摘要:我国地域差异大、农作物种类和种植模式多样，农业机械具有多功能、小批量、定制化及多样化的用户需求特征。当前国内农业机械制造企业产品研发普遍以跟踪、仿制为主，存在研发周期长、效率低、产品可靠性差等问题，企业和产品的竞争力低下、缺乏核心自主技术，已成为制约我国农业机械企业可持续发展的瓶颈。智能化设计技术以满足用户定制化、多样化需求为目标，以知识工程（KBE）、数据管理（DM）、人工智能（AI）、虚拟仿真等现代信息技术为手段，通过整合农业机械全生命周期过程中上下游相关企业已有资源，集成产品数据管理（PDM）和产品生命周期管理（PLM）的协同设计平台，实现农业机械设计过程的协同化、自动化和智能化，是提高我国农业机械设计水平的关键。本文针对农业机械特点，对农业机械智能化设计技术的定义、技术体系、关键技术及发展现状进行了深入剖析，重点总结了近年来计算机辅助设计（CAD）、模块化设计、知识工程、虚拟仿真、PDM/PLM协同设计等智能化设计关键技术的研究现状与发展趋势，并提出了农业机械智能化设计领域未来发展趋势，为农业机械设计技术发展提供参考。

摘要:为提高农业机械（农机）路径跟踪控制在不同速度条件下的稳定性和鲁棒性，提出了基于链式系统模型和小范围稳定性分析优化的直线路径跟踪控制方法。首先，根据几何约束建立农机非线性运动学模型，并基于链式系统模型将其转换为线性链式系统，进而对系统的误差项进行线性组合，得到农机路径跟踪控制方法；然后，基于控制方法在平衡位置小范围的稳定性分析，对控制方法进行优化，使得农机路径跟踪控制在平衡位置小范围的稳定性与行驶速度无关；最后，以水稻穴直播机为实验平台开展了直线跟踪对比实验和农机作业实验。结果表明，相比于PID控制方法，本文控制方法在3种不同速度下均能保持直线跟踪控制的稳定性，并且具有较高的控制精度。同时，本文路径跟踪控制方法的稳定性与行驶速度无关，农机作业的行驶速度在0.4~2.0m/s范围内均能实现稳定控制，平均绝对误差均值为0.047m，最大绝对误差为0.128m。

摘要:针对高地隙植保机作业时驾驶员视野较差导致压苗伤苗的问题，提出了一种辅助驾驶方法。以某高地隙植保机为研究对象，设计了一套人机辅助驾驶系统。首先详细阐述了辅助驾驶系统的液压系统设计方案，在此基础上进行了转向系统结构改进；其次基于预瞄算法和二自由度车辆转向模型，进行转向系统前轮转角控制研究；最后基于LabVIEW软件创建了辅助驾驶控制系统。在0.5m/s的速度条件下，分别在水泥路面和玉米田间环境下进行了试验，试验结果表明，水泥路面条件下，辅助驾驶系统直线路径跟踪偏差均值为5.2cm、标准差为3.4cm；玉米田间行驶条件下，辅助驾驶系统的跟踪偏差均值为6.8cm、标准差为4.8cm；设计的辅助驾驶系统在宽行种植作物中具有良好的实用性。

摘要:针对明轮船作业过程中风、浪等引起的低频扰动，为了节约能源、降低由扰动引起控制系统的主动动作频次、延长明轮船续航时间，实现明轮船的高精度导航控制，降低风浪干扰的影响，提出基于卡尔曼滤波的离散滑模控制方式。通过建立水动力模型和偏航角动态响应模型，计算离散滑模控制的增益系数。经过仿真验证与实船试验，并与PD控制方式的效果进行对比，最大超调量比PD控制方式减小25%，调整时间减少50%，航迹偏差低于10cm。基于卡尔曼滤波的离散滑模控制方法实现了高精度的明轮船直线航迹跟踪，且明轮船的航行过程更加平稳。

摘要:为了简化机械式玉米排种器结构，提高作业质量，设计了一种夹持式玉米精密排种器，通过压种环在各工作区域的不同结构配合夹种块控制种子的位置及运动状态，实现排种作业。结合玉米种子几何尺寸，对充种过程进行理论分析，获得种子填充力的变化规律，阐述了清种、投种工作原理，设计了夹种块、压种环等关键部件。为检验排种器的排种性能，选用天农九（大粒）、红旗688（中粒）、黄金糯（小粒）3种不同几何尺寸的玉米种子为试验对象，以播种机工作速度为试验因素，以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标，进行单因素试验。试验表明，天农九排种效果较佳，在工作速度为11km/h时，其合格指数为90.1%，重播指数为9.1%，漏播指数为0.8%，满足排种作业要求。

摘要:为解决气吸式玉米排种器重播指数高和难以保证清种机构设计合理性的问题，优化设计了气吸式排种器的清种机构。通过定义种子被吸附时占据型孔直径的比值概念，建立了清种过程数学模型，分析了清种过程的运动机理，得出种子被吸附所需占据型孔直径的比值随种盘型孔中心线速度变化不明显，但随型孔直径的增大明显降低；分别对清种机构安装位置、锯齿边缘倒角、清种曲线进行了分析和设计，建立了适于气吸式排种器清种机构的参数化数学模型，并分析得出影响清种机构形状的关键因素为种子尺寸和种盘型孔所在半径；采用DEM-CFD耦合仿真方式对清种过程模拟分析，验证了所设计的清种曲线能够起到很好的逐级清种作用，并得出种子所受清种冲击力的大小顺序为大扁形、小扁形、类圆形。采用优化后的清种机构与上代排种器进行对比试验，结果表明，在风压为-3kPa、作业速度为8~14km/h时，优化后的排种器合格指数不小于92.0%，重播指数不大于1.6%，漏播指数不大于6.3%；优化后的清种机构能够在降低重播指数的同时减少漏播，有效地提高了合格指数，且对不同品种的玉米种子具有良好的适应性，从而验证了清种机构参数数学模型的合理性，可为气吸式排种器清种机构设计提供理论依据。

摘要:针对深松作业时残留土块较大、破茬作业中机组载重过大等问题，设计了与深松铲互作效应的破茬碎土刀。结合机构互作效应时的运动学分析及深松铲的田间试验，确定破茬碎土刀刃口曲线与地面夹角为10°~70°，破茬碎土刀最小半径为180mm，中间半径为215mm，最大半径为235mm，深松铲与破茬碎土刀的最小间隙为20mm，并运用离散元仿真试验为机构配合设计的合理性提供依据。田间性能试验表明，互作效应装置与参照指标相比，破茬比率提高10.92%、碎土率提高6.04%、耗油量降低31.39%；田间对比试验表明，互作效应的破茬碎土刀比分离作用的破茬碎土刀、圆盘刀、缺口破茬刀，在相同工况下，平均破茬比率分别增加了3.53%、19.38%、8.86%；在不同工况下，比分离作用的圆盘刀，平均载质量降低20kg，破茬比率提高13.8%，耗油量减小7%，平均载质量降低40kg，破茬比率提高5.82%，耗油量减小21.82%，比分离作用的缺口破茬刀，平均载质量降低20kg，破茬比率提高4.5%，耗油量减小12.79%。因此与深松铲互作效应的破茬碎土刀，在降低载质量时性能较优。

摘要:对传统旋耕机（TR）、秸秆旋埋还田机（SR）和深松+秸秆旋埋还田机（SSR）进行了秸秆还田离散元仿真和田间试验对比。通过设计的秸秆三维坐标测量装置对秸秆在土壤中的空间坐标进行了测量，并在三维绘图软件中还原了秸秆在土壤中的空间状态，及秸秆在三维图中量化及可视化显示。对取样立方体进行分层、横向及纵向划分等探究了秸秆在土壤中垂直分布及水平分布的均匀性。利用离散元软件建立了相应的仿真模型，并与田间试验设定了相同的作业参数，在仿真作业完成后，通过设置不同尺寸的Geometry Bin计算区域内秸秆数量，并分别对应实际田间作业的分层、横向和纵向划分。在分层处理中，仿真与实测结果表明，SR和SSR埋入土壤中的秸秆量都明显大于TR，尤其是埋入土壤下层的秸秆量均是TR的数倍。TR、SR和SSR作业后各层秸秆占比仿真值和实测值的变异系数均呈递减趋势，其中SSR的变异系数最小，分别为28.8%和28.7%。3种耕作装备下仿真值与实测值的变异系数相差不大，平均误差为9.6%。横向和纵向划分中，TR、SR和SSR的各区域秸秆占比仿真值和实测值的变异系数无绝对规律，SSR的变异系数均最小。离散元仿真和田间试验结果表明，SSR秸秆还田后，秸秆在土壤中垂直分布和水平分布的均匀性均最优。离散元仿真较好地拟合了实际田间作业后秸秆的空间分布状态，相对误差在可接受范围内。

摘要:由于现有的贝塞尔齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构移栽过程中存在移栽臂甩泥现象，通过分析其作业轨迹探寻问题引起的原因，并基于精确多位姿运动解析理论进行移栽轨迹改善与机构参数求解。根据移栽过程中夹苗开始、夹苗结束和推苗3个动作的位置和姿态要求，确定约束移栽轨迹的3个精确位姿点。将轮系式移栽机构的设计过程分解为开链2R机构（由去除输出齿轮以外的所有齿轮得到）的运动综合和不等速传动比设计两个阶段。基于给定连架杆长度三位置运动生成机构综合方法，建立开链2R机构圆心点（轮系机构的输入点）和圆点（轮系机构的输出点）曲线方程，并求解获得不同杆长时对应圆点和圆心点的位置曲线；拟合带关键点位置信息的期望轨迹，求解基于此轨迹的开链2R机构角位移并分析其单调性，实现机构总传动比的求解与分配；设计七齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构并进行仿真与台架试验。通过与原机构的理论与试验结果对比分析得出，新机构的移栽轨迹回程段与地面的夹角增加到90°，环扣高度增加到68mm，推苗点与箱体回转中心最低点的距离增加到21mm，改善了水稻钵苗的移栽质量。

摘要:针对现有覆膜插秧机械中存在的无开孔装置或开孔装置易阻塞造成秧苗根系损伤与漏插等问题，设计了一种防堵式覆膜同步开孔插秧装置。在齿轮旋转箱双臂分插机构的基础上，加装“+”形尖点的单臂开孔装置。为探究覆膜开孔与插秧作业过程，以单个栽植臂为研究对象，建立了开孔装置运动轨迹的数学模型。运用建立的模型进行模拟仿真，确定了影响开孔质量的主要因素，并验证了开孔与插秧相位角差的可行域。采用二次正交旋转中心组合试验方法，以开孔与插秧相位角差、开孔倾角、旋转速度为试验因素，以膜孔长度、插秧前开孔长度、膜孔合格率为评价指标实施参数优化试验。结果表明：当开孔与插秧相位角差8.0°、开孔倾角7.0°、旋转速度246.4~250.1r/min时，开孔装置无堵塞现象发生，所得膜孔平均长度47.3mm、膜孔平均宽度16.6mm、插秧前开孔平均长度18.0mm、平均膜孔合格率94%以上。应用参数优化试验结果，对防堵式覆膜同步开孔插秧装置与“H”形同步开孔插秧装置进行了防堵性能和开孔性能对比试验。结果表明：所设计的开孔装置各项指标均优于改进前的“H”形开孔装置，满足农艺要求。

摘要:针对航空施药模式下喷头喷雾参数与雾化参数关系不明确的问题，本文结合喷雾性能测试与建立代理数学模型，讨论了CN1215型航空专用离心喷头主要工作参数对雾滴体积中径（Dv50）、喷幅的影响规律。标定了离心喷头喷雾参数对应的供液系统工作参数，在室内无风环境下测试了不同喷头流量（100~350mL/min）、喷头转速（8000~10000r/min）下的雾滴中径及喷幅。以喷头喷雾参数（喷头流量、喷头转速）作为试验因素，以航空离心喷头雾化后雾滴体积中径Dv50、对应喷幅为响应因数，分别采用四阶响应面法（Response surface method，RSM）、克里金法（Kriging）、椭球基神经网络（Ellipsoidal basis function neural network，EBFNN）3种数学方法逼近试验因素与响应因数之间的关系，建立了喷头雾化参数（Dv50、对应喷幅）与喷头喷雾参数（喷头流量、喷头转速）之间的代理数学模型，3种代理模型对Dv50的决定系数R2分别为：0.705、0.718、0.925，3种代理模型关于Dv50对应喷幅的决定系数R2分别为：0.819、0.890、0.930。基于EBFNN隐式代理数学模型建立了两个雾化参数的响应面，实现了喷雾参数影响下的雾滴Dv50、喷幅的快速预测。

摘要:破壳后物料分离是山核桃深加工的关键技术，仿真分析了山核桃破壳后各种形状壳仁的物理特性。研究利用物料的壳与仁的含水率的区分度、物料的力学参数与其形状系数使壳、仁和壳仁嵌合物的悬浮速度重合区间减小，并且研究了风速均匀性和控制风速精度对复杂物料风选的影响。混合物料试验确定了在风速8.2m/s、仁含水率为23.6%、壳含水率为5%、迎风面容量比为50%左右时，总体清选率为99.2%、误选率为0.8%，剩余物料在含水率均为23.6%、风速为11.7m/s时使清选率达到100%、误选率2.3%，含水率为23.6%时物料最大碰撞力为0.0031N。

摘要:为提升设施园艺中水培生菜生产全程机械化水平，设计了收获后生菜自动纵向包装装置，包括导向装盒机构、切膜与封膜机构等。利用聚拢气缸和压菜气缸执行生菜纵向装盒，同时利用导向环保证装盒过程中生菜偏移、翻转等位姿要求；通过柔性毛刷对薄膜的梳刷作用及薄膜自粘性使其贴于包装盒，完成包装盒封膜。根据生菜挤压试验、力学分析、理论计算，分别确定了包装盒尺寸、导向装盒机构参数、切膜与封膜机构参数。基于高速摄像，提出了生菜水平偏移、姿态角量化方法；通过生菜装盒位姿特性试验，研究了导向环对装盒过程生菜位姿特性的影响。研制了自动包装样机，利用正交试验优化了切膜作业参数并进行了试验验证。生菜装盒位姿特性试验结果显示：生菜入盒时有导向环水平偏移平均值、姿态角平均值分别为5.8mm、17.9°，相较无导向环时分别减小75.0%、74.2%，导向环保证了生菜纵向装盒成功率。正交试验结果显示：切膜作业参数最优组合为薄膜纵向切刀与薄膜夹角30°、拉膜辊拉膜速度300mm/s、薄膜横向切刀速度500mm/s。最优参数组合下，包装成功率为96%，样机单次包装用时10.5s，比人工缩短58%。

摘要:尾水管涡带是混流式水轮机在部分负荷工况运行时尾水管内出现的一种螺旋状涡旋运动，其诱发的压力脉动对水轮机运行稳定性有直接影响且易造成疲劳破坏。基于SST k-ω湍流模型对运行在42.35%额定功率的某混流式模型水轮机进行了尾水管内部流动特性的试验测试与数值研究，数值压力脉动幅值及主频与试验测试吻合度好，误差分别约为2.70%和2.62%。尾水管内出现进动涡带时，测点压力均作0.25倍转频的周期性脉动，涡带扫过测点时，其压力最低。位于涡带运动轨迹附近的压力测点，其压力幅值最高。为了进一步阐明尾水管涡带的复杂流动特征及其动力学特性，将尾水管压力信号分解为同步分量及非同步分量。研究发现，分解后的非同步分量对原始信号有较强的依从性，其幅值较高且保持主频为0.25倍转频，而同步分量主频发生变化且压力脉动幅值较小，表明非同步分量对尾水管涡带的形成贡献大于同步分量。尾水管锥管段不同高程上同步及非同步分量幅值的量化分析表明，非同步分量幅值绝对占优，沿流动方向非同步分量幅值先增大后减小，而同步分量幅值逐渐增加。

摘要:为提高气动式鱼塘投饲机抛料均匀性，提高饲料利用率，利用EDEM-Fluent耦合方法对投饲机抛料过程进行性能分析和数值模拟，研究造成抛料分布不均匀的主要原因，并对投饲机结构进行优化改进。在此基础上设计三元二次回归正交旋转组合试验，研究设计参数外腔体半径Ro、外腔体高度ho、导流板圆心角α等对抛料均匀性的影响，建立饲料颗粒周向分布变异系数Cv与因素Ro、ho、α之间的二次多元回归模型并解析，确定最优设计参数组合并进行场地验证试验。结果表明，各因素对周向分布变异系数的影响程度由大到小为：导流板圆心角α、外腔体半径Ro、外腔体高度ho，当Ro取77.00mm、ho为85.40mm、α为93.20°时Cv最小，其理论结果为14.13%，验证试验结果为15.08%，与模型理论值相吻合，与未优化前相比Cv降低50.50个百分点。表明基于EDEM-Fluent耦合方法进行气动式投饲机抛料性能参数优化改进是可行的。

摘要:针对现有马铃薯收获机分离效果不理想、铺放环节防损减损能力弱、伤薯率和破皮率较高等问题，结合国内北方地区马铃薯种植农艺，采用“振动输送分离+双重缓冲减速+低位铺放减损” 的薯-土-杂分离工艺，设计了一种低位铺放双重缓冲减损马铃薯收获机，主要由挖掘装置、仿形松土限深装置、低位铺放输送分离装置、2级振动装置、切土切蔓装置、双重缓冲帘、平土压实装置等部分组成。在阐述总体结构及工作原理基础上，建立薯块运动模型，确定关键部件参数。薯土分离阶段分为振动输送分离段和低位铺放缓冲分离段，以在满足高效分离的同时降低破皮率；优化改进后的仿形松土限深轮，作用在薯垄内部薯块上的挤压力相对减小，即达到薯土松离效果的同时降低伤薯率；平土压实装置，可有效避免薯块被挖掘分离后被再次掩埋，利于捡拾且提高明薯率。台架试验利用碰撞检测技术，分析低位铺放环节的碰撞冲击特征，以揭示缓冲帘减损机理。试验结果表明，在收获速度为0.88、1.16m/s时，纯作业时间生产率分别为0.41、0.54hm2/h，伤薯率分别为103%和0.84%，破皮率分别为1.52%和0.95%，各项性能指标均满足相关标准的要求

摘要:基于2015年大气校正后的时间序列Landsat8影像，研究了归一化植被指数NDVI与增强型植被指数EVI随植被覆盖度增加的变化规律，定量分析了二者监测低、中、高植被覆盖的差异，比较分析了NDVI和EVI分布频率曲线差异及时间序列曲线差异。结果表明：地表刚出现植被时，NDVI和EVI的增加速度最快，随着地表植被覆盖度的增加，NDVI与EVI的增加速度减缓。低植被覆盖下NDVI的增加速度大于EVI，中等植被覆盖下NDVI和EVI的增加速度接近，高植被覆盖下NDVI的增加速度小于EVI，不同植被覆盖下的NDVI值始终大于EVI值。NDVI和EVI分布频率曲线能描述不同植被覆盖度像元数量和随时间的变化。NDVI和EVI时间序列曲线能清晰反映一种作物的长势变化规律及不同作物在同一时期的长势差异。在作物生长初期或低植被覆盖下，NDVI、EVI都偏高估计植被覆盖度，NDVI估计值略高于EVI的估计值。在作物生育中期或中等植被覆盖下，二者对植被描述能力相似。在作物生育高峰期或高植被覆盖下，监测作物长势变化EVI比NDVI更敏感。综上所述，监测作物时可根据作〖JP2〗物生育期植被覆盖度变化特点合理选取NDVI和EVI植被指数，也可同时选用NDVI和EVI两种植被指数互为补充。

摘要:冬小麦全蚀病是导致小麦大幅减产甚至绝收的土传检疫性病害。快速、无损地监测冬小麦全蚀病空间分布对其防治具有重要意义。以无人机搭载成像高光谱仪为遥感平台，利用成像高光谱影像结合地面病害调查数据，在田块尺度对冬小麦全蚀病病情指数分布进行空间填图。利用地物光谱仪（ASD）同步获取的高光谱数据评价UHD185光谱数据质量，综合运用统计分析以及遥感反演填图技术，计算光谱指数 (Difference spectral index, DSI)、比值光谱指数 (Ratio spectral index, RSI) 及归一化差值光谱指数 (Normalized difference spectral index, NDSI) 与病情指数（DI）构建决定系数等势图，筛选最优光谱指数与DI构建线性回归模型，并利用3个光谱指数构建偏最小二乘回归预测模型，以对比模型预测精度与稳健性。最后用独立数据对模型进行检验。结果表明，冬小麦冠层的ASD光谱数据与UHD185光谱数据相关性显著，决定系数R2达0.97以上，3类光谱指数与DI构建偏最小二乘回归模型，得到模型验证结果R2=0.6292,RMSE=10.2%,MAE=16.6%），其中DSI(R818,R534)对模型贡献度最高，利用DSI(R818,R534)与DI构建线性回归模型为y=-6.4901x+1.4613 (R2=0.8605, RMSE=7.3%, MAE=19.1%)，且通过独立样本的模型验证精度（R2=0.76，RMSE=14.9%，MAE=11.7%，n=20）。最后使用该模型对冬小麦进行病情指数反演，制作了冬小麦全蚀病病害空间分布图，本研究结果为无人机高光谱遥感在冬小麦全蚀病的精准监测方面提供了技术支撑，并对未来卫星遥感探索冬小麦全蚀病大面积监测提供了理论基础。

摘要:为了开展大范围的冬小麦干旱预警，以中国北方冬小麦区为实例，构建了土壤水分动态预报模型，结合未来10d高精度天气要素预报、土壤自动水分观测和冬小麦发育期观测数据，建立了北方冬小麦区干旱预警系统。利用该系统对2018年4—5月进行逐日的冬小麦干旱预警，对干旱预警产品的分析表明：系统对未来10d土壤相对湿度预报的决定系数在0.63~0.91之间，均方根误差在5.6%~18.2%之间，预报时效越近，准确率越高。从不同的干旱等级预测准确率看，对于干旱等级较高的重旱和特旱预报准确率较高，轻旱和中旱的预报准确率略低。该系统基本满足冬小麦干旱预警需求，对国家级农业气象部门大范围农业干旱监测和预警业务是有益的补充。

摘要:为了研究不同水分胁迫和不同时间尺度对拔节期青贮夏玉米水分亏缺指数（WDI）和陆气温差监测效果的影响，利用地面数据结合无人机遥感数据建立植被指数-温度梯形空间，计算WDI干旱指数，并生成WDI分布图和陆气温差分布图。在不同的时间尺度和水分胁迫梯度下分析WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度的相关性。结果表明，植被指数-温度梯形空间和WDI分布图对短期降雨事件反应敏感；日间尺度下WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度均表现了较好的相关性（R2为0.4～0.85）；旬间尺度下WDI与土壤含水率、气孔导度的相关性（R2>0.68）明显优于陆气温差（R2<0.6）；旬间尺度下100%充分灌溉时，WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度均无显著相关性（R2<0.12）；在不同水分胁迫下，WDI与气孔导度、土壤含水率均显著相关（R2为0.7283～0.82），而陆气温差与气孔导度、土壤含水率的相关性则出现较大差异（R2为0.3566～0.8074）；与陆气温差相比，采用WDI实时监测青贮夏玉米旱情更为稳定。研究结果可为大田作物干旱信息的实时监测提供参考。

摘要:针对遥感技术只能获取作物的表征信息、对作物内在机理过程变化描述较为困难的问题，引入作物生长模型与遥感数据同化进行作物成熟期预测研究。以叶面积指数（LAI）作为耦合变量，以MODIS LAI（MCD15A3H产品）作为遥感数据源，结合2017—2018年实时气象数据以及气象预报数据，以2018年5月1日为预报时间节点，构建LAI归一化代价函数，采用复合形混合演化算法（Shuffled complex evolution-University of Arizona, SCE-UA）最小化代价函数，优化WOFOST作物模型的输入参数，用优化后的参数重新驱动WOFOST模型逐像元模拟冬小麦生长过程，得到研究区冬小麦成熟期的预测结果，并使用研究区内农业气象站点的观测数据进行验证。结果表明，冬小麦预测开花期、成熟期的均方根误差(RMSE)分别为2.10、2.48d，预测精度较高。该方法能够为农作物的大区域成熟期预测提供重要理论基础。

摘要:利用遥感技术精准地获取区域农作物种植结构数据，对指导农业生产、制定农业政策具有重要意义。以景泰县为研究区，以多时相Sentinel-2A遥感影像为数据源，计算时序归一化植被指数（Normalized difference vegetation index，NDVI）和红边归一化植被指数（Red edge normalized vegetation index，RENDVI）及其组合特征（NDVI+RENDVI、NDVI-RENDVI和NDVI&RENDVI），分析作物特征曲线，并采用随机森林法分别以5种特征参数作为分类特征对研究区农作物进行精细分类。结果表明：根据形态特征，研究区农作物特征值曲线可划分为3种类型：高值型（玉米、水稻、胡麻和马铃薯）、低值型（洋葱、大棚作物和砂田瓜果）和开口型（春小麦、春小麦-秋油葵）。高值型和低值型可在7、8月影像中区分，开口型和前两种类型在5月和9月影像上的特征值有明显差异。3种类型内的作物可以通过不同时相影像区分，高值型的4种作物在9月影像上通过成熟期差异可以区分；低值型的3种作物的特征值差异在全年影像上都可以明显体现；开口型的两种作物利用9月影像可以明显区分。利用NDVI、RENDVI、NDVI+RENDVI、NDVI-RENDVI和NDVI&RENDVI 5种特征分类的总体精度分别为82.14%、78.16%、81.17%、75.64%和86.20%，Kappa系数分别为0.78、0.74、0.77、0.71和0.83，总体精度和Kappa系数由大到小依次为NDVI&RENDVI、NDVI、NDVI+RENDVI、RENDVI、NDVI-RENDVI,说明RENDVI辅助NDVI可以有效提高分类精度（精度较仅用NDVI提高4.06个百分点）。选择合适的时期和分类特征，利用Sentinel-2A特有的红边波段数据及其较高的空间分辨率在县域农作物精细分类上具有较好的精度。

摘要:蓄积量是评价森林数量和质量的重要指标。为了分析露天开采和土地复垦对林分生长的影响，需要快速准确地测定开采未损区、开采受损区和受损治理区的林分蓄积量。由于矿区环境复杂多变，为了避免危险性，提出以非接触地面摄影测量方式进行外业数据采集，然后以五棵树法为原理，再结合推导形数法快速计算蓄积量的方案。为了证明地面摄影测量方法测量的精度满足林业上的精度要求，把用地面摄影测量量取的25棵树的胸径与对应每木检尺法测量的胸径结果进行对比，平均胸径绝对误差为0.23cm，相对误差为1.35%，表明非接触地面摄影测量方法可以代替每木检尺法进行胸径测量。采用地面摄影测量结合五棵树法分别对平朔矿区开采未损区、开采受损区和受损治理区树木进行调查，结果显示受损区相对未损区平均胸径减小21.26%,蓄积量相对减小41.14%，治理区相对受损区平均胸径增加1.46%，蓄积量增加17.80%，说明露天开采影响了平朔矿区林分的平均胸径和蓄积量，尤其对蓄积量的影响较大，土地复垦一定程度上改善了树木的生长状况。

摘要:因无人机机载激光雷达(Light detection and ranging，LiDAR）数据具有离散性，在生成数字高程模型（Digital elevation model，DEM）时需选择有效插值方法。以荒漠植被区为研究背景，使用零-均值标准化方法归一化点云回波强度，利用肘方法确定最佳聚类数目，采用K-means方法对点云强度值聚类得到地面点云。在此基础上，采用克里金（Kriging）方法插值抽稀率为20%和80%的地面点云数据，且将点云高程作为变量，建立RBF神经网络预测模型，并通过线性回归检验方法对模型进行精度分析，采用Delaunay三角网内插生成高精度DEM。结果表明：采用K-means方法实现最佳聚类数目为4的聚类，得到地面点云48722个，在点云较优抽稀率20%的情况下，径向基函数神经网络（Radical basis function neural network，RBFNN）训练时间为56s，点云高程预测的决定系数R2为0887，均方根误差RMSE为0.168m。说明使用RBFNN对K-means聚类滤波得到的地面点云进行高程预测效果较好，可为基于点云构建高精度DEM提供参考。

摘要:为有效地辨别蛋鸡不同类型声音，了解蛋鸡的健康状况以及个体需求，提高生产效率的同时改善蛋鸡福利化养殖，提出一种基于声谱图纹理特征的蛋鸡发声分类识别方法。以海兰褐蛋鸡的声音为研究对象，将图像处理和声音处理技术相结合，由一维声音信号转换为二维图像信号，二维声谱图中的纹理特征呈现了蛋鸡声音的更多细节信息。最后，利用2D-Gabor滤波器提取蛋鸡发声声谱图中的声纹信息，并采用人工神经网络模型进行训练和分类识别。试验结果表明，本文方法平均灵敏度和平均精确度不低于92.0%，风机噪声识别灵敏度达99.3%，鸣叫声识别灵敏度最低，为76.0%

摘要:针对机器视觉在线分选时球形水果表面缺陷斑块在图像中形状、尺寸失真的问题，依据射影几何原理和通用成像配置，建立了斑块的成像普遍方程及斑块成像面积的通用算法，分析了斑块图像的面积失真规律；利用Matlab建立了满足特定分选准确度要求下有效采像区域与成像系统参数的配置关系，提出了一种有效采像区域的简化划定方法；分别以半球块和埃及甜橙为实验对象，利用NI Vision Assistant对工业相机采集到的、位于划定区域内的缺陷斑块进行了面积失真度校验。实验结果表明，特定采像条件下，当失真度阈值A为20%时，求得最小球心角λ0min为79.32°来划定有效采像区域，采集到的5个半球块位于不同采像工位及其对应的采像姿态下的图像，有效采像区域内各缺陷斑块面积失真度均小于20%，满足失真度控制要求；同样地，5个埃及甜橙样本中，满足失真度要求的缺陷斑块比例分别达：97.38%、97.33%、94.22%、96.44%、97.78%。可见，利用球形水果表面缺陷斑块成像普遍方程预测结果进行图像的有效采像区域分割，即可实现对分选准确率的有效控制；通过测定有效采像区域中缺陷斑块面积进行分选阈值判断，有利于简化图像处理计算，为球形水果成像系统成像参数配置提供理论指导。

摘要:为可视化土壤孔隙的空间分布和拓扑结构，进一步理解土壤功能和生态过程，以自定义的规则结构和土壤孔隙结构为应用对象，进行了土壤孔隙骨架提取算法的研究，并验证细化法和距离变换法2种算法构建骨架模型的性能。试验结果表明，2种算法的骨架模型构建效果均不受模型类型的影响，其中，距离变换法构建的骨架模型存在体素点缺失和偏移的现象，而细化法提取的孔隙骨架模型结构完整，其平均骨架偏移距离（0.10mm）比距离变换法（0.15mm）减少了50%，具有良好的拓扑不变性。通过对细化性、连通性和中心性3个指标的综合分析，细化法具有优越的描述土壤孔隙形状及拓扑特征的能力，可为土壤物理结构及水文特性的研究奠定技术基础，为从孔隙尺度理解土壤功能奠定理论基础。

摘要:以包头市为研究区，结合不同生态价值生境斑块的层级性，构建层级网络提取模型框架，选用合适的图论网络测度指标评价层级生态网络。结果表明：基于层级网络提取模型构建的包头市层级生态网络，所提取的第1、2、3层对应的潜在生态源地数量为8、31、123，第1、2、3层对应的潜在廊道数量为8、35、151，并确定对应的第1、2、3层生态节点数为7、28、47；计算α、β、γ指数，评价层次生态网络结构，随生态源地与廊道数量增加，网络中可供物质流动的回路增多，生态源地的平均连通度变好。针对半干旱区构建的层级生态网络，能够为包头市生态建设提供理论指导，对半干旱城市生态规划具有重要参考价值。

摘要:沙漠的迅速扩张对生态脆弱地区的社会经济和环境构成了巨大威胁。选取位于沙漠绿洲地区的内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县作为研究区，以遥感影像数据和DEM数据为基础，设置11种发展策略,利用引力模型和MCR模型构建了森林-草地生态网络（FG生态网络）多场景仿真模型，提取出不同发展策略下的生态网络，并利用复杂网络理论分析了11种发展策略中网络的拓扑结构和统计特征。结果表明，发展策略的不同会造成不同的生态基质，本文构建的模型可以模拟受基质变化影响的斑块之间的相互作用。随着发展策略中经济发展的比重增加，研究区内连接生态斑块的生态网络逐渐遭到破坏，部分生态斑块之间的连接方式发生了变化，并且网络连通性和核数、平均节点连接数等指标呈下降趋势。（0.9，0.1）发展策略中网络密度略有增加，而其他策略中网络密度随经济发展比重的增加而逐渐减小。经济发展不一定导致该地区生态环境恶化,在现有自然条件下，研究区仍有经济发展空间，但发展空间有限。识别出36个关键生态节点，识别出研究区骨架廊道总长度为1236.89km。建议加强关键生态节点、骨架廊道的生态建设与保护，实行较严格的生态管控措施。

摘要:以玉米为研究对象，基于黑龙江省长时间的气象站点观测数据，结合标准化降水蒸散发指数(SPEI)，研究黑龙江省玉米生长季内降水、气温、区域干湿变化特征及对玉米产量的影响。结果表明：黑龙江省降水变化趋势不显著，但最高气温、平均气温和最低气温变化趋势显著。湿润化的趋势主要集中在黑龙江省西北部和东南部，干旱化趋势主要集中在黑龙江省自东向西大部分地区。玉米的气象产量主要受SPEI3-8影响，气温是影响黑龙江省生育期内玉米产量的主要因素。研究结果可为区域水资源合理规划和优化农业种植结构提供参考。

摘要:为准确评价区域不同时空尺度作物生产耗水量及耗水效率的动态变化及其分布规律，以黄河流域典型年为例，基于作物水分生产力模型AquaCrop，考虑不同供水和灌溉方式，在5′空间尺度对流域内小麦生产水足迹进行了量化与评价。结果表明：流域小麦水足迹总量和单位生产水足迹年均值分别为2.19×1010m3和1.22m3/kg，蓝水足迹占65%，单位生产水足迹呈现上游向下游递减的趋势。传统地面灌农田小麦生产蓝、绿水足迹量分别为流域总量的92%和50%。流域灌溉条件下小麦生产水足迹（1.40m3/kg）高于雨养条件（1.12m3/kg）；灌溉方式对小麦生产水足迹影响显著，其中微灌仅为1.67m3/kg，喷灌条件下高达2.07m3/kg。供水与灌溉方式对区域农作物生产水足迹的影响不可忽略，考虑不同供水与灌溉方式的作物生产水足迹量化与评价将成为农业水资源高效利用的重要基础。研究结果可为不同时空尺度农作物水足迹核算和区域农业节水策略制定提供参考。

摘要:为探讨不同水氮供应对番茄生长发育和养分吸收的影响，以日光温室盆栽番茄为研究对象，研究3种灌溉水平（灌水下限分别控制在田间持水率的50%、65%、80%，分别记为I1、I2和I3）和4种施氮水平（N和土壤质量比为0、0.13、0.27、0.40g/kg，分别记为N0、N1、N2和N3）对番茄生长发育、生物量、组织含水率和养分累积量的影响。结果表明：叶面积、茎粗和株高均随灌水量的增大而显著增大，随施氮量的增大呈显著的先增大后减小趋势，且N1时各灌溉水平的生长指标均最优；茎和叶含水率在各处理间无明显规律，而果实含水率随灌水量的增大而显著增大，随施氮量的增大而显著减小；茎、叶和果实的干物质量均随灌水量的增大而极显著的增大，随施氮量的增大呈先增大后减小趋势，N1最有利于干物质的形成；水分胁迫（I1）条件下增施氮肥有助于各组织对全氮（N）、全磷（P）和全钾（K）的吸收，且养分更多的用于生殖生长，各组织对养分吸收的施氮阈值为0.13g/kg（N1）；地上组织N、P、K累积量与干物质量呈极显著正相关，与对应的养分含量呈显著的负相关（N和K除外），与组织含水率的相关性不显著，且N累积量与P、K累积量均呈极显著的正相关，故增施氮肥可以促进番茄对养分的吸收，特别是促进对K的吸收。与N1I3处理相比，N1I2的果实干物质量、N累积量和K累积量分别下降了3.04%、10.67%和12.08%，但可节约用水25%，因而灌溉控制下限为田间持水率的65%（I2）和施氮水平为0.13g/kg（N1）为最优水氮组合模式，可实现节水、省肥功效，合理调控株型，为产量形成和品质的优化奠定基础。

摘要:于2013—2017年冬小麦生长季，选用节水高产小麦品种衡4399，开展麦田分期定量（75mm）灌溉（春灌一水，设置拔节后0d、拔节后5d、拔节后10d、拔节后15d、拔节后20d、拔节后30d灌溉6个处理，记为AJ0、AJ5、AJ10、AJ15、AJ20、AJ30），进行单因素试验。结果表明：不同灌水处理麦田蒸散量范围为361.1~505.8mm；随灌水时间推移，麦田蒸散量呈先增加后减小的趋势，以AJ15或AJ20最高。扬花前营养器官同化物运转量、运转率及对籽粒贡献率均随灌水时间的推移而呈先增加后减小的变化趋势，以拔节后5~15d灌水处理的较高。扬花后输入籽粒的生物产量，以AJ10和AJ15较高，AJ0最低。各处理小麦扬花后同化物运转量对籽粒的贡献率均高于60%，是籽粒产量的主要构成部分。小麦籽粒产量范围为6620.4~8650.5kg/hm2，以拔节后5~15d灌水处理较高。籽粒产量水分利用效率为1.32~2.54kg/m3，除2017年外，以AJ0处理为最优。产量与灌前土壤含水率、土壤供水量及蒸散量正相关。在本研究生产条件下，小麦拔节后10~15d灌水，既能够充分利用土壤蓄水，也有利于提高产量和水分利用效率。

摘要:为探究黑土区施用生物炭对土壤水分及其入渗性能影响的持续性，2016—2018年连续3年在东北黑土区进行了单次施加生物炭（75t/hm2，BC处理）和不施加生物炭（CK处理）的室内外对比试验，分析各土层土壤含水率及土壤水分入渗过程。结果表明：施加生物炭可增加各土层土壤含水率，使其极值比Ka和变异系数Cv减小，且土壤含水率、Ka、Cv的变化幅度均随生物炭施用年限增加而减弱，2016—2018年苗期耕层土壤含水率增加最多，分别增加了14.54%、11.48%和708%；施加生物炭明显增大了土壤累积入渗量、土壤入渗速率，增强了土壤入渗能力，促进了湿润锋的运移，各年份BC处理土壤累积入渗量由大到小依次为2016年、2017年、2018年，初始入渗速率f1分别增加了70.48%、58.98%和48.41%，土壤稳定入渗速率fc由大到小依次为2016年BC处理(1.65mm/min)、2017年BC处理(1.22mm/min)、2018年BC处理(1.17mm/min)、2016年CK处理(0.46mm/min)、2017年CK处理(0.43mm/min)和2018年CK处理(0.38mm/min)；2016—2018年中，2016年BC处理湿润锋运移距离最深(32.24mm)，各表征土壤入渗性能的指标均于生物炭施用当年效果最优，而后逐年减弱；土壤累积入渗量与时间具有幂函数关系，湿润锋运移距离与时间具有三次函数关系，R2均在0963~0998之间；Philip、Kostiakov、Horton 3个入渗模型拟合对比结果表明，Kostiakov模型R2最高(0.946~0.991)、RMSE最小(0.516~1.941mm/min)，拟合参数与实际情况相符，故本研究中Kostiakov模型拟合的土壤水分入渗过程最优。本研究可为东北黑土区施加生物炭后改良土壤水分入渗过程提供理论依据。

摘要:为促进食葵长势，提高食葵产量、水分利用效率，设置5个灌水定额水平（W1：300m3/hm2、W2：375m3/hm2、W3：450m3/hm2、W4：525m3/hm2、W5：600m3/hm2），分析比较了不同灌水定额对食葵株高、叶片数、盘径和茎粗的影响，探明了不同灌水定额下食葵生长指标与产量和耗水量的关系，利用时序动态评价模型分析了不同灌水定额下提高食葵产量和水分利用效率的潜能。结果表明：食葵株高、叶片数、盘径和茎粗随着灌水定额增加而增大，525m3/hm2和600m3/hm灌水定额下食葵生长指标增长效果明显，当灌水定额增加到600m3/hm2食葵茎粗不增反减，300m3/hm2灌水定额限制食葵植株生长，高灌水定额更利于促进食葵株高和叶片数增长；食葵生长指标与产量和耗水量存在正向关系，耗水量和产量随着食葵植株长势转优而增加。525m3/hm2灌水定额下食葵植株长势优且耗水量高，产量高。600m3/hm2灌水定额下增加食葵营养生长时长，耗水量高且不利于食葵增产。在生长阶段，525m3/hm2和600m3/hm2灌水定额下食葵耗水量高，株高和茎粗缩减量大。评价结果表明，300m3/hm2灌水定额下食葵综合长势处于劣势，提高产量和水分利用效率的能力弱，即潜能小；525m3/hm2灌水定额下食葵综合长势最优，潜能大。选择525m3/hm2灌水定额作为实际食葵灌溉制度较为适宜。

摘要:为研究寒地黑土区不同水磷管理模式对水稻成熟期干物质积累、磷素吸收利用和产量的影响，探讨水稻抽穗期根系性状与磷肥吸收效率的关系，通过田间小区试验，设置2种灌溉模式（F：淹灌，C：控灌）和6种施磷量（P0：0kg/hm2，P1：15kg/hm2，P2：30kg/hm2，P3：45kg/hm2，P4：60kg/hm2，P5：75kg/hm2），研究了不同水磷管理模式对水稻成熟期地上部分干物质量、产量及其构成因素、籽粒和植株磷素积累量、磷素利用效率、磷肥吸收效率和磷肥偏生产力的影响。研究结果表明，两种灌溉模式下，随着施磷量的增加，水稻地上部分干物质量、产量、有效穗数、结实率、籽粒磷素积累量和植株磷素积累量呈先增加、后减小的趋势；收获指数、磷素收获指数、磷素籽粒利用效率和磷素干物质利用效率呈先减小、后增加的趋势；磷肥吸收效率和磷肥偏生产力则呈降低的趋势。CP2和FP3处理的水稻地上部分干物质量、产量、有效穗数、结实率、籽粒磷素积累量和植株磷素积累量分别达到两种灌溉模式下不同施磷水平的最大值，CP2和FP3处理水稻产量差异不显著（P>0.05），CP2处理的水稻磷肥偏生产力显著高于FP3处理（P<0.05），因此，CP2处理为本试验中最优的水磷运筹模式。相关性分析表明，产量与水稻地上部分干物质量呈极显著正相关（P<0.01），与收获指数呈显著负相关（P<0.05）；磷素积累量与地上部分干物质量和产量均呈极显著正相关（P<0.01）；植株磷素积累量与根干质量和根长密度呈显著正相关（P<0.05）。这说明通过适宜的水磷运筹模式，可以创造良好的根系形态，提高水稻地上部分干物质积累量和磷素积累量，有利于提高产量及磷肥利用效率。

摘要:为了解垄栽模式下隔沟调亏灌溉对冬小麦生理生化特性以及产量形成过程的影响及其机理，在移动式防雨棚测坑内进行了试验。试验设置5个处理，即T1（常规畦灌）：全生育期计划湿润层土壤含水率控制在65%~75%田间持水率（FC）；T2（隔沟交替灌溉，AFI）：全生育期1/2交替灌，当土壤含水率下降至（55%~65%）FC区间内，即灌水至95%FC；T3、T4、T5为隔沟调亏灌溉处理：分别在返青-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-灌浆期将土壤含水率控制在（55%~65%）FC，其余生育阶段按T2处理控制土壤含水率。测定冬小麦花后旗叶光合特性指标、脯氨酸含量、可溶性糖含量和产量构成等指标。试验结果表明，常规畦灌方式下冬小麦旗叶具有最高的净光合速率、蒸腾速率，但隔沟交替灌溉处理和隔沟调亏灌溉方式下的各个处理表现出较高的叶片水分利用效率，其中T3在开花期和灌浆期的日均叶片水分利用效率均为各处理中的最大值。各处理的籽粒产量由大到小依次为：T1、T2、T3、T4、T5，与T1相比，T2与T3分别减产1.98%（P>0.05）和5.68%（P<0.05），但分别节水10.01%（P<0.01）和16.91%（P<0.01），产量水分利用效率分别提高9.04%（P<0.05）和15.82%（P<0.01）。本试验条件下，隔沟调亏灌溉方式在返青-拔节期施加适当的水分调亏（（55%~65%）FC）是兼顾节水、稳产的最佳处理。

摘要:设施光环境是影响作物生长发育的重要因素之一，其包括设施光强和光质。不同温度下，两者与光合速率存在显著的互作关系，建立融合作物光质需求的设施光环境智能调控模型，是设施农业环境调控急需解决的问题之一。本文以黄瓜为试验材料，设计了温度、光照强度、光质比嵌套的植株净光合速率测试试验，获取了多因子耦合的试验样本，并利用支持向量机建立了融合黄瓜光质需求的光合速率预测模型。其次，提出了基于粒子群算法的光照强度和光质比寻优算法，获取了不同温度条件下最适合植物生长的光照强度和光质比。最后，基于寻优结果，利用偏最小二乘回归法构建红蓝光目标值调控模型。验证结果表明，光合速率预测模型训练集数据和测试集数据的拟合度分别为0.9971和0.9969，均方根误差分别为0.3630、0.4367μmol/(m2·s)。红、蓝光目标值调控模型均方根误差分别为15.0878、10.1383μmol/(m2·s)，可满足调控模型精度要求。其调控效果相比于传统固定光质比调控模型有明显提升，为有效地进行设施光环境调控提供了重要依据。

摘要:提出了基于离散曲率算法的温室CO2优化调控模型，通过设计嵌套试验采集温室不同温度、光照强度、CO2浓度组合下的番茄光合速率，利用支持向量机回归算法（Support vector regression algorithm，SVR）构建光合速率预测模型；以预测模型网络为目标函数，采用L弦长曲率算法实现CO2响应曲线离散曲率的计算，利用爬山法获得不同温度、光照强度组合条件的CO2响应曲线曲率最大点，以此作为效益最优的调控目标值，进而基于SVR构建CO2优化调控模型。结果表明，调控模型的决定系数为0.99、均方根误差为4.42μmol/mol、平均绝对误差为3.17μmol/mol，拟合效果良好。与CO2饱和点目标值的调控效果对比发现，理论上CO2供需量平均下降61.81%，光合速率平均减少15.58%；验证试验中，相较饱和点调控下光合速率平均下降15.14%，CO2供需量下降57.61％，相较自然条件下光合速率升高26.70％。说明此温室CO2优化调控模型具有高效节能特点，为设施作物CO2高效精准调控和节本增效提供了理论基础。

摘要:水产品具有较高经济效值，维持冷藏车厢温度均匀、保障水产品品质以提高冷藏车运输效率成为当前重要的研究课题，其中货物堆栈方式是一个重要的研究方向。以上出风、上回风式水产品冷藏车为对象，通过ANSYS 16.0中的Fluent模块，模拟得到了制冷装置下方分别装载高度为0、0.533、1.066、1.6m货物时厢体内部温度场的分布状况，并对比了4种堆栈方式下货物表面、横截面以及纵截面温度云图。结果发现，温度沿车厢长度方向呈倒“C”形分布，即靠近车厢前下部和后下部区域温度较高；在制冷装置下方堆栈货物会对温度场分布均匀性产生显著影响，堆栈方式a即堆栈高度为0m时，温度场分布均匀性最佳，货物区温度均在5℃以内，最大温差在2℃以内。对比试验结果和模拟结果，两种结果最大均方根误差小于0.5℃，平均相对误差最大为7%。

摘要:为探究射流空化对水酶法制取大豆油所产生乳状液的破乳机制，通过光散射粒径、破乳率、总提油率和乳状液显微结构为指标分别考察射流空化压力、射流空化温度和射流空化时间对乳状液破乳机制的影响。破乳率和总提油率随着射流空化压力（0.2~1.0MPa）、射流空化温度（80~120℃）、射流空化时间（5~25s）的增加而增加，射流空化作用实现彻底破乳后，破乳率和总提油率反而下降。乳状液粒径分布及激光共聚焦显微镜显示破乳后分散的小粒径油滴转变成直径较大的油滴。在单因素试验基础上，采用响应面分析法对射流空化辅助水解破乳工艺条件进行优化，确定最优破乳工艺条件为：射流空化压力0.8MPa、射流空化温度100.92℃、射流空化时间21.38s，此条件下破乳率为90.29%，总提油率为87.06%。

摘要:利用水酶法处理麻疯树籽得到酶解液中的乳状液及水解液作为复合乳化剂，采用高压均质技术制备麻疯树籽酶解液纳米乳液。研究麻疯树籽酶解液中乳状液和水解液添加量，以及高压均质压力和均质次数对纳米乳液平均粒径、分散性指数（PDI）、ζ-电位、浊度、乳化产率和乳液稳定性指数（TSI）等性质影响，确定纳米乳液最佳制备工艺参数为：乳状液添加量15.55%、水解液添加量45.25%、高压均质压力91MPa、均质次数4次。此条件下，纳米乳液平均粒径为297.2nm，TSI为2.98，乳化产率高达92.47%。通过超高分辨显微镜观测到麻疯树籽酶解液纳米乳液粒径均一、分布均匀，纳米乳液界面蛋白吸附量高达31.20mg/m2。

摘要:为高效提取高温豆粕中大豆分离蛋白，利用射流空化辅助提取高温豆粕中大豆分离蛋白，并进一步研究射流空化压力（0~2.0\MPa）对大豆分离蛋白提取率、二级结构、持油性及持水性、溶解度、起泡性及乳化性等性质的影响。结果表明，射流空化处理样品的游离巯基含量、蛋白质表面疏水性均显著高于未经处理的样品(P<0.05)，而二硫键含量显著降低(P<0.05)。当射流空化压力1.5MPa时，大豆分离蛋白提取率为58.97%，比未处理样品提高了34.42%；大豆分离蛋白的持油性及持水性、溶解度、起泡性和乳化性均得到显著改善，表明射流空化处理使蛋白质分子解折叠，结构展开，暴露出更多的游离巯基，蛋白颗粒粒径减小，比表面积增加，有利于改善大豆分离蛋白的功能特性。当射流空化压力增加到2.0MPa时，高压作用及极端热导致大豆分离蛋白的功能特性下降。将提取大豆分离蛋白与商品大豆分离蛋白的功能性质进行比较，表明射流空化处理工艺可提高高温豆粕中蛋白质的利用价值。

摘要:谷物在刮板升运器中的堆积状态是影响光电式流量测量精度的重要因素。为了提高联合收获机容积式谷物流量传感器的测量精度，开展了基于近红外光电效应的谷物厚度测量方法及其传感器的研究。通过激光发射器生成850～980nm的近红外光，采用硅光电池接收透射谷物的红外光线，根据光强的变化获取谷物的厚度。设计了以T型反馈网络为核心的I/V转换处理电路，根据试验测量的输出电压与谷物厚度的变化关系，拟合建立了Gaussian函数方程，分析了激光发射器功率、红外线波长对不同品种水稻厚度测量性能的影响。结果表明：当红外线波长为940nm时，回归方程的拟合精度最高，水稻厚度测量误差小于0.5mm；随着激光发射器功率的增加，水稻厚度测量量程随之增大，当功率为500mW时，谷物厚度的有效测量距离约为50mm；红外线的穿透能力随着波长的增加而增强，随着籽粒含水率的降低而减弱。提出的谷物厚度测量方法可以提高容积式谷物流量测量精度。

摘要:为研究环形电极结构对静电雾化的影响，对不同环形电极结构下的静电场进行实验研究，得到其锥-射流模式下的喷雾锥角及液滴荷质比。根据实验工况对不同环形电极结构下静电雾化装置产生的空间电场进行数值模拟，得到其对空间电场分布的影响。结果表明，随着环形电极内径减小或厚度增大，环形电极周围的径向电场强度增大，而轴向场强并未有明显变化；喷雾锥角和荷质比随环形电极内径的减小或厚度的增大而增大。环形电极厚度及内径的改变使空间电场分布发生变化，从而影响喷雾形态及液滴荷电效果。本研究可为提高液滴荷电效果、合理设计静电喷雾装置提供技术参考。

摘要:车辆路径规划与决策算法是无人驾驶汽车的重要研究方向之一。现有的路径规划与路径跟踪决策算法中规划层与决策层存在时滞现象，往往会引起检测信息与真实行驶环境信息的偏差，使得规划的局部路径不能反映当前真实状态，是无人驾驶汽车安全行驶的不稳定因素。本文综合考虑了环境交通参与者与车辆自身运动学特征，建立了横纵向安全模型，对车辆目前行驶环境的风险特征进行了综合评估。在行驶环境特征与车辆动力学特征的基础上对传统人工势场法进行了改进，设计了基于虚拟力的局部路径规划与控制决策一体化算法，提升了算法在复杂动态环境下控制的可靠性。最后，利用Carsim/Simulink建立了联合仿真环境，分别对传统路径规划算法、路径跟踪算法与本文提出的路径决策规划一体化算法在典型工况下进行仿真。仿真结果表明，该算法能减小路径规划决策环节的时滞影响，为复杂动态环境下的无人驾驶车辆提供更加合理的控制方法。

摘要:建立了滚珠丝杠进给系统理论动力学模型并对其响应传函特性进行分析，构建了基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型，提出了基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法，构建面向综合指标评价的可扩缩式动态性能指标评价函数，根据动态性能优化要求实时建立动态性能综合评价指标函数，通过运动路径规划定义，借助遗传优化算法，实现面向可扩缩式综合指标评价的滚珠丝杠进给驱动系统动态性能优化。通过实验测试与实例分析，验证了前述滚珠丝杠进给系统理论动力学建模、基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型、基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法的正确性。

摘要:根据操作环境和使用工况的不同，将碰撞问题划分为无约束碰撞问题和有约束碰撞问题，有约束碰撞问题又包括定点碰撞和动点碰撞。首先，基于Lagrange方程建立串联机器人系统的冲击动力学模型，并结合经典碰撞理论与恢复系数方程，推导了碰撞时系统的外部冲量求解模型。其次，针对无约束碰撞问题，在冲击动力学分析的基础上，建立了机器人发生碰撞时的冲击运动映射关系，提出了冲击运动映射矩阵的概念，并以此为基础构造机器人的冲击运动性能评价指标，用以评价系统在外部冲击作用下保持运动稳定性的能力。最后，分析定点碰撞和动点碰撞的已知条件，提出以碰撞时产生的外部冲量最小为目标，对机器人的碰前位姿进行优化，并以平面三连杆机器人为示例，分别进行无约束碰撞和有约束碰撞的冲击运动分析与优化设计。研究结果表明，机器人在处于或接近奇异位型时抵抗外部冲击的能力会显著降低，其结构参数对系统冲击运动性能有较大影响；通过对机器人的碰前位姿进行优化，可有效减小定点碰撞和动点碰撞时所产生的外部冲量，有利于提升系统运行的稳定性和安全性。

摘要:不同于现有利用约束奇异和支链奇异实现的变胞并联机构，本文通过开启与锁死驱动副的方式，利用有限旋量法提出了一种可以实现一维转动、二维转动和三维转动的三构态驱动变胞并联球铰。根据螺旋理论分析机构各构态的自由度，利用机构的结构特征和几何约束关系分析其运动学。基于驱动变胞并联球铰（Sm），通过串联P副和U副，形成SmPU变胞支链，提出一种八模式3-SPS/SmPU驱动变胞并联机构。此种通过开启与锁死驱动实现驱动变胞球铰的方法也适用于其他变胞运动副的综合，变胞方式简便易行，且该类变胞运动副可有效避免变胞过程中的约束奇异以及支链奇异。