摘要:现代装备企业及其产品的竞争力在很大程度上取决于能否以最快的速度向市场提供满足需求的产品，即是否有先进的设计方法支持科学、高效的研发过程。针对中国农业装备研发整体水平低，以及由于种类繁多和地域差异显著所导致的专业知识、结构形式、实践经验等庞杂，个体设计人员难以全面掌握，无法保证研发质量，严重制约产业发展及自主创新能力的问题，阐述并全面梳理了设计方法的发展历程，从而探讨适合农业装备的先进设计方法与发展方向，以支撑《中国制造2025》等国家重大发展规划对农业装备设定的战略目标的实现。研究表明，结合当前科技水平与社会背景，充分利用3D-CAD虚拟现实的优势与计算机技术的发展成果，基于数字技术的智能化设计是必然趋势，代表了先进设计的发展方向与最高水平。智能化设计以知识重用为特征，以数字模型资源化为基础，以产品数据管理（PDM）平台和产品生命周期管理（PLM）平台为载体，以广义的计算机辅助设计概念组织并贯通与设计相关的上下游方案论证、数字样机（DMU）、工程分析（CAE）、工艺流程（CAPP）等研发环节，实现各类计算机辅助技术CAX的高度集成，是人工智能（AI）在设计领域的实践运用。明确了当前先进设计的发展思路，为装备智能化设计系统的建立提供了基础理论与体系架构，对充分整合行业资源、共享成果与专业知识、提高研发效率和水平、提升中国农业装备企业及其产品的核心竞争力具有理论价值与实践指导意义。

摘要:为保证播种机适宜的压实力和稳定的播种深度，提高种子出苗品质，促进后期生长发育，针对现有下压力测量方式灵敏度低、且缺少快速有效精准控制模型的问题，提出一种基于气囊压力和仿形四连杆倾角的播种下压力控制方法。采用一阶低通滤波的轴销传感器下压力监测方式，设计了气动式下压力监控系统，包括气压驱动装置、倾角传感器、数据采集控制卡及上位机控制软件等，轴销传感器和倾角传感器分别实时测量限深轮对地下压力和仿形四连杆倾角，并反馈给上位机，经过模型计算后控制数据采集控制卡发送信号调节气压驱动装置，保证限深轮对地下压力在设定范围内。室内建模和响应测试结果表明，在不同气囊压力和四连杆倾角设置下，建立的播种下压力控制模型校正决定系数为0.9743，均方根误差为49.41N，试验验证模型预测均方根误差为39.51N，对播种下压力具有较好的控制准确性；在0.1~0.6MPa压力设定下，气囊充气阶跃响应平均超调量3.83%，平均稳态误差0.0052MPa，平均调节时间0.42s，满足作业需求。田间播种深度控制性能试验结果表明，在6~10km/h作业速度范围内，气动式下压力控制系统对播种深度具有稳定可靠的控制性能，系统播种深度合格率不小于98.91%，特别是在10km/h高速作业时，播种深度标准差为3.46mm，变异系数为6.97%，显著优于被动弹簧式下压力调节方式。

摘要:为了提高小区播种机自动化水平，解决传统小区播种机械作业参数不易调节等问题，设计了一种基于STM32的小麦小区播种机排种控制系统。该系统主要由Android终端、STM32主控制系统、存种筒提升控制系统、锥体格盘控制系统以及分种器控制系统等组成，确定存种筒延迟落下时间，分别建立步进电机和直流电机调速模型，设计人机交互界面进行作业参数设置，实现了小区排种作业参数与实际作业需求的快速匹配。搭建室内试验台，以锥体格盘转速、分种器转速为试验因素，以行间均匀性变异系数为评价指标进行试验。试验结果表明，锥体格盘转速、分种器转速以及两者之间的交互作用对行间均匀性均有非常显著的影响；当锥体格盘转速为4r/min、分种器转速为1250r/min时，行间均匀性变异系数均值为4.53%，行间均匀性较好，且籽粒破碎率较低。该系统实现了小区排种作业精确控制，为小区播种的智能化控制提供了技术支撑。

摘要:为缩短机械式大豆排种器设计周期，降低设计成本，研究了机械式大豆排种器设计重用技术。运用物元模型表示排种器设计知识，构建排种器实例物元数据库，并与排种器参数化模型库共同组成排种器实例库；将排种器实例属性划分为基本参数、匹配参数和评价参数，通过基本参数的匹配缩小检索范围，利用改进的最近邻算法计算匹配参数和评价参数的相似度，实现相似实例的快速检索；利用规则关联的方法建立设计需求与排种器参数化模型主驱动参数间变换关系，通过对模型主驱动参数的调整实现实例的修改；采用Visual Basic语言、结合计算机辅助三维交互应用（Computer aided three-dimensional interactive application，CATIA）软件实现机械式大豆排种器交互式设计重用，运用工程离散元方法（Engineering discrete element method，EDEM）对重用排种器进行虚拟仿真，根据仿真分析结果提出改进意见，并对改进后的排种器进行仿真验证与台架试验。结果表明，改进后的排种器作业性能得到了提高，验证了该设计重用技术的可行性和有效性，可为农机装备的智能化设计研究提供技术借鉴。

摘要:针对目前舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置振动频率不均、振幅调整不匀，以及清种部件结构不合理，导致种薯重播率高、漏播率高和损伤率高等问题，设计了舀勺式马铃薯播种机排种器的清种装置。通过对清种作业过程进行运动学和动力学分析，确定了影响清种效果的主要因素，设计了清种装置的关键部件。以偏心距、输送带主驱动轮转速、种层高度为试验因素，以重播率、漏播率为试验指标进行田间试验，试验结果表明：弹性引导式清种部件可有效清除勺间夹带种薯，振动清种装置可有效清除勺内多余种薯，显著提升了排种器的工作效率。当偏心距为1.9mm、输送带主驱动轮转速为40.61r/min、种层高度为33cm时，重播率为3.04%，漏播率为2.01%，指标优于国家行业标准，清种效果提升显著。

摘要:为解决豆类作物窄行密植种植模式下高速精量播种的问题，设计了一种一器双行气吸式高速精量排种器，采用单风道单排种盘实现双行播种作业。阐述了其基本结构与工作原理，对关键参数进行了理论分析，确定了工作区域，明确了排种盘的结构形式，建立了主要结构参数的数学模型。以影响排种器工作性能的主要因素吸孔直径、真空度和机器前进速度为试验因素，进行了三因素三水平的Box-Behnken旋转正交试验。试验结果表明：吸孔直径4.5mm、真空度4.5kPa、前进速度10km/h为最优组合，在最优参数组合条件下，内圈合格率为97.83%，内圈漏播率为0.62%，外圈合格率为98.24%，外圈漏播率为0.47%，满足设计要求。为考察排种器的速度适应性，进行了速度单因素试验，结果表明，速度在14km/h以内时，内、外圈合格率大于93%，内、外圈漏播率小于5%，内、外圈重播率小于2%。为验证排种器对不同豆类品种的适应性，选取豌豆、小豆和绿豆为试验材料，根据豆类外形尺寸选取不同吸孔尺寸种盘，进行了品种适应性试验，结果表明，内、外圈合格率大于97%，内、外圈漏播率小于1%，内、外圈重播率小于3%，均优于国家标准要求，具有良好的品种适应性。

摘要:为简化播种单体结构，适应大豆窄行密植农艺对播种机的要求，设计了一种大豆集排带式排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理，并通过理论分析确定了关键部件结构参数。应用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法进行了参数优化试验，建立了以气压、作业速度、清种振动频率为试验因素，以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标的数学模型，分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。确定最佳参数组合为：气压4.4kPa、作业速度10.5km/h、清种振动频率44.6Hz，此时排种器性能指标为：合格指数90.65%、重播指数1.97%、漏播指数7.38%。表明该排种器满足播种机的技术要求。

摘要:针对现有地表微地貌测量装置难以兼顾农业耕种作业后地表微地貌测量的精度和效率、部分测量装置单次测量覆盖区域不能满足统计要求的问题，设计了一套由激光雷达、直线导轨、便携式计算机和支架等构成的非接触式地表微地貌测量装置，开发了以STM32单片机为核心的步进电机驱动控制器，并与上位机软件形成整套采集系统，可实现激光雷达精确定位并快速获取地表三维坐标。该装置典型分辨率在激光雷达扫描方向为3.8~10mm，垂直扫描方向可在毫米精度范围内任意设置，测距分辨率为1mm；测量区域覆盖面积典型值为6.8m2，垂直扫描方向分辨率为10mm时，单次测量时间低于2.5min。通过分析测量误差来源，建立了系统误差补偿模型，在15次均值滤波的条件下，该装置测量最大绝对误差为2.7mm，最大平均绝对误差为0.9mm。油菜机械直播后地表微地貌测量试验结果表明：利用Matlab生成的地表三维模型可以精确地重构原有地表微地貌特征，测量结果与实际地表高度变化吻合度较高；测量数据统计结果表明，固定区域内均方根高度和相关长度测量值需分别在16次和64次的等距采样下达到稳定均值，而畦沟相关评价参数也需要多组样本计算才具有统计意义。

摘要:针对耕作部件作业后土壤表面沟形特征参数测量困难，以及传统测量方法存在测量效率、误差难以兼顾的问题，设计了一种基于激光三角法的耕作土壤沟形测量系统。该系统包括便携式硬件结构和交互式软件系统，硬件结构主要由X/Y轴电动导轨、激光测距传感器、旋转编码器、便携式计算机、水平仪和型材支架组成；基于LabView构建的交互式软件可根据运动控制器和旋转编码器信号对X/Y轴电动导轨实现高精度扫描定位，交互式界面实时显示沟宽、沟深及沟形断面轮廓曲线，获取的点云数据通过空间插值和曲面拟合算法得到沟形三维数字化模型。精度测量试验和田间应用试验结果表明：直径方向测量的平均绝对误差为0.59mm，厚度方向测量的平均绝对误差为0.02mm；与图像检测法对比，系统测量误差最大降低2.1%，同时随着沟形断面采样次数增加测量值趋于稳定，测量误差呈指数函数下降；与田间人工测量相比，该系统测量相对误差最大为5.86%，平均相对误差为3.37%，能够满足农田土壤耕后沟形自动化测量的需要。

摘要:针对夹苗式水稻钵苗移栽机构取苗易失败，以及推秧爪推秧不充分影响钵苗直立度等问题，根据水稻钵苗移栽机构的工作要求，提出了一种夹钵式水稻钵苗移栽机构。基于Visual Basic 6.0开发了移栽机构辅助分析优化软件，分析了主要参数对移栽轨迹的影响，通过人机交互方式得到了一组满足移栽工作要求的机构参数。根据得到的机构参数，完成移栽机构的结构设计，进行了移栽机构的虚拟仿真分析，验证了移栽机构理论设计的正确性。设计了水稻钵苗移栽试验台并进行了移栽机构取苗试验，移栽机构回转速度设定为50r/min时，平均取苗成功率为93.06%，当转速为80r/min时，平均取苗成功率为88.89%，取苗成功率随着转速的提高而降低。研究表明，该机构具有较高的取苗效率和取苗成功率，可应用于水稻钵苗移栽机。

摘要:为了阐明3WQF120-12型单旋翼无人植保机喷施槟榔树的雾滴沉积效果、地面流失雾滴沉积分布、飘移及可应用性，研究了无人机不同作业高度对槟榔树冠层及地面喷施效果的影响。试验选用诱惑红染色剂，并配制成质量分数为0.5%的水溶液，代替农药；用铜版纸进行雾滴采集，并利用图像处理软件DepositScan分析得出雾滴沉积结果。结果表明：作业高度对槟榔树各层采样点的雾滴沉积量没有显著性影响，同一高度作业时，树冠上层与树冠下层、树冠上层与树果层之间的雾滴沉积量有显著差异，树冠上层雾滴沉积水平最高可达53.27%，树冠下层和树果层可达树冠上层的59.19%和27.91%；地面流失采样点雾滴沉积结果显示，不同作业高度对地面3列采样点的雾滴沉积量有显著性影响，最低平均沉积水平约19.9%；飘移区数据显示，3个作业高度对飘移带采样点的雾滴沉积量没有显著性影响，当作业高度为12.09m时，飘移带测得的飘移量最大，作业高度10.40m时飘移量最小。同时测试发现，飘移距离最远可达36.35m，因此实际作业时必须留出足够的安全距离。

摘要:针对目前变量喷雾未综合考虑空隙预判及防漏喷的问题，提出了基于空隙预判的果树冠层体积在线计算方法。该方法利用超声波传感器与激光传感器提前46cm探测，获取冠层信息点云图，并剔除空隙及冗余数据进行滤波；同时进行曲线分割、空隙预判，沿喷雾机行进方向离散分割冠层，并制定针对空隙的防漏喷决策。试验表明：采用融合式传感器阵列及防漏喷策略，防漏喷效果最佳，但存在喷施过量的问题。相比普通融合式传感器阵列，改进后的融合式传感器阵列，在连续型密集果园上、中、下冠层的雾滴沉积个数分别降低6.95%、3.85%和升高4.40%，沉积量分别降低11.11%、8.33%、3.57%；在纺锤型稀疏果园上、中、下冠层的雾滴沉积个数分别降低27.08%、30.37%、18.55%，沉积量分别降低64.71%、60.87%、40.38%；在单株型稀疏果园上、中、下冠层的雾滴沉积个数分别降低18.44%、26.26%、15.54%，沉积量分别降低40%、42.43%、41.46%。

摘要:玉米籽粒收获机清选装置大多采用平行安装的双层筛面，为使双层筛的筛分性能最佳，利用偏置曲柄滑块机构设计了一种多自由度双层不平行振动筛驱动机构，利用矩阵法分析获得筛面的运动方程。选取双层筛筛面安装间距、上筛面安装倾角、筛面横向振幅为试验因素，以玉米籽粒损失率、籽粒含杂率为试验指标，设计二次正交旋转组合试验。利用Design-Expert软件对回归数学模型进行多目标优化，当下筛面安装倾角为3.5°时，机构最优结构参数组合为:筛面前端安装间距292.99mm，上筛面安装倾角3.04°，筛面横向振幅5.55mm。基于优化后的参数，调整驱动机构尺寸进行台架试验，玉米脱出物喂入量为5.05kg/s时，筛分后的籽粒损失率、籽粒含杂率均值分别为1.61%、2.17%，满足玉米收获机械技术标准。相比传统双层平行式平面往复振动筛清选装置，双层不平行振动筛的籽粒损失率平均降低了1.59个百分点

摘要:针对传统油菜联合收获机链耙式输送器输送距离长、且易引起油菜高粗茎秆堵塞的问题，设计了一种切抛组合式纵轴流脱离装置，实现油菜的强制喂入、切断抛送、脱粒分离功能于一体，整机关键部件全部采用液压驱动，可保证其无级调速和运转平稳。通过对茎秆的运动学与动力学分析，确定了喂入辊、切碎滚筒和脱粒滚筒的结构参数与工作参数，以夹带损失率和功耗等为评价指标，开展了切碎滚筒转速、脱粒滚筒转速和脱粒间隙的正交试验。正交试验结果表明：较优参数组合为切碎滚筒转速450r/min、脱粒滚筒转速450r/min、脱粒间隙30mm，此时夹带损失率为0.415%，脱出物短茎秆质量分数为10.43%，切碎滚筒和脱粒滚筒总功耗为4.16kW，排草口茎秆平均长度134.8mm，对应的旋风分离清选系统籽粒总损失率为6.13%、清洁率为91.97%。田间试验表明，切抛组合式纵轴流脱离装置能实现物料由割台至脱离装置的均匀连续输送和脱粒分离功能，可满足油菜联合收获机的作业要求。

摘要:针对玉米籽粒直收过程中清选作业损失率高、籽粒含杂率高的问题，开展玉米籽粒收获机清选作业参数优化试验，探究整机作业工况下清选装置作业参数对籽粒损失率和含杂率的影响规律，得到清选作业参数最优组合，并进行田间验证试验。玉米籽粒收获机清选作业参数较优水平区间为风机转速800~1000r/min，振动频率6~8Hz，上清选筛筛孔开度15~25mm。清选作业籽粒含杂率最优作业参数组合为风机转速1000r/min，振动频率7Hz，上清选筛筛孔开度20mm；籽粒损失率最优作业参数组合为风机转速900r/min，振动频率6Hz，上清选筛筛孔开度20mm；清选作业综合指标最优作业参数组合为风机转速900r/min，振动频率7Hz，上清选筛筛孔开度20mm。得到玉米籽粒收获机清选作业籽粒含杂率、籽粒损失率和综合指标的回归模型，田间验证试验表明，籽粒含杂率相对误差为5.56%，籽粒损失率相对误差为5.10%，综合指标相对误差为4.60%，最优作业参数组合表现良好，且回归模型可靠。

摘要:为实现收获机械的设计创新以及整机作业行为和性能的仿真试验，以玉米收获机为例，采用Unity3D虚拟平台构建了收获机械三维仿真模型。根据物料流变特性，以虚拟弹簧和虚拟墙构建了植株模型，通过建立行为控制模型实现了收获机械与植株的交互，最终开发了收获仿真平台，应用该平台进行了验证试验和不同条件下的收获仿真试验。试验结果表明，构建的植株模型和虚拟收获环境符合收获机械仿真需求，仿真平台可进行收获机械作业性能的评估。

摘要:为解决小麦机械脱粒过程中脱净率低的问题，以牛舌舌尖表面丝状乳突结构为仿生原型，开展了小麦仿生脱粒齿形设计与试验。对牛舌舌尖表面进行形貌特征观测，发现舌尖表面丝状乳突分布密度大，结构特征明显，丝状乳突的轮廓呈圆锥状，下粗上细，整体相对粗壮，尖部呈半球形，与牛舌表面呈35°~40°夹角，向口腔方向倾斜。构建“乳突-物料”接触工作界面，包括完全分离、初始接触、乳突插入物料及完全接触4个过程。基于丝状乳突结构特征参数，构建仿生齿形模型，进行单仿生齿形脱粒仿真试验，得到单仿生齿形脱粒最优参数组合：放大比例为2.5、行进速度为15mm/s、倾角为38°、接触位置为齿形全高度的0.2倍处、材料为Q345碳钢。设计了仿生脱粒齿形试验部件及台架，进行仿生脱粒齿形正交试验，并对脱粒过程进行摄像分析。结果表明，仿生脱粒齿形试验部件的脱粒性能良好，脱净率介于97.5%~99.5%之间；最优结构参数组合为：放大比例2.565、倾角39.8°、脱粒间隙9.11mm。

摘要:基于传统水泵，设计了一种由多组单元泵组插装而成的二维插装水泵。单元泵组由两个单元泵组成，通过两个单元泵的配合可以消除流量脉动。基于其中的基础组件，即两个单元泵的组合特性展开了研究。通过理论分析与对比，阐述了二维插装水泵的工作原理，说明了二维插装水泵的潜在优势，包括结构力平衡、排量大、油水分离、无结构性流量脉动等。同时，针对凸轮与滚子之间的接触曲面进行了数学建模与分析。有别于二维取点后补偿得到接触点的方式，接触曲面的数学建模方法采取分析滚子与凸轮的空间接触关系，基于空间关系建立接触曲面的坐标模型，接触曲面的数学模型在精度上优于二维取点补偿法。通过对活塞运动规律和两个单元泵组流量特性的试验研究，验证了接触曲面数学模型的正确性和二维插装水泵无结构性流量脉动的优点。

摘要:对奶牛发情的及时监测在奶牛养殖中至关重要。针对现有人工监测奶牛发情行为费时费力、计步器接触式监测会产生奶牛应激行为等问题，根据奶牛发情的爬跨行为特征，提出一种基于卷积神经网络的奶牛发情行为识别方法。构建的卷积神经网络通过批量归一化方法提高网络训练速度，以Max-pooling为下采样，修正线性单元（Rectified linear units，ReLU）为激活函数，Softmax回归分类器为输出层，结合理论分析和试验验证，确定了32×32-20c-2s-50c-2s-200c-2的网络结构和参数。经过对奶牛活动区50头奶牛6个月的视频监控，筛选了具有发情行为爬跨特征的视频150段，随机选取网络训练数据23000幅和测试数据7000幅，对构建的网络进行了训练和测试。试验结果表明：本文方法对奶牛发情行为识别准确率为98.25%，漏检率为5.80%，误识别率为1.75%，平均单幅图像识别时间为0.257s。该方法能够实现奶牛发情爬跨的无接触实时监测，对奶牛发情行为具有较高的识别率，可显著提高规模化奶牛养殖的管理效率

摘要:针对规模化生猪养殖过程中难以及时获取猪只体温的问题，设计了基于红外技术的生猪体温巡检系统，以实现对设施猪场生猪体温的快速监测。硬件包括红外移动采集装置、系统控制装置和电源3部分。其中红外移动采集装置包括滑轨、移动小车、红外热像仪和保护壳；系统控制装置包括惠普MINI微型计算机、XP2-18R/RT型整体式控制器和DM542型数字式步进电机驱动器；电源包括电缆线和电缆滑车。控制系统集成红外图像的采集、存储控制，移动小车的运行控制及与远程服务器的数据通信等功能。在限位栏猪舍安装该装备，并进行了28d的测试试验，试验表明：系统工作稳定，巡检过程中红外图像平均缺失率为1.12%，能有效采集限位栏生猪红外图像。试验选择耳根区域作为生猪体温敏感区域，通过统计得到猪只耳根区域周期性巡检精度在90%以上，能有效监测猪只耳根区域温度情况。试验连续5d对3~6号猪只耳根区域温度最大值进行监测，并统计其日均值，通过分析验证了温度数值的科学性，可为养殖人员提供有效的监测信息，对生猪的健康监测和疫情防治具有重要意义。

摘要:针对当前稻飞虱图像识别研究中自动化程度较低、识别精度不高的问题，提出了一种基于迁移学习和Mask R-CNN的稻飞虱图像分类方法。首先，根据稻飞虱的生物特性，采用本团队自主研发的野外昆虫图像采集装置，自动获取稻田稻飞虱及其他昆虫图像；采用VIA为数据集制作标签，将数据集分为稻飞虱和非稻飞虱两类，并通过迁移学习在ResNet50框架上训练数据；最后，基于Mask R-CNN分别对稻飞虱、非稻飞虱、存在干扰以及存在黏连和重合的昆虫图像进行分类实验，并与传统图像分类算法（SVM、BP神经网络）和Faster R-CNN算法进行对比。实验结果表明，在相同样本条件下，基于迁移学习和Mask R-CNN的稻飞虱图像分类算法能够快速、有效识别稻飞虱与非稻飞虱，平均识别精度达到0.923，本研究可为稻飞虱的防治预警提供信息支持。

摘要:针对海量高维菊花图像相似性计算带来的挑战，研究了基于多探测局部位置敏感哈希技术的菊花表型相似性计算方法。针对菊花图像，采用SIFT技术提取菊花图像特征，并采用BoVW模型进行建模。由于图像特征的高维性质，海量的菊花表型相似性计算效率不高，为了提高计算效率，提出采用近似相似性技术中的多探测局部位置敏感哈希技术，用此方法构建菊花图像数据的哈希数据结构，在菊花相似性查询方面提高了计算效率，并确保了计算结果的质量。在菊花数据集上进行了计算效率和查询质量两方面的测试，并与典型的方法进行了试验对比和分析。结果表明，相比线性式扫描，平均查询成功概率达到0.90以上，平均加速比为3.3~19.8。本文方法能够在查询质量和计算效率两方面通过参数设置提供灵活的优化选择，并对参数的选择提供了参考范围，可为海量菊花花型相似性计算提供参考。

摘要:为解决自然环境下作物识别率不高、鲁棒性不强等问题，以西兰花幼苗为研究对象，提出了一种基于Faster R-CNN模型的作物检测方法。根据田间环境特点，采集不同光照强度、不同地面含水率和不同杂草密度下的西兰花幼苗图像，以确保样本多样性，并通过数据增强手段扩大样本量，制作PASCAL VOC格式数据集。针对此数据集训练Faster R-CNN模型，通过设计ResNet101、ResNet50与VGG16网络的对比试验，确定ResNet101网络为最优特征提取网络，其平均精度为90.89%，平均检测时间249ms。在此基础上优化网络超参数，确定Dropout值为0.6时，模型识别效果最佳，其平均精度达到91.73%。结果表明，本文方法能够对自然环境下的西兰花幼苗进行有效检测，可为农业智能除草作业中的作物识别提供借鉴。

摘要:根据植物表型分析对植物三维重建的需求，针对植物特征点不易提取而影响三维重建的问题，提出了一种基于深度相机的植物三维重建方法。首先，对深度相机进行内部参数标定和深度畸变矫正，以获取准确的深度信息；然后，固定好相机和转盘的相对位置，精确地计算出在当前深度相机的坐标空间下、转盘旋转一个固定角度θ对应的矩阵T；最后，按旋转角θ等间隔转动转盘，获取一系列点云，并结合矩阵T实现点云拼接，完成三维重建。通过与使用商业软件Skanect的重建结果进行对比，本文重建方法只需要配准一次，还原度更高，效率更好，鲁棒性更强，满足植物形态测量需求。

摘要:为研究利用手机图像预测玉米光响应曲线特征参数的可行性，通过自主设计的便携式图像采集装置，获取不同施氮量下滴灌玉米大喇叭口期冠层图像，提取其冠层图像特征参数，计算玉米光响应特征参数表观量子效率（α）、最大净光合速率（Pnmax）、光补偿点（LCP）和暗呼吸速率（Rd），找出与光响应特征参数相关性高的归一化冠层覆盖系数（CC）作为自变量，建立CC与玉米光响应曲线特征参数间动态模型，并根据模型评价指标R2、RMSE和nRMSE筛选出各参数的最优模型。结果表明，CC与α的最优模型为有理函数模型，与Pnmax最优模型为幂函数模型，与LCP最优模型为指数函数模型，与Rd以二次多项式模型为最优；各反演模型的R2均不小于0.876，RMSE介于0.002~3.673μmol/(m2·s)之间，nRMSE不超过9.071%，且各模型验证集的R2均不小于0.833，RMSE均不大于5.989μmol/(m2·s)，nRMSE不超过9.659%。将数字图像特征参数与作物光响应曲线特征参数有机结合，可为玉米光响应曲线特征参数的快速获取提供一定的理论依据。

摘要:为了提高玉米单产估测精度，以河北省中部平原为研究区域，以条件植被温度指数（VTCI）和上包络线S-G滤波的叶面积指数（LAI）为特征变量，通过随机森林回归确定玉米主要生育时期VTCI和LAI的权重，构建加权VTCI和LAI与玉米单产的单变量和双变量估产模型。结果表明，基于随机森林回归的双变量估产模型精度最高（R2=0.303）,达极显著水平（P<0.001）。将随机森林回归双变量估产模型用于研究区域2012年各县（区）玉米单产估测，结果表明，53个县（区）玉米估测单产与实际单产的平均相对误差为9.85%，均方根误差为824.77kg/hm2，模型精度较高。基于随机森林回归双变量估产模型逐像素估测研究区域2010—2018年玉米单产，结果表明，玉米单产在空间上的分布特征为西部地区最高、北部和南部次之、东部地区最低，年际间的分布特征为在波动中呈先减少后增加的趋势。

摘要:及时获取农田作物根域土壤墒情是实现精准灌溉的基础和关键。以内蒙古自治区达拉特旗昭君镇试验站大田玉米为研究对象，利用无人机遥感系统，分别在玉米营养生长期（Vegetative stage，V 期）、生殖期（Reproductive stage，R 期）和成熟期（Maturation stage，M 期）获得7次玉米冠层多光谱正射影像，并同步采集玉米根域不同深度土壤含水率（Soil moisture content, SMC）；然后，采用灰色关联法对提取的多种植被指数（Vegetation index, VI）进行筛选，选取与土壤含水率敏感的植被指数；最后，分别采用多元混合线性回归（Cubist）、反向传播神经网络（Back propagation neural network, BPNN）和支持向量机回归（Support vector machine regression, SVR）等机器学习方法，构建不同生育期的敏感植被指数与土壤含水率的关系模型。结果表明，3种机器学习方法中SVR模型在各生育期的建模与预测精度均最优，BPNN模型次之，Cubist模型最差；其中SVR模型在M期效果最优，其建模集和验证集R2分别为0.851和0.875，均方根误差（Root mean square error, RMSE）均为0.7%，标准均方根误差（Normalized root mean square error，nRMSE）分别为8.17%和8.32%，R期效果最差，其建模集和验证集R2分别为0.619和0.517。

摘要:以西北典型半干旱城市包头市为研究区，运用复杂网络的评价指标对包头市复杂层级网络的拓扑结构与空间鲁棒性进行评价，提取了第1、2、3级生态源地和第1、2、3层生态廊道，并识别了重要生态节点，构建了包头市层级生态网络。结果表明：第1、2、3层生态源地数量分别为8、31、123，生态廊道数量分别为8、35、151，重要生态节点数量分别为7、28、47。通过拓扑结构与空间鲁棒性分析可知：第1层生态网络连通度最低，核数为2，结构简单但重要性最高，其稳定性影响整个层级生态网络的稳定；第2层生态网络由于增加连通性较低的生态节点，可增加小尺度的生态稳定性，但对大尺度层级生态网络稳定性提升没有明显作用；第3层生态网络核数为4，生态网络连通性最高且结构复杂。在第1、2、3层网络恶意攻击比随机攻击的破坏性均更强。第2、3层生态网络中源地节点数量较多，但低等级源地比例高，对增强网络的抗打击能力与恢复能力效果不明显。

摘要:运用地理探测器的方法，以青海省海东市平安区及其周边共70个县级行政单位为研究对象，探测地形、气象因素不同分层方式对生产潜力指数的解释力，并对指定作物生产潜力指数进行修正。结果表明：研究区内，显著影响作物生产潜力指数的因素为海拔和年均降雨量；研究区内海拔对作物光温生产潜力指数解释力最高的分层方式为以1100m为基数、200m为间隔，年均降雨量对作物光温生产潜力指数解释力最高的分层方式为以0mm为基数、100mm为间隔；海拔对作物气候生产潜力指数解释力最高的分层方式为以1100m为基数、200m为间隔，年均降雨量对作物气候生产潜力指数解释力最高的分层方式为以25mm为基数、50mm为间隔。平安区验证分层结果表明，作物光温生产潜力指数与耕地质量等级年度更新调查评价工作中使用的光温生产潜力指数与修正前相比有不同程度降低；气候生产潜力指数与耕地质量等级年度更新调查评价工作中使用的气候生产潜力指数与修正前相比有不同程度升高；按照本文方法对作物生产潜力指数进行修正后，水浇地的自然等别整体下降，旱地的自然等别整体上升。

摘要:以废弃菌棒为主要原料，添加牛粪和草炭，进行堆肥发酵，取腐熟完成后的2种肥料样品DNA，采用16SrDNA Ｖ3+V４ 区和ITS2高通量测序方法，研究不同配方粗制肥料中微生物多样性和群落结构的差异。结果表明，“牛粪+菌棒”制得的有机肥生物多样性高于“草炭+菌棒”，且真菌差异大于细菌；“牛粪+菌棒”有机肥相对“草炭+菌棒” 有机肥具有10个优势细菌属和6个真菌属，“草炭+菌棒” 有机肥相对“牛粪+菌棒”有机肥具有14个优势细菌属和4个真菌属。两种配方堆肥制得的有机肥微生物群落结构无显著性差异。研究发现了多种具有农业价值的功能菌，可为功能性微生物的开发利用提供科学依据。此外，也发现一些潜在危害因子，如黄曲霉和杂色曲霉亚种在“牛粪+菌棒”有机肥中丰度较高，产生的黄曲霉毒素、杂曲霉毒素易造成农作物污染。

摘要:为解决目前在连续降雨条件下尚无有效的观测技术与手段从时空两个维度对土壤侵蚀过程进行观测的问题，设计了一种基于无线组网技术的数字近景摄影观测系统。该系统通过对连续降雨条件下不同时间节点的土壤侵蚀坡面进行数字影像的瞬时采集、雨滴噪声去除、点云匹配、三维重建等手段，实现对土壤侵蚀坡面形态演化过程的动态监测。该系统的测量精度可达到亚毫米级，最小测量误差为0.0062mm；凹槽尺寸测量值与实测值之间最大相对误差为-2.9683%。土壤侵蚀坡面观测实证表明，土壤流失量估算平均相对误差为-1.73%，单次观测精度最高可达99.26%，时间观测分辨率可达到分钟级别，空间分辨率达到2mm。该系统能够准确获取土壤侵蚀坡面形态变化的精细信息，可为土壤侵蚀过程研究提供新的方法和技术手段。

摘要:为了探究苜蓿对农田耗水过程及盐分变化的影响，以苜蓿农田为研究对象，以传统玉米农田为对照，分析传统玉米农田改种苜蓿后渗漏量、地下水补给量、蒸发量及蒸腾量变化特征；应用稳定氢氧同位素定量分析各潜在水源贡献率，并分析土壤中盐分变化规律。结果表明：改种苜蓿后农田总耗水量提高20.17%，蒸发蒸腾量比平均值降低66.64%，其中，蒸发量减少6.21%、蒸腾量提高35.80%、土壤贮水变化量减少8.08%、渗漏量减少39.68%、地下水对作物的补给量增加153.45%。生育期内苜蓿农田与玉米农田相比，0~100cm各土层土壤体积含水率变化分为剧烈波动阶段和线性下降阶段，7月0~60cm土壤体积含水率变化呈“U”形，而玉米农田0~60cm土壤体积含水率变化呈“V”形。生育期内苜蓿农田0~30cm平均土壤水分较玉米农田分布均匀。苜蓿农田对土壤水、灌溉水、地下水吸收利用无明确偏向性；而玉米农田水分利用具有偏向性，各潜在水源中主要利用0~40cm土层土壤水。不同时间取样0~100cm土层土壤水，苜蓿农田不同时期优先利用0~40cm中某一土层土壤水，玉米农田主要固定利用30~40cm土层土壤水。生育期内苜蓿农田、玉米农田0~100cm土壤平均脱盐率分别为53.90%、12.43%。苜蓿农田、玉米农田10~30cm与30~60cm土壤电导率差值绝对值分别在0~0.06mS/cm、0~0.13mS/cm之间，苜蓿农田10~60cm土壤电导率较玉米农田相对集中且分布均匀。5月苜蓿农田10cm以下土层除30~40cm均呈积盐状态，且平均土壤储盐变化率较玉米农田低；6—8月苜蓿农田0~100cm土壤盐分较玉米农田变化幅度大，呈积盐状态；9月苜蓿农田不同土层土壤盐分整体呈脱盐状态，土壤最大储盐量变化率为-15.31%，随深度增加，土壤储盐量变化率先增大后趋于稳定，而玉米农田整体呈积盐状态，80~100cm土壤储盐量变化率最大。改种苜蓿增强了地下水利用，降低了蒸发蒸腾比，抑制了土壤盐分，改盐增草（饲）兴牧发展苜蓿种植有利于盐渍化农田的改善。

摘要:为探究施用生物炭对东北黑土区不同坡度坡耕地土壤肥力和大豆产量影响的持续性，于2016—2018年在3种典型坡度的坡耕地上开展生物炭持续效应试验，分析施加生物炭对土壤团聚体及其稳定性、土壤养分指标、大豆产量及其构成要素影响的持续性，并采用改进的灰色理论预测模型对大豆产量进行预测，进而确定生物炭一次性施入后的增产作用年限。结果表明：施用生物炭使土壤团聚体直径d<0.25mm的土壤团聚体含量明显减少、d>0.25mm的土壤大团聚体含量显著增加；施用生物炭使大于0.25m的水稳性团聚体含量比例R0.25、平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）增加，使土壤不稳定团LT粒指数ELT减小，即土壤团聚体稳定性提高，该稳定性增强幅度随坡度增大、施炭后时间延长而减小；施加生物炭使土壤pH值、铵态氮、速效钾、有机质含量这4个指标显著增加（P<0.05），最大增长率分别为17.88%、27.23%、20.31%、17.51%，施炭后土壤养分等级有所上升，土壤肥力增强，增强效果与施炭后年限呈负相关，但生物炭对有效磷含量并无明显影响；施加生物炭后，大豆单株荚数、单株粒数、百粒质量、产量均显著提高（P<0.05），增产率高达26.29%，并且坡度越大、施炭年限越长，各指标增加幅度越小，各因素对大豆产量影响由大到小依次为施炭与否、坡度、施炭后年限；改进的多变量灰色预测模型精度较高，预测单次施用生物炭后大豆增产有效时间为5~6年。研究结果可为东北黑土区生物炭应用提供理论依据。

摘要:为研究寒地黑土区节水灌溉配施复合微生物有机肥对水稻光合特性及产量的影响，在节水灌溉条件下设置了4个复合微生物有机肥施用水平：OF20（20kg/hm2）、OF40（40kg/hm2）、 OF60（60kg/hm2）和OF80（80kg/hm2），同时以单施无机肥为对照（CK）处理，研究水稻光合特性及其产量的变化趋势。结果表明：随着复合微生物有机肥施用量的增加，水稻各生育时期的叶片净光合速率（Pn）、最大光化学量子效率（Fv/Fm）、反应中心的潜在活性（Fv/Fo）以及光化学系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心激发能捕获效率（F′v/F′m）均呈先升、后降的趋势；在抽穗期和乳熟期，实际光化学量子效率（ΦPSⅡ）和光化学荧光淬灭系数（qP）均随复合微生物有机肥施入量的增加先增大、后减小，在OF60处理时达到最大值，且均高于CK处理；气孔限制值（Ls）随着复合微生物有机肥施用量的增加，先减小后增大，且低于CK处理；非光化学荧光淬灭系数（qN）在不同复合微生物有机肥施用量处理下并无显著差异；施加复合微生物有机肥处理的水稻产量高于CK处理，其中OF60处理产量最高，且米质优于CK处理。综合分析，施用60kg/hm2复合微生物有机肥处理效果最佳，研究结果可为寒地黑土区节水灌溉条件下合理配施复合微生物有机肥提供理论依据和参考。

摘要:在内蒙古河套灌区布置了2年大田试验，研究了不同覆膜方式下微咸水滴灌对盐碱化农田土壤水、盐分布及其土壤斥水性的影响。采用滴水穿透时间（Water drop penetration time, WDPT）法测定土壤斥水性，得到了不同土壤斥水性随含水率变化的规律。结果表明，膜下滴灌盐碱化农田土壤的斥水性在表层土壤与电导率呈正相关，与土壤pH值无显著相关性。弱碱性微咸水滴灌条件下，单次滴灌降低了滴头附近土壤的WDPT，但增加了远离滴头土体的WDPT；高频滴灌（灌溉频率为3d）可显著降低土壤剖面整体的WDPT。膜下滴灌盐碱化农田土壤的斥水特征曲线均可用Gaussian和Lorentzian模型进行描述。滴灌对土壤斥水性最大时对应的土壤含水率（θm）影响不大（P>0.05），而对斥水性消失时对应的土壤含水率（θc）影响显著（P<0.05）。Lorentzian模型对盐碱化农田土壤的斥水特征曲线的拟合效果更优，通过该曲线可准确得到特定土壤的θm和θc。本研究可为微咸水滴灌及斥水性土壤的合理利用提供理论依据。

摘要:通过分析不同秸秆覆盖量以及耕作方式对0~20cm、20~40cm、40~60cm土层土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力以及土壤水分有效性的影响，揭示黑土区秸秆覆盖、耕作方式对土壤水分特性的影响机制。结果表明：土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性与土壤孔隙度密切相关。0~20cm、20~40cm、40~60cm土层的土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量，在传统耕作条件下，秸秆覆盖均高于无覆盖；在秸秆覆盖条件下，免耕均高于传统耕作。免耕秸秆覆盖处理影响土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性，随秸秆覆盖量增加，土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量逐渐增大，随土层加深，各处理土壤孔隙度、土壤持水性及土壤供水能力逐渐减小。本研究区最适宜的秸秆覆盖与耕作方式为免耕150%秸秆覆盖处理。

摘要:以硼酸、丙三醇为原料，通过微波酯化法制备了硼酸双甘酯。以硼酸双甘酯和丙烯酰氯为原料合成了硼酸甘油丙烯酯，以此作为含硼功能单体，成功制备了以羟丙基甲基纤维素为骨架的硼缓释型高吸水性树脂。根据吸水倍率筛选含硼功能单体最佳添加量，并对产物的吸液倍率、吸液速率、保水性能以及基团结构和表观形貌进行了表征。由红外光谱曲线可以看出，试验成功制备了具有双键结构的硼酸甘油丙烯酯，并通过接枝聚合反应合成了含硼高吸水性树脂；当含硼功能单体添加量为丙烯酸质量的1%时，羟丙基甲基纤维素含硼高吸水性树脂吸水倍率为344.06g/g、吸盐倍率为44.71g/g；35℃条件下，该含硼高吸水性树脂可保水72h；重复使用6次后，该高吸水性树脂重复吸水率仍可达到60%以上，重复吸盐率仍可达到40%以上；该高吸水性树脂具有良好的硼缓释性，在去离子水中可持续缓释10d，缓释硼总质量达182.77μg，在育苗基质中可持续释放25d，当添加量为育苗基质质量的0.5%时，混合基质淋溶硼量比普通基质多0.80μg/g。此外，羟丙基甲基纤维素含硼高吸水性树脂还具有良好的热稳定性，其表观形貌特征有利于促进对液体的吸收。

摘要:针对市场上存在以解冻牛肉冒充冷鲜牛肉售卖的问题，研究了利用超声成像技术对冷鲜与解冻牛肉进行质构分析与鉴别的可行性。首先，通过超声成像设备采集冷鲜与解冻牛肉超声图像信息，并结合质构参数、微观结构和部分理化指标分析图像差异成因。然后，采用灰度共生矩阵法提取图像纹理特征值，利用主成分分析法进行数据降维处理，分别建立线性判别分析（Linear discriminant analysis，LDA）和支持向量机（Support vector machine，SVM）两种判别模型。结果表明，两种判别模型均有较好的分类效果，其中LDA模型更优，当主成分数为5时，模型的训练集和测试集识别率均达到100%。说明应用超声成像技术对冷鲜与解冻牛肉进行质构分析与鉴别是可行的

摘要:为探究降低蛋清致敏性的新方法，在不同的微波条件下处理蛋清蛋白，通过SDS-PAGE（十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳）分析分子量变化、圆二色光谱分析二级结构变化、紫外光谱分析三级结构变化、外源性荧光光谱分析疏水性变化、间接ELISA（酶联免疫吸附试验）分析IgG（免疫球蛋白G）结合能力的变化，研究微波对蛋清的影响。研究证实，微波处理降低蛋清蛋白的潜在致敏性，其中400W/30s处理后的蛋白显示出最低的IgG结合能力，所有条件下处理后的蛋清蛋白的二、三级结构均发生显著改变。80W的微波功率下，蛋白质的结构先折叠，该条件下处理30s后，蛋白结构又展开；当微波功率达到640W时，处理时间较长的蛋白分子产生堆叠。蛋白质分子的结构变化导致了其抗原性的变化。

摘要:为解决茯苓丁工业化干燥过程中破碎率高、干燥时间长的问题，将碳纤维红外干燥技术和真空脉动干燥技术相结合，设计了基于碳纤维红外板的真空脉动中试干燥装置，以验证该干燥方式实际应用的可行性。该中试干燥装备由干燥室、真空系统、干燥模块、控制系统等组成。将实际真空脉动过程划分为4个阶段：抽真空阶段、真空保持阶段、破空阶段、常压阶段。控制系统以触摸屏为主机，通过MODBUS协议与各从机进行通讯，组成控制器网络。基于对干燥室内真空度的监测，采用时序控制，实现干燥室内“真空-常压”的连续转换。控制系统基于干燥温度的实时监测和反馈，实现对碳纤维红外板加热的有效调控。以12mm×12mm×12mm的茯苓丁为试验原料进行了中试试验验证。结果表明：该中试干燥装备设计方案可行，控制方案可靠，可有效实现茯苓丁的干燥。真空保持时间、常压保持时间分别为5、4min时，干燥时间最短，约为480min。真空脉动红外干燥后茯苓丁一级品占比83.63%，相比目前的连续式热风干燥，破碎率明显降低

摘要:采用辐照技术预处理豆渣后提取可溶性膳食纤维（SDF），分别通过扫描电镜、X衍射技术、红外光谱技术表征辐照技术对其微观结构、结晶度和基本结构的影响；通过测定SDF提取率、持水力、膨胀力、阳离子交换能力、结合水力、α-葡萄糖苷酶活性和抗氧化性，探究辐照技术对其理化性质的影响。结果表明：与未经辐照的豆渣SDF相比，其微观结构更加细腻蓬松，结晶度提高了3.78个百分点；理化性质明显改善，提取率提高了1.79个百分点，膨胀力增大了1.12mL/g，结合水力增大了0.28g/g，持水力提高了0.52g/g，抗氧化能力提高了1.23mmol/g，阳离子交换能力和α-葡萄糖苷酶活性也显著提高。辐照在改变豆渣SDF结构的基础上，进而影响其理化性质。本试验可为研究辐照对豆渣SDF作用机理和豆渣储藏技术提供前期的理论基础。

摘要:为保证拖拉机在丘陵山地的安全作业，并提高作业效率及乘坐舒适性，设计了基于双闭环PID算法的丘陵山地拖拉机姿态主动调整系统。首先，根据丘陵山地特定作业需求设计了姿态主动调整系统，包括姿态调整机构、液压驱动系统和控制系统；然后，建立了系统动力学模型，通过数值分析验证了该自动调平控制算法的有效性；最后，在山东五征集团生产的拖拉机上安装此系统，并进行了实验验证。结果表明：所设计的姿态主动调整系统在±10°的坡地上调平时间为7.5s，最大调平误差小于0.5°，左右摆动机构摆角绝对值的差在±1°以内，能有效满足丘陵山地作业需求。同时，该拖拉机在高低起伏较大的坡地上以1挡速度（1.98km/h）行驶时，车身倾斜角可控制在±3°范围内，左右摆动机构摆角绝对值差在±5°范围内。所设计的姿态主动调整系统能适应恶劣作业环境的作业需求。

摘要:针对车辆主动悬架的免模型振动控制问题，提出了结合饱和超螺旋算法的实际输出反馈控制策略。在控制设计中，考虑测量噪声和未知动态的影响，采用高阶滑模观测器估计系统的集中不确定性以及状态变量。为了保证二阶滑模有限时间可达、且控制信号连续，采用一个新的饱和超螺旋算法设计系统控制器。该方法无需精确的反馈线性化，仅需测量一个状态变量，减小了控制实施成本及复杂性。通过调节控制增益可保证系统状态的渐近稳定性和有界性。通过硬件回路实验验证了控制策略的有效性，仿真和实验结果表明，该方法相对于传统的比例积分（PD）及线性二次调节器（LQR）控制具有更好的减振效果，控制输出抖振较小。频响结果显示，被动控制的加速度增益峰值为44.7dB，LQR控制的加速度增益峰值为29.4dB，而所提控制方法的加速度增益峰值仅为13.5dB，舒适性得到较大的改善。

摘要:设计了一种非线性双端固支梯形梁压电俘能器，用于收集环境中的振动能量，并将振动能转换为电能，为微小型电子元器件供能。自然环境中振动源的振动频率大多在100Hz以下，该俘能器采用引入非接触磁力的方法，降低其谐振频率、拓宽俘能频带并提高输出性能。在理论分析的基础上，建立了Matlab/Simulink仿真模型并进行试验测试，对比分析了线性及非线性双端固支梯形梁压电俘能器的谐振频率、带宽及输出性能，同时研究了输出性能在3个参数（固定磁铁与质量块磁铁间距d、外接负载电阻R、外界激励加速度a）变化时的响应。仿真与试验结果表明，引入的非接触磁力使压电俘能器谐振频率降低了9Hz，俘能带宽拓宽了20%，输出功率提高了7.5%。

摘要:设计了一种可实现整周回转运动且便于模块化装配的3T1R并联机构。首先，提出一种仅含转动副的二维移动放缩单元，模块化组合与扩展后，构造得到一种平面二维移动放缩机构，将平面二维移动放缩机构作为支链，设计得到一种新型3T1R并联机构；其次，对该3T1R机构进行拓扑结构分析，在保证机构基本功能(方位特征集和自由度)不变的情况下对其进行降耦设计，得到耦合度为1的机构；最后，基于序单开链法对降耦机构进行位置分析，同时，基于导出的机构位置反解公式，分析机构的工作空间和转动能力，并绘制转动能力图谱，根据转动能力图谱筛选出机构可实现整周回转运动的工作空间范围，为该型机构的设计和实际工程应用提供理论依据。

摘要:针对磁流变阀通过改变内部结构提高压降而导致阀体积增大、内部通道易阻塞的问题，在不改变普通单线圈径向流磁流变阀内部基本结构及外观尺寸的基础上，对单线圈径向流磁流变阀压降与压降可调系数进行了多目标优化，设计了一种带有隔磁套筒的单线圈径向流磁流变阀，并阐述了其工作原理，基于Bingham模型推导了其压降数学模型。采用有限元法建立了磁流变阀二维仿真模型，观察径向圆盘阻尼间隙处磁感应强度分布规律，建立约束条件，分析了磁流变阀关键部件尺寸对剪切屈服应力与压降等相关性能的影响。运用ANSYS零阶和一阶优化工具对磁流变阀进行几何尺寸参数优化，并对优化前后磁流变阀有效阻尼间隙处的平均磁感应强度，以及进出口压降进行仿真对比分析。在磁流变阀动态性能测试平台上，对优化前后磁流变阀压降性能进行实验测试对比，实验结果表明，当励磁电流为1.8A时，优化前磁流变阀压降为1.84MPa，优化后磁流变阀压降为2.58MPa，增加了40.22%；优化前磁流变阀压降可调系数为7.94，优化后压降可调系数为10.07，增加了26.83%；不同负载对磁流变阀压降效果影响不大。