层土壤总氮的降低幅度较小；滨海设施土壤耕层的总氮80%以上以有机态形式存在，矿质态氮所占比例很小，S-OF处理有利于试验后期土壤矿质态氮含量的提升；耕层土壤矿质态氮含量与土壤有机质、总有机碳含量呈极显著正相关。暗管排水和微生物有机肥施用有利于改善滨海设施土壤结构，提高耕层土壤有机质和总有机碳含量，促进土壤有机态氮向矿质态氮的转化，本研究结果可为滨海设施土壤改良和水肥决策提供科学依据。

摘要:为探明引黄滴灌条件下黄河水与微咸水混配对滴灌系统灌水器堵塞物质表面特征的影响，选择黄河水（YR）、微咸水（SW）以及黄河水和微咸水1∶1混配水（MW）3种水源，针对灌水器流道内易形成堵塞物质的位点，进行堵塞物质形成过程的模拟培养，借助三维白光干涉形貌仪观测并分析灌水器内部堵塞物质的表面形貌及变化特征，结果表明：黄河水与微咸水混配后堵塞物质表面凸起少，较为平坦；堵塞物质的厚度、表面均方根偏差、表面展开面积比率显著降低。其中，系统运行结束时（800h），混配水条件下堵塞物质的平均厚度为4.39μm，分别比黄河水、微咸水条件下低65.32%、32.51%，这充分说明黄河水和微咸水混配后可有效缓解灌水器堵塞。

摘要:为简化摇臂式喷头结构、提高其水力性能，通过负压反馈技术设计了一种双喷嘴射流喷头，包括射流元件、主副喷管、旋转密封机构等，其主副喷管长度分别为5.6mm和4.8mm、喷头仰角为30°，左右喷管里产生的间歇脉冲水流能够驱使喷头步进式全圆旋转。在0.20、0.25、0.30、0.35MPa进口压力下，以射程、平均喷灌强度和喷灌均匀度为评价指标，通过加权评分法，对比了4种不同主副喷嘴直径组合（4mm×3mm、4mm×4mm、5mm×4mm和5mm×5mm）射流喷头与摇臂式喷头的水力性能。结果表明：在上述4种进口压力下，主副喷嘴直径分别为5mm和4mm时的射流喷头综合性能最好，其水量分布呈“三角形”，射程在13.2~13.7m之间，平均喷灌强度在3.81~4.38mm/h之间，喷灌均匀性系数在82.5%~86.0%之间。

摘要:为研究不同灌溉模式对寒地黑土水稻农艺性状、光合特性、水分利用效率以及辐射利用效率的影响，设置了控制灌溉、浅湿灌溉和全面淹灌3种灌溉模式，于2017—2018年在黑龙江省庆安灌溉试验站进行了试验。结果表明：两个生长季内，控制灌溉水稻各生育时期叶面积指数比全面淹灌分别增加了7.94%～23.67%和5%～14.47%，控制灌溉下地上部干物质量的积累量比全面淹灌增加了12.13%和7.98%，控制灌溉和浅湿灌溉的冠层光合有效辐射截获总量较全面淹灌分别增加了74.05、23.65μmol/（m2·s）和63.35、16.85μmol/（m2·s）；除乳熟期外，其余生育期控制灌溉叶片叶绿素含量（SPAD）显著高于浅湿灌溉与全面灌溉；3种灌溉模式下最大初始转换效率从分蘖期开始上升，拔节期和抽穗期达到最大值，在乳熟期开始下降，非光化学荧光淬灭系数、光化学荧光淬灭系数前期略有波动，在乳熟期迅速下降，光合电子传递速率从分蘖期到乳熟期逐渐下降。两个生长季内，控制灌溉下产量略高于全面淹灌，但灌溉用水量较全面灌溉分别减少了31.45%和31.67%，水分利用效率比全面淹灌提高了46.45%和46.20%，辐射利用效率分别较全面淹灌增加了1.042%和1.036%，表明控制灌溉为黑龙江省半湿润区最佳灌溉模式。

摘要:为提高大面积农田作物管理的精确性，以甘肃黄羊河农场玉米膜下滴灌示范区为研究对象，对大面积农田进行管理分区研究。综合考虑地形属性（高程、坡度、坡向）、土壤质地（砂粒、粘粒、粉粒含量）、土壤含水率（SWC）、速效氮含量（AN）、电导率（EC1:5）以及玉米产量，根据相关性分析结果筛选产量主控因子，使用主成分分析得到3个主成分作为分区依据，进而使用模糊c均值聚类法（Fuzzy c-means algorithm, FCM）进行管理区划分，以模糊性能指数和归一化分类熵作为最佳分区数的评判依据，分析管理分区后各分区间的差异。结果表明：玉米产量的主控因子分别为土壤粉粒含量、土壤砂粒含量、SWC、AN、EC1∶5和高程，使用模糊c均值聚类法进行聚类分区得到最优分区数为3个。管理区之间各主控因子呈现极显著差异性（P<0.01），且生育期内作物株高、叶面积指数（LAI）和SWC在不同分区中也有明显差异；同时，分区内的各因子变异性均有不同程度的下降。研究结果说明，农田分区管理可以依据不同分区特点制定管理策略，为“精准农业”的实施提供理论基础。

摘要:为探究寒区春季融雪期表层土壤湿度时空变化及其影响因素，以松嫩平原黑土区为研究区，利用遥感和GLDAS模拟同化数据集，以温湿指数作为辅助指标，通过一元线性回归、相关分析、滑动平均及相对贡献率法，分析了融雪期表层土壤湿度时空变化特征，揭示了表层土壤湿度变化的具体驱动因素。结果表明：32年来，融雪前期表层土壤湿度空间分布均呈减小趋势，融雪后期则呈南增、北减趋势；整体而言，融雪前期表层土壤湿度主要受积雪影响，后期主要与降雨及总降水变化密切相关，只有在积雪和降雨较少的地区，温度的蒸发作用才会相对明显；融雪前期表层土壤湿度多年变化主要由温度变化趋势驱动，积雪多年变化趋势对土壤湿度变化起到一种限制作用，降雨和总降水变化趋势决定了融雪后期表层土壤湿度的变化方向；从相对贡献率分析可知，融雪前期温度的升高和降雪的减少将导致表层土壤湿度的降低趋势放大一倍，但融雪后期降雨变化趋势的积极作用在一定程度上会影响春播前期土壤湿度暖干化的反馈过程，从而对陆气间水分交换产生积极影响。

摘要:以赤水河流域2000、2010、2015年的气象数据、遥感数据、土壤类型、地质背景以及社会经济等数据为基础，采用固碳释氧模型、修正的通用土壤流失方程以及InVEST水源涵养模型定量评估了流域的生态系统服务价值总量，同时采用生态补偿计量模型计算了流域不同区域的生态补偿额度，确定了流域的补偿标准和生态补偿优先级别。结果表明：2000—2015年赤水河流域单位面积固碳释氧价值量、土壤保持价值量以及水源涵养价值量均呈先增加后减少倒“V”形结构。固碳释氧价值由2000年的4279.33元/(hm2·a)上升到2010年的4520.16元/(hm2·a)，随后下降到2015年的4409.69元/(hm2·a)；土壤保持价值量由2000年的95.11元/(hm2·a)上升到2010年的144.45元/(hm2·a)，之后下降到2015年的89.03元/(hm2·a)；水源涵养价值量由2000年的23938.13元/(hm2·a)上升到2010年的35232.99元/(hm2·a)，之后下降到2015年的20167.41元/(hm2·a)。喀斯特地区固碳释氧价值总量增加的速度是非喀斯特地区的4.35倍，喀斯特地区土壤保持价值量和水源涵养价值量的下降速度分别是非喀斯特地区的1.28倍和1.59倍。流域多年平均生态补偿价值为4626.29元/(hm2·a)，生态补偿价值总量为76.23亿元，流域下游补偿价值量最大，而上游地区补偿价值量较小。流域上游地区的喀斯特地区以及下游的原始森林地区属于典型的生态输出地区，应优先得到补偿，而经济发达的中游地区经济发展活跃，应率先进行生态支付，属于典型的生态消费区。本研究结果与以往的基于价值当量的生态补偿模型相比，在栅格像元尺度上量化了流域不同地区的生态补偿标准，可为长江上游赤水河流域生态补偿模式、运行机制以及补偿的标准提供科学依据。

摘要:在以预处理后玉米秸秆、秸秆粪便混合物为原料进行厌氧发酵生产沼气时，为了对厌氧发酵原料碳氮比进行快速检测，将近红外光谱(NIRS)与偏最小二乘(PLS)回归相结合构建快速检测模型，并基于遗传模拟退火算法(GSA)构建遗传模拟退火区间偏最小二乘算法(GSA-iPLS)和双重遗传模拟退火偏最小二乘算法(DGSA-PLS)分别用于特征谱区优选和特征波长点优选，以提高回归模型的检测精度和效率。全谱1844个波长点经GSA-iPLS进行谱区优选后，得到641个波长变量，再经DGSA-PLS进行特征波长点优选后，得到628个波长变量。DGSA-PLS回归模型验证集的决定系数(R2p)为0.920，预测均方根误差为7.178，相对分析误差为3.805。与全谱建模相比，DGSA-PLS模型的RMSEP减小了15.87%。通过波长优选，参与建模的波长点数量显著减少，有效降低了变量维度和模型复杂度，提升了预测精度和预测能力。本文通过优选碳氮比的敏感波长变量，有效提高了预测模型的鲁棒性，为直接、快速、准确测量厌氧发酵原料的碳氮比提供了新途径。

摘要:基于最优穹顶温室缩尺模型承力面面积比例分配计算得上3层横梁及竖梁相应荷载，在ANSYS中进行逐级静力仿真，与雪载模拟应变试验对比，结果表明，微应变与加载质量呈线性相关，试验相关系数为0.9932~0.9999，仿真相关系数为0.9948~1，仿真与试验微应变相对误差为1.840%～8.386%，仿真方法可靠。对1层横梁和竖梁在网格尺寸为10、12、16、18、20mm时进行静力仿真，结果表明，模型半径在0.24m时，适宜的网格尺寸为16～18mm。在ANSYS中，采用同样方法计算仿真加载值，对半径6m的穹顶温室12组方案进行初选、线性屈曲、力学校验（刚度、强度、稳定性）等逐步分析，得到共4层、第1层梁数为8、混合分叉结构为最优方案；对半径12、18m的穹顶温室最优结构进行屈曲仿真，结果表明，在水平荷载作用下1阶初始模态缺陷明显，在竖直、水平荷载作用下，非线性屈曲荷载平均为线性屈曲荷载的0.37、0.57倍，说明有必要对大跨度穹顶温室进行非线性屈曲分析，以保证其结构足够稳定；力学校验皆合格，且半径为6、12、18m温室的稳定性校验值在组合2作用下分别为组合1作用下的1.89、2.26、2.33倍，强度在2种组合作用下差别不大；与1152m2 Venlo型连栋玻璃温室相比，3种尺寸温室单位体积用钢量可节约40.11%～59.34%。

摘要:为了对比日光温室传统保温蓄热后墙与基于毛细管网的主动式集放热系统（AHSCTM）的集放热性能，对AHSCTM的集放热性能进行了测试，构建了AHSCTM水温模型，利用一维差分法对相同环境条件下的外保温复合墙（370mm黏土砖和100mm聚苯乙烯板复合而成）日间储热量和夜间放热量进行了模拟。结果表明，AHSCTM的日间储热量和夜间放热量分别为相同条件下外保温复合墙的84.4%~111.3%和74.8%~100.7%，AHSCTM的COP（Coefficient of performance）为1.1~2.4。在夜间运行期间，AHSCTM放热量是相同时间段内外保温复合墙的98.2%~172.5%。因此，与外保温复合墙相比，AHSCTM有利于提高室内最低气温。改进AHSCTM的日间储热量和夜间放热量得到大幅提升，分别较外保温复合墙高67.6%~112.1%和69.0%~128.3%，COP可达2.8~7.0。改进AHSCTM的储放热性能优于外保温复合墙，说明利用改进AHSCTM配合保温墙体替代传统保温蓄热后墙是可行的。

摘要:为了使苹果汁中结合态多酚变为游离态多酚，提高苹果汁的功能性多酚单体含量，利用嗜酸乳杆菌6005、植物乳杆菌21805和发酵乳杆菌21828混菌发酵复合苹果汁，分析苹果汁发酵过程中活菌数及理化成分变化，建立混菌生长和总酚酸变化动力学模型，并进行模型验证。结果表明：混合益生菌在复合苹果汁中生长良好，活菌数达到2.68×108CFU/mL，发酵过程中总糖含量下降，可滴定酸含量上升，总酚酸含量总体呈上升趋势，绿原酸及没食子酸等功能性酚酸类多酚单体含量增加；建立了复合益生菌发酵苹果汁的菌体生长动力学模型和总酚酸增加量变化动力学模型，模型理论值与试验值的平均误差小于10%，说明建立的动力学模型能够较好地预测混合益生菌发酵苹果汁中总酚酸的变化过程。

摘要:针对杂粮含水率检测设备不配套和无法快速准确测定多种杂粮含水率的问题，参考国际干燥箱法测定标准，基于TRIZ理论创新设计了一种自主转送式杂粮含水率快速检测装置，实现物料盘在圆柱凸轮轨道上有序可靠的运行，并完成多工位转送机构、自动称量系统和闪烘机构等关键部件的仿真设计与装配验证。应用PLC耦合自主控制技术，实现定量入料、闪烘测量和快速除料3种工序切换，通过精准模块化运算，实时获得准确的杂粮含水率。采用二次正交旋转组合设计的方法，构建表征杂粮含水率检测精度和检测行程时间的协同评价定量模型，优化了闪烘温度、物料粒度和物料质量的参数组合，提升了该装置的运行效能与检测精准性。研究表明，该含水率检测仪的重复性和再现性可靠，检测相对偏差在0.2%以内，测量准确，自动化程度高，可为多样性杂粮含水率快速测定仪的广泛应用提供技术支持。

摘要:为实现注水肉快捷有效的识别，以猪肉为研究对象，利用高光谱技术分析了注水肉和正常肉的光谱特征，通过傅里叶变换的方法，提取样本的频谱特征参数，然后分别基于猪肉样本的全光谱、特征光谱和频谱特征参数，分别建立正常猪肉和注水猪肉的支持向量机（SVM）和BP神经网络分类识别模型，并采用验证集对模型性能进行试验验证。结果表明，基于频谱特征参数建立的神经网络分类识别模型具有最优的分类识别效果，正确识别率达98.8%；基于特征光谱建立的神经网络分类识别模型分类识别效果次之，正确识别率为96.4%；而基于全光谱建立的支持向量机分类识别模型分类识别效果最差，正确识别率只有84.5%。说明采用高光谱技术可以对注水猪肉进行快速而有效的检测识别。

摘要:基于高光谱成像技术提出了一种八角茴香与其伪品莽草的快速鉴别方法。实验采集400~1000nm范围的高光谱数据，依据样本和背景像素点的光谱特征差异，选择850nm和450nm下的图像并进行差运算，结合阈值法去除背景信息，利用线性拉伸去除样本高度引入的阴影噪声像素点，再结合二值图像区域标记法从样本高光谱数据中自动提取其平均光谱数据；利用平均光谱数据，采用连续投影算法（Successive projections algorithm, SPA）选取了4个最优波长：533、617、665、807nm；基于最优波长下的光谱数据，建立了偏最小二乘判别（Partial least square discrimination analysis，PLSDA）模型，模型对鉴别八角和莽草的总体准确率为98.4%；利用所建多光谱模型对外部验证集数据进行预测，总体分类准确率为97.9%。利用常规图像处理技术同时对外部验证集数据进行处理，并对两种技术方法进行了比较，结果表明，依托高光谱成像技术建立的八角和莽草辨识的多光谱分析方法简单、高效，易于实现动态在线便携式检测。

摘要:为构建稳定的重组油体乳液，研究了不同超声功率（200、400W）和不同超声时间（6、12、24min）对制备重组油体乳液稳定性的影响。为揭示不同超声条件与重组油体乳液稳定性的关系，采用动态激光散射、激光共聚焦显微镜和圆二色谱，研究了不同超声条件制备的重组油体乳液流体动力学半径、微观结构和Oleosin蛋白的二级结构变化。结果表明，利用超声处理制备的重组油体乳液乳化性、储藏稳定性和界面吸附能力远高于未经超声处理的乳液，并且随着超声时间的延长，乳液粒径逐渐变小，乳滴形状规则、分布均匀，乳液表面负电荷增加；当超声条件为200W、24min时，制备的重组油体乳液最为稳定，其乳化活性指数和乳化稳定性指数分别高达652.2m2/g和605.2min；不同超声处理改变了Oleosin蛋白的二级结构，影响其与磷脂酰胆碱的结合能力，进而改变乳液在油-水界面吸附特性，证明适宜强度的超声处理有利于重组油体乳液的形成。

摘要:传统液压挖掘机多采用定转速柴油发动机驱动液压泵作为动力源，针对发动机经常工作在低效区，油耗大、能效低、排放严重等问题，提出一种变转速感应电动机驱动变量泵动力源，以变量泵快速响应特性弥补变转速电动机动态响应慢的不足。为了充分了解所设计的电液动力源特性，从理论和试验两个方面研究了电液动力源动静态特性。与传统发动机驱动液压泵动力源系统进行了测试对比，结果表明，设计的变转速-变排量动力源在负载扰动测试中转速波动降低了23.5%，在动臂举升过程中，泵输出压力和流量的上升时间分别缩短了14.9%和26.3%，均优于传统发动机驱动液压泵动力源。

摘要:为解决移动机器人在同时定位和建图(Simultaneous localization and mapping，SLAM)技术中普遍存在状态精度不高、稳定性差、计算复杂等问题，提出一种基于迭代平方根中心差分卡尔曼滤波(Iterated square root central difference Kalman filter，ISRCDKF)的SLAM自主定位算法，以满足SLAM过程中的实时性、准确性等要求。该算法使用中心差分变换处理SLAM的非线性问题，避免了泰勒公式展开中雅可比矩阵复杂运算；同时在滤波更新过程中，通过直接传递协方差矩阵的平方根因子减少算法的复杂度；在迭代观测更新过程中，使用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt，L-M)优化方法引入调节参数，实时修正协方差矩阵，达到提高算法精度、增强稳定性的目的。仿真结果表明，在相同的数据模型和噪声环境下，本文提出的ISRCDKF-SLAM算法与基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter，EKF)的SLAM算法、无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter，UKF)的SLAM算法和容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman filter，CKF)的SLAM算法相比，均方根误差分别降低了47.3%、32.7%和25.0%；与相同计算复杂度的UKF-SLAM算法和CKF-SLAM算法相比，新算法的运行时间分别减少了15.1%和10.8%。将新算法嵌入到移动机器人平台进行现场实验验证，进一步证明了该算法的实用性和有效性。

摘要:为了满足高精度、大行程的需求，设计了一种基于尺蠖运动方式的超磁致伸缩直线驱动器，通过前、后箝位机构和驱动机构的相互配合，实现了驱动器的步进式位移输出。采用叠加式柔性铰链作为弹性元件，有效地改善了柔性铰链的受力情况，采用有限元法进行了强度校核和模态分析。计算了叠加式柔性铰链的等效刚度，建立了直线驱动器的动力学模型，对设计的样机进行了实验测试。实验结果表明，建立的位移模型和实验结果基本一致，最大相对误差为1.86%；设计的驱动器稳定工作电压为1～3V，最小和最大单步位移分别为4.55、12.01μm，最高工作频率为150Hz，最快速度为1.34mm/s；位移输出状态稳定，单步位移最大相对误差为2.69%。

摘要:以3-R-RS并联机构为对象，研究基于静刚度约束的轻量化设计方法。首先以机构低阶固有频率最高为依据，确定各子装配体间的刚度匹配系数，进而基于刚度匹配系数将整机静刚度约束分配至各子装配体，在此基础上，考虑工艺制造及几何干涉等约束，以各子装配体质量最小为目标，完成各子装配体的轻量化设计，进而实现整机的轻量化设计。在满足静刚度约束条件下，所提出的轻量化设计方法可使整机质量最轻，且具有优良的动态特性。

摘要:作为一种可以有效产生转矩、耗散运动能量的半主动阻尼器件，旋转式磁流变制动器具有转矩可调、响应速度快的特点，在汽车领域具有广泛的应用前景。设计了一种具有多液流通道的旋转式磁流变制动器，通过在旋转套筒中部设置隔磁材料改变磁场结构，引导磁力线通过未被利用的外轴向液流通道，增加了磁流变制动器产生流变效应的工作区域，从而将制动器有效阻尼间隙从常规2段增加为4段。阐述了多液流通道旋转式磁流变制动器工作原理，并推导了其转矩数学模型。采用有限元法对磁流变制动器电磁场进行建模仿真，分析了磁流变制动器不同液流通道区域磁场强度分布规律。搭建了旋转式磁流变制动器制动转矩特性测试试验台，对不同加载电流及不同转速下的磁流变制动器转矩性能进行了试验分析，结果表明，加载电流为1.8A、转速为600r/min时，制动器转矩可达61.4N·m，试验结果与仿真结果基本一致；转速变化对制动器转矩基本无影响。