摘要:中国果园种植面积大，主要集中在丘陵山区，受地形条件和种植模式影响，丘陵果园机械化程度普遍偏低，随着产业结构的调整，果园机械化的发展程度将直接影响其经济效益。本文分析了中国果园分布情况与丘陵果园种植特点，概述了丘陵果园的机械化发展程度，并分析了制约其发展的原因，阐述了机械动力底盘、多功能作业平台、果树修剪机械、植保机械以及采摘收获机械等果园主要装备和技术的研究现状和进展，并对部分果园机械的生产与推广应用情况进行调研分析。在此基础上指出丘陵果园机械化发展面临的问题，认为缺乏对复杂环境的适应能力是制约丘陵果园机械化发展的关键，对果园改建和机械装备研究等提出了发展建议。

摘要:针对丘陵山区果园中的斜坡及杂草影响果树检测精度的问题，提出了一种基于激光雷达的树干检测算法。首先，利用单线激光雷达获取环境信息，通过数据预处理滤除噪声点及无法利用的数据点，以树干为目标设定聚类半径，根据数据点到激光雷达的距离自适应设定聚类阈值，完成初步聚类；然后，利用初步聚类结果及地面类内数据点量大、且大致呈一条直线的特征，将数据点超过一定数量的类进行二次曲线拟合，将拟合半径大于一定阈值的类视为地面干扰，并将其剔除；最后，利用杂草枝叶类中数据点之间距离不连续的特征，将存在一定数量的相邻数据点距离较大的类视为杂草枝叶类，并将其剔除，从而完成对果园中果树树干的检测。结果表明：在无干扰情况下，对树干的误检率为0.76%、漏检率为1.90%，平均正确率为97.3%；在只存在地面干扰的情况下，树干检测平均正确率为96.1%；在只存在杂草干扰的情况下，树干检测平均正确率为91.4%；在同时存在地面和杂草干扰的情况下，树干检测平均正确率为91.9%，综合以上各种情况的树干检测平均正确率为95.5%，该方法可用于丘陵山区树干较明显的乔化果园中的树干检测，为精准农业装备在丘陵山区果园中的导航应用提供参考。

摘要:针对娇嫩褐菇自动化无损采摘易损的问题，首先分析了褐菇的生物学特性和力学特性，分别给出拔断和扭断采摘方式抓持力的约束方程，并优选出扭断式采摘方法；通过ANSYS对柔性手指夹持褐菇进行静力学分析，给出柔性手指指节数、褐菇直径及气压与抓持力之间的函数关系，建立评价函数，通过遗传算法优选出3指4指节的柔性手爪结构，以及18.65kPa的最优抓持控制气压；基于此设计3指4指节的柔性手爪，并进行褐菇采摘试验，结果表明，与刚性手爪相比，柔性手爪抓持力减小，为（2.4±0.3）N；刚性手爪采摘褐菇的抓握处切面5mm深度内均有损伤，且表面抓痕明显，而柔性手爪抓握处表面和内部均完好无损。说明所设计的3指4指节柔性手爪适于褐菇的自动化无损采摘。

摘要:基于近地光谱信息的玉米变量追肥技术是实现氮肥科学合理施用的有效途径。为提高追肥控制系统的光谱信息获取精度及控制精度，对光谱传感器布置方式及系统控制方法进行了优化设计，并进行了田间追肥试验。对行式及分布式布置方式对比试验表明：光谱传感器分布式布置方式采集NDVI优于对行式布置方式，获取NDVI均值平均提高6.4%，方差平均降低0.038。NDVI采集数据采用滑动窗口均值滤波算法进行滤波，滑动窗口边长为15，均方差为0.0079。系统响应特性试验表明，系统的平均响应时间为1.5s，平均稳态误差绝对值为0.775r/min，平均超调量为10.6%，系统在排肥轮工作转速范围内具有较高的控制精度。田间施肥量控制效果评价试验表明，排肥理论转速与监测转速的平均相对误差为3.35%，可以实现精准施肥的目标。

摘要:在液态肥寻种对靶点施系统中，液态肥需满足在高频间歇喷施时压力波动较小且在间歇喷射频率发生变化时仍能保证压力稳定的要求，为此设计了基于PID算法的高频间歇供肥系统。设计了供肥系统硬件电路和软件程序，对管路压力进行采集与控制，并设计了可方便设置作业参数和显示实时作业状况的人机交互界面。采用临界比例度法对PID算法进行参数整定，经实际试验调整后确定PID算法的比例系数、积分系数和微分系数分别为4、0.079和0.012，对采用和不采用PID算法的供肥系统压力变化情况进行了对比试验，结果表明，采用PID算法的供肥系统压力更加稳定。为评价基于PID算法的供肥系统在不同作业速度和压力设定值下的压力稳定性能，选取管路压力的最大误差、平均误差和标准差为试验指标，进行了台架试验。结果表明，供肥系统压力的最大误差、平均误差和标准差分别不大于6.49%、1.54%和0.40MPa，满足液态肥寻种对靶点施系统对于管路压力稳定性的要求。

摘要:针对玉米追肥机械化程度低、追肥作业效率和肥料利用率不高等问题，根据玉米分层施肥农艺要求，设计了一种多行集中排肥、气流输肥以及分层深施肥方式的玉米追肥机。对追肥机关键部件进行了理论分析与参数确定，并对各行之间排肥量一致性、施肥精度以及施肥深度进行了试验研究。试验结果表明：排肥转速对各行之间排肥量一致性影响较小，在相同转速下，深、浅层之间排肥量一致性差异较小，排肥量比较均匀；随着转速的增加，各行之间排肥量变异系数有所减小，最大变异系数为2.64%。在试验速度范围内，随着工作速度的增加，追肥机械施肥精度呈减小趋势，施肥精度最小值为95.42%；深层施肥深度变化量不大，施肥深度均值最小为11.04cm，变异系数不超过5.35%；浅层施肥深度稳定性有所降低，施肥深度均值最小为6.9cm，变异系数不超过9.36%；追肥机性能达到设计目标，能够较好地满足玉米追肥机械作业标准要求。

摘要:针对玉米在大喇叭口时期追肥机械化水平低的问题，结合黄淮海地区玉米播种行距、株距的农艺要求，设计了一种滚轮式穴施排肥器。为满足穴施排肥器稳定深施要求，基于Abaqus建立成穴器动力学模型，对穴施排肥器进行成穴性能和扎穴压力分析，利用分析结果对液压系统进行设计选型；根据穴施排肥器排肥稳定性要求，应用EDEM建立机具-土壤-肥料离散元模型，进行3种作业速度下的抛土特性和穴施量分析，得出当滚轮式穴施排肥器作业速度为1.5m/s时，排肥效果最佳。试验结果表明：该排肥器以速度1.5m/s作业时，平均穴排肥量为9.01g，穴施肥量偏差为11.2%，施肥均匀性变异系数为4.17%；施肥深度合格率92%，施肥深度变异系数6.57%，符合设计要求。

摘要:针对长江中下游稻油轮作区多年采用传统机械耕整导致耕层变薄、犁底层增厚和土壤粘重板结，影响油菜根系生长等问题，提出了适应油菜生长的“深翻埋茬，上松下紧”种床合理耕层方式；结合油菜种床合理耕层构建及水旱轮作耕整作业要求，设计了一种主动对置式犁耕与旋耕碎土相结合的联合耕整作业方案，设计了具有切翻埋茬（草）、旋耕碎土、平整开畦沟等功能的驱动型犁旋联合耕整机，确定了驱动型圆盘犁的结构布局和旋耕刀的类型及排布，并设计了中间开畦沟的仿靴形锐角开沟器。田间试验表明，驱动型犁旋耕整机耕作深度为150~230mm，耕深稳定性系数为90.4%，仿靴形锐角开沟器在中间开畦沟区域能开出满足要求的梯形沟，沟宽为200~400mm，沟深为205.6~250.0mm。整机作业后厢面平整度为15.25~1860mm，碎土率为80.52%~88.43%，植被埋覆率为92.3%，厢面单幅宽度为852~956mm。各项性能指标均满足油菜种床合理耕层构建及水旱轮作耕整要求。

摘要:针对农业装备触土部件工作阻力大、耗能高等问题，提出了利用超声波高频振动辅助土壤切削挖掘从而降低阻力的技术方案，设计了超声振动土壤切削挖掘装置。选定20kHz作为超声激振频率，基于耦合谐振效应的目标，分析、设计了夹心式换能器和圆锥形变幅杆等关键部件的结构参数。建立了变幅杆有限元模型，利用仿真方法对其进行模态分析和谐响应分析，仿真结果显示，变幅杆轴线伸缩固有频率接近20kHz，与设计值吻合。搭建了超声振动土壤切削挖掘阻力试验测试平台，进行了有、无超声波振动土壤切削挖掘阻力土槽对比试验，结果表明：相比无振动刚性挖掘铲，超声波振动挖掘铲能够有效降低土壤切削挖掘阻力，在1.5、2.5、3.5MPa 3种土壤硬度条件下，超声波振动挖掘铲所对应的降阻率分别为35.1%、40.7%和44.3%，土壤硬度越大，超声波振动挖掘铲的降阻效果越明显。当土壤含水率为20%~48%时，不论有无振动，土壤切削挖掘阻力均随着土壤含水率的增加先迅速降低后又缓慢回升。由于超声振动激励需要额外消耗能量，故振动挖掘总耗能并未降低。试验验证了超声振动土壤切削挖掘降阻方案的可行性以及参数设计的合理性。

摘要:针对现有油菜基质块苗取苗装置在取苗过程易脱苗和基质损失率高等问题，设计了一种往复夹取式取苗装置。根据垂直苗盘取苗、平行铅垂线投苗的取苗臂位置要求，确定了取苗装置各构件尺寸关系，构建了取苗臂的运动学模型，得出其位移方程及相对运动轨迹。以减小取苗轨迹水平间距及取苗轨迹高度为优化目标，基于Matlab软件优化取苗装置各构件参数为：主动杆长度75.10mm，取苗臂长度335.26mm，从动杆长度100.42mm，机架长度171.32mm，该参数组合下，取苗轨迹水平间距为173.20mm，取苗轨迹高度为29.56mm。构建了取苗回程苗块的动力学模型，分析了苗块临界脱苗方程，结合苗块力学特性参数测定试验，得出最小取苗夹持力为7.07N，确定了末端执行器气缸缸径为20mm。应用ADAMS软件获得仿真取苗轨迹，运用高速摄影技术测定实际取苗轨迹高度和取苗轨迹水平间距，经对比分析，实际值与理论值、仿真值的相对误差均小于3%，验证了取苗装置设计的合理性。台架试验表明，取苗成功率为93.33%，脱苗率为2.86%，基质损失率为3.75%，满足油菜基质块苗移栽要求。

摘要:为了规划出更加高效的植保无人机路径，提出一种基于改进蚁群算法的植保无人机路径规划方法，该方法适用于多个具有复杂多边形边界与内部障碍物的三维作业区域。采用扫描方式生成水平面内的作业路径，经过离散化处理后，在三维地形曲面上插值，获得三维作业路径。在此基础上，建立作业路径生成算法，以三维作业路径总长度尽量短、作业路径数量尽量少为目标，对植保无人机作业航向进行寻优。改进蚁群算法通过附加记录作业路径进入点的机制，实现对三维作业路径的合理排序，生成总长度较短的转移路径。经过算例检验，针对同一作业区域规划出的三维作业路径与水平面内的作业路径的航向角存在较大差异，相差最大为92°，这说明考虑三维地形的必要性。算例中，将改进的蚁群算法与贪婪算法进行了对比，针对一系列相同的作业起点，改进的蚁群算法所得的转移路径总长度均较短，比贪婪算法所得结果缩短3%~28%；在未选定作业起点情况下，改进的蚁群算法与贪婪算法求得的转移路径总长度最小值分别为1661m与1763m，说明改进的蚁群算法具有良好的寻优能力。实例检验情况与算例所得结论基本一致。算例与实例中的作业区域边界与地形复杂，涵盖情况全面，表明本文提出的路径规划方法具有一定实用性。

摘要:针对脉冲式烟雾水雾机在喷施水雾剂农药时常出现滴液、流液或较大雾滴群等雾化不良现象，通过改装6HYW-60S型脉冲式烟雾水雾机，将药液流量设置成可调的测试装置，设定5个油门开度及4个药液流量，测试了脉冲发动机喷药前后的气流速度、温度及各喷药工况下的雾滴粒径分布。结果表明，在最小的油门启动开度到最大的油门工作开度可调范围内，对应的脉冲发动机燃油消耗率变化范围较小（相对变化13.0%），喷管内对应的气流温度与速度也发生同等程度的变化。喷药时，喷管口处的气流温度与速度发生明显变化，由不喷药时约700℃的高温气流下降为75℃左右的雾滴流，相应的气流速度下降了16%左右；油门开度及药液流量对雾滴流温度的影响非常小，但对雾滴流速度的影响非常明显，油门开度增大，雾滴流速度明显增加，药液流量增大，雾滴流速度明显下降。在各油门开度下，对最小药液流量20L/h的雾化效果均不佳，尤其距喷雾出口较近处存在大量的300μm以上的较大雾滴，这些大雾滴极易跌落至地面，无法有效喷施到目标物上；药液流量增大至40L/h及以上时，各油门开度下的雾滴体积中径均较小，同一工况下各位置点的平均值不超过60μm。热力雾化的雾滴粒径分布曲线不是单一峰值的正态分布形态，常会出现不同中心雾滴粒径的雾滴群，且这些雾滴群的中心雾滴粒径基本保持一致。从喷雾出口喷出的雾滴流中，喷管中心轴线上的雾滴细小均匀、雾化充分，中心轴线上方的雾滴一般比中心点处稍大，中心轴线下方雾滴明显增大，且距中心轴线越远的下方，雾滴增大越明显，即雾滴流中较大雾滴群的量逐渐增加。以药液流量60L/h及油门开度90°为最佳雾化工况，在整个喷施区域内均形成了良好的雾化效果。

摘要:谷物联合收获机割台高度控制非常重要，有效的割台高度控制有助于提高喂入量的稳定性、降低整机各环节的负荷波动。本文提出一种基于鲁棒反馈线性化的割台高度控制策略，该方法可以使割台跟随地面起伏进行俯仰控制调节。首先，基于割台结构和动力学分析建立系统数学模型，选取正弦角度的近似约简条件，将多变量的复杂非线性系统线性转换为典型的非线性系统；通过分析传统的反馈线性化控制研究可控仿射的模型构建方法，在集成鲁棒优化设计控制器基础上，提出鲁棒反馈线性化（Robust feedback linearization，RFL），通过构建灵敏度方程、选取增益来稳定系统；选取液压控制机构，根据控制液压输出的电流参数设计为基于鲁棒反馈线性化控制系统的控制器。将传统的PID控制和本文提出的鲁棒反馈线性化控制进行对比实验，结果表明，在不同行驶速度、地形正弦振幅和地形周期条件下，鲁棒反馈线性化控制下的高度误差均小于传统的PID控制；以3种不同行驶速度在同一起伏地面上行进，鲁棒反馈线性化控制下的高度误差受行驶速度增加的影响小于传统的PID控制。

摘要:建立考虑柔性作物茎秆振动响应特性的动力学模型，对探索谷草分离机理、分析谷物分离过程和联合收获机参数优化具有重要意义。本文提出考虑柔性作物茎秆振动响应特性的动力学仿真模型，研究了作物茎秆的动力学响应特性。首先，给出了作物柔性茎秆的动力学模型和动力仿真方法；以成熟期小麦第3节间为例，测量了茎秆的内外径、单位质量密度和弹性模量等参数；对茎秆的横向弯曲振动和纵向拉伸振动进行仿真，研究茎秆的动力学响应特性，并与理论计算结果进行比较。通过仿真获得长度108mm、外径3.7mm、内径1.9mm、弹性模量5.27GPa的小麦茎秆的横向振动频率和纵向振动频率分别为164.28、7633.59Hz，与理论计算结果的相对误差分别为0.28%和0.12%。最后，通过谷草分离仿真实验，验证了柔性作物茎秆模型的实用性。

摘要:针对现有鲜食玉米收获机在收获果穗时，果穗中含有茎叶等杂质，影响运输、贮存和后续加工等问题，采用轴流风机负压除杂技术去除果穗中的茎秆和茎叶等杂质，同时在除杂装置内增加动、定刀，切碎杂质，便于后续的打包回收利用，并对风机负压除杂装置进行了性能分析和参数优化。通过对动、定刀进行动力学分析，对动、定刀数和刀间隙进行分析，确定了该装置的风机转速范围为1326~1573r/min，动、定刀间隙20mm，定刀数为3~8。采用二次回归正交组合试验方案，以风机转速、定刀数、喂入量为试验因素，以果穗含杂率和茎秆切碎长度合格率为试验指标进行台架试验，通过分析各因素对指标贡献率，得到影响茎秆切碎长度合格率的主次顺序为喂入量、风机转速、定刀数，影响果穗含杂率的主次顺序为风机转速、喂入量、定刀数。建立了参数优化数学模型，利用Optimization模块优化得出，当风机转速为1524r/min、单排定刀数为4、喂入量为7.6kg/s时，茎秆切碎长度合格率为96.8%，果穗含杂率为0.69%。对优化后的参数组合进行了5组验证试验，得到茎秆切碎长度合格率平均值为96.2%，果穗含杂率平均值为0.71%。相比于传统收获机，该装置使果穗含杂率降低了23.3%，说明该优化参数能够满足鲜食玉米果穗收获和茎叶青贮相关技术要求。

摘要:针对现有油菜捡拾器在复杂田块作业时作业稳定性低的问题，设计了一种用于铰接式齿带捡拾器的地面仿形减振装置。通过建立仿形减振系统动力学模型，确定了影响地面仿形稳定性的关键结构与作业参数。以仿形弹簧刚度、系统阻尼比和捡拾器前进速度为试验因素，以铰接点处的峰值角度均差和仿形稳定性变异系数为评价指标，进行了基于响应面法的三因素三水平Box-Benhnken组合试验，得到影响峰值角度均差的因素影响力由大到小依次为阻尼比、弹簧刚度、前进速度，影响仿形稳定性变异系数的因素影响力由大到小依次为前进速度、弹簧刚度、阻尼比。通过软件寻优得到角度均差和仿形稳定性变异系数最小条件下的最佳参数组合为：弹簧刚度9.7N/mm、阻尼比0.38、前进速度0.95m/s，对应的理论角度均差为2.3°、仿形稳定性变异系数为6.2%。田间对比试验表明，挂接仿形减振装置的捡拾器平均捡拾损失率4.53%，平均含杂率3.22%，分别比未挂接减振装置的同一捡拾器降低了30.73%和27.64%，作业效果提升明显。

摘要:为降低高含水率果穗脱粒过程中的籽粒破碎率和未脱净率，以满足玉米籽粒直收技术对脱粒装置要求，改进设计了橡胶层与碳钢层复合结构的脱粒钉齿，自制丁腈橡胶、天然橡胶和三元乙丙橡胶作为复合钉齿的外层结构材料，并完成复合钉齿加工。采用台架试验方法研究不同外层材料的复合钉齿对玉米果穗脱粒性能（籽粒破碎率和未脱净率）和自身抗磨损性能（破损损失质量和表层组织磨损）的影响，脱粒试验表明：籽粒含水率范围为29.7%~30.5%、果穗喂入量为8~12kg/s时，丁腈橡胶、天然橡胶及三元乙丙橡胶复合钉齿和传统碳钢钉齿籽粒破碎率分别为4.85%~7.27%、3.77%~6.23%、2.92%~4.88%和6.90%~10.35%，未脱净率分别为0.41%~0.82%、0.35%~0.78%、0.30%~0.69%和0.24%~0.59%。磨损试验表明：由表层组织宏观磨损可见，丁腈橡胶层沟壑痕迹明显，且磨损破坏严重，三元乙丙橡胶层凹坑数量远少于天然橡胶层，两者均未导致破损失效；由SEM表层微观形貌可知，丁腈橡胶层裂纹缺陷数量最多，且组织不连续，天然橡胶层孔洞削弱组织间结合力，且易疲劳失效，三元乙丙橡胶层大部分组织相对完整连续，且具有较强抵抗外力作用。结果表明：在籽粒高含水率时，橡胶复合钉齿能显著提高玉米果穗脱粒性能，其中三元乙丙橡胶复合钉齿的脱粒与自身抗磨损的综合性能最佳，较传统碳钢钉齿籽粒破碎率降低了52.85%~57.68%，未脱净率与传统碳钢钉齿相近，能够满足玉米籽粒收获机脱粒质量评价技术规范要求。

摘要:针对甜菜机械化收获切顶过程中存在的漏切、少切及块根损伤等问题，研究了一种齿板式甜菜切顶装置。对切顶过程中甜菜进行受力分析，明确了切顶装置运动的随机特性及其关键影响因素。结合切顶装置的工作原理及运动空间，确定了仿形器的连架杆为300mm、连杆为220mm、齿板间距为40mm、限位板高度为100mm、超前量为25mm、安装角为45°。根据切顶器工作的特殊位置点，确定了齿板的轮廓曲线，提高了切顶装置的工作适应性。借助Design-Expert软件进行试验设计及数据处理，获得切顶装置各因素与评价指标的数学回归模型，明确了前进速度、弹簧力对切顶合格率、多切率的影响规律，并确定了较优参数组合。进行了田间试验验证，结果表明，当前进速度为1.0m/s、弹簧力为23N时，甜菜切顶合格率为99.6%，比平板式切顶装置提高6个百分点，多切率为0.95%，比平板式切顶装置降低1.15个百分点，符合甜菜切顶收获指标要求。

摘要:针对油茶果机械化采摘漏采率高、损伤率大的问题，设计了一款摇枝式油茶果采摘机。根据摇枝式采摘工作原理，完成了关键部件的结构设计，计算分析了采摘头夹持油茶枝的夹持力，对油茶枝和油茶果振动过程进行力学分析，建立力学方程并求解。结果表明，夹持油茶枝时最大压力为2826N，振动对树枝产生的径向力约为57.5N、法向力约为78.2N，夹持和振动都不会对枝条造成损伤。为保证采摘机安全性，对横梁架进行了静力学分析，经计算其弯曲变形为0.0005mm，远小于最大许用弯曲挠度。设计了四因素三水平正交试验，结果表明，最佳作业参数组合为：采摘装置的采摘时间10s、电机输出频率35Hz、采摘头的振幅5cm及采摘爪的夹持位置（夹持油茶枝的夹持中心到油茶树冠层距离）10~20cm，此时油茶果采净率为95.2%，花苞损伤率为17.2%。对摇枝式油茶果采摘机进行了田间试验，对枝条的损伤基本符合采摘要求。

摘要:针对采后甘蓝人工连续定向效率低、劳动强度大等问题，以“中甘15号”甘蓝为研究对象，提出了一种基于转动惯量的采后甘蓝自动定向方法。首先，建立了采后甘蓝的简化几何模型，对3个惯量主轴的转动惯量及其定向运动稳定性进行了理论分析；其次，建立了定向仿真模型，基于ADAMS软件分析了26种初始姿态的采后甘蓝在定向过程中的位移差值和采后甘蓝中心轴与辊轮轴线的夹角随时间的变化规律；最后，搭建自动定向试验平台，以辊轮直径、轴向间隙、径向间隙和角速度为试验因素，以采后甘蓝中心轴与辊轮轴线的夹角和定向成功率为试验指标，进行了单因素和正交试验。理论分析和仿真结果表明，采后甘蓝在定向运动过程中，逐渐趋向绕转动惯量最小且唯一的中心轴转动，且该运动状态动态稳定，即实现了采后甘蓝的自动定向。试验结果表明，试验因素对采后甘蓝中心轴与辊轮轴线的夹角影响的显著性主次顺序为辊轮直径、角速度、轴向间隙、径向间隙，试验因素对定向成功率影响的显著性主次顺序为角速度、辊轮直径、轴向间隙、径向间隙；最优参数组合为辊轮直径80mm、轴向间隙80mm、径向间隙70mm、角速度6rad/s。在最优参数组合下进行了验证试验，结果表明，采后甘蓝中心轴与辊轮轴线的夹角平均值为（6.72±1.23）°，定向所需时间为6.8s，定向成功率为96%，满足采后甘蓝自动定向及后续高通量处理的需求。

摘要:为了提高深海养殖网箱抵抗强风暴袭击的能力，同时解决在海区缺少大型工程安装设备的情况下，完成大型深海网箱的高效组装及后期部件便捷更换等问题，设计了一种模块化自动升降式智能化深海网箱。以1.5×104m3型网箱为研究对象，通过理论论证、实体建模和仿真计算，系统研究了深海网箱在风暴海况时的升降状态、主要组件的受力及升降过程中平衡技术的实现。仿真分析表明，在遭遇风暴不升降时，网箱最大应力为2.58×108N/m2，超出了钢材的屈服强度，在网箱降至海面以下10m时，应力仅为在海面时的13%，大幅降低了网箱的受力变形；通过多层多节智能控制能够实现网箱的平衡升降。该网箱克服了传统网箱普遍存在的抗风浪能力差、制造运输不方便、网箱容积受限、使用稳定性不足以及智能化程度低等问题，在制造成本、运输、组装、维修和使用等方面满足深海规模化养殖的需求，为复杂海况、深海大型网箱的设计提供了设计依据,为实现规模化深海养殖工程提供了合理的设计方案。

摘要:为研究反问题设计中叶轮出口翼展方向环量非线性分布对混流泵外特性及内流场的影响，拓展混流泵优化设计空间，在试验验证数值模拟准确性的基础上，通过在叶轮出口翼展方向插入5个控制点控制环量分布的方法构建了17种不同环量分布形式；在其他设计参数不变的基础上使用反问题设计方法对其进行三维造型并使用商业软件CFX进行数值模拟，对其外特性及内部流场进行对比分析。结果表明：环量分布形式对设计工况与小流量工况叶轮效率影响较小，对大流量工况叶轮效率影响较大；在全工况范围内，环量分布形式对叶轮空化性能影响均较大；环量分布形式可显著改变叶轮内部流场，影响叶片不同叶高处的做功能力。

摘要:针对温室黄瓜早期霜霉病高光谱图像田间采集环境光照的影响及有效病害特征难以提取的问题，提出融合病害差异信息改进的竞争性自适应重加权算法(Competitive adaptive reweighted sampling, CARS)和连续投影算法(Successive projections algorithm, SPA)相结合的特征波段提取方法，并建立了黄瓜霜霉病早期检测模型。首先，采集黄瓜健康叶片和染病12d内每天的高光谱图像，按病程分为7类；提取感兴趣区域，并计算平均光谱作为光谱数据；采用包络线消除法确定霜霉病害差异波段，基于病害差异波段采用CARS对7个不同阶段的光谱数据分别提取特征波段，再利用SPA进行二次降维寻优；最后，将各特征波段组合，得到47个特征波段数据，据此建立最小二乘-支持向量机(Least square support vector machines, LSSVM)模型，用于病害检测。在94个叶片样本组成的测试集上进行了病害检测实验，结果表明，融合病害差异信息的Dis-CARS-SPA-LSSVM对染病2d到发病12d均能取得100%的检测识别率；对染病1d的测试集检测识别率达到95.83%，其中染病样本的召回率达到100%，相较于未融合病害差异信息的CARS-SPA特征提取方法识别率高4.16个百分点。说明所提出的Dis-CARS-SPA-LSSVM模型能够有效实现温室黄瓜霜霉病害的早期检测。

摘要:根据温室番茄智能管理作业视觉信息获取需求，研究了番茄植株主茎动态跟踪与立体测量方法，以提高对叶、果和花等目标的搜索效率。结合工厂化番茄种植特征，采用二自由度双目云台摄像机采集植株主茎图像；在对摄像机与旋转云台之间坐标关系进行标定的基础上，提出针对番茄植株主茎图像跟踪采集的云台伺服控制方法，对作业区域内植株进行自下而上多视角图像动态采集；对相邻视场主茎重叠区域的图像匹配方法进行研究，实现了植株离散图像的拼接和形态恢复；基于主茎跟踪参考点的空间坐标信息，研究了作业区域主茎长度、高度和生长倾角等立体形态参数的测量方法；最后，通过现场试验对主茎拼接与测量方法进行验证。结果表明，在距地面高度600~1500mm作业区域内，视觉系统跟踪采集的主茎3个区域图像的平均拼接偏差为3.77°；以人工测量结果为对照，采用视觉系统测量主茎长度、高度和生长倾角的决定系数分别为0.9933、0.8426、0.9793，平均测量偏差分别为46.20mm、18.60mm和4.33°。本研究可为番茄智能化整枝、采摘和授粉等作业视觉信息获取提供技术支撑。

摘要:为监测农业环境中有机磷农药的残留，从种养源头管控农产品安全，基于锆离子和1,2,4,5-四（4-羧苯基）苯（H-4-TCPB）合成了蓝色荧光金属-有机框架材料（MOFs）Zr-TCPB，并与红色荧光量子点QDs组装成双荧光QDs@MOFs复合物，基于Zr-TCPB对有机磷农药特异性荧光淬灭效应，构建比例型荧光化学传感器系统，实现了有机磷农药的快速、灵敏、可视化检测。甲基对硫磷与对硫磷的检测限（LOD）分别为1.9μg/L和4.9μg/L，线性检测范围为0.005~2mg/L。研究表明，该荧光分析法能有效用于农业环境水样中甲基对硫磷及对硫磷的现场快速测定，甲基对硫磷回收率为93.23%~116.46%，平均相对标准偏差（RSD）为5.29%，对硫磷回收率为92.52%~107.83%，平均RSD为5.74%。该方法在环境样品农药残留快速监测方面具有巨大的应用价值。

摘要:针对温室番茄智能化管理视觉信息稳定获取的需要，研究了基于高动态范围成像技术的番茄植株图像色彩矫正方法，以克服复杂自然光照条件对作业对象色彩稳定呈现的客观限制。鉴于温室内光照时空波动和复杂背景辐射强度突变导致图像色彩失真，提出了融合多曝光强度图像的摄像机辐射响应模型标定方法；分别提取曝光时间为0.01、0.05、0.08、0.10ms的4幅图像离散像素点的Y通道亮度信息，求解特定视场下像素点亮度与曝光度的函数关系，在此基础上以低曝光度图像亮度为参考，估计摄像机全局视场的辐射强度；采用S曲线函数压缩高动态范围图像数据，将视场辐射强度映射为图像亮度，实现对低曝光图像的色彩矫正重构；最后，通过现场试验对色彩矫正方法进行验证，试验结果表明，不同场景和时段的番茄植株图像的灰度信息量、离散程度和清晰度均得到改善，图像灰度信息熵、标准方差和平均梯度平均提高16.87%、9.81%和19.49%。本研究可为农业复杂光照条件下作业对象图像色彩信息的获取研究提供参考。

摘要:为及时掌握作物水分利用状况、评估作物水分亏缺和提高作物水分利用效率，在2012—2016年期间进行了不同水分处理的冬小麦田间试验，获取了冬小麦主要生育期冠层光谱和叶片含水量等数据。利用冬小麦冠层光谱以及Quickbird、IKONOS、GF-2、GF-1、Landsat8、HJ-1A/B、GF-4和MODIS卫星传感器光谱响应函数模拟卫星多波段反射率，参照归一化植被指数(Normalized vegetation index, NDVI)、比值植被指数(Ratio vegetation index, RVI)和差值植被指数(Difference vegetation index, DVI)的形式，将各卫星波段反射率两两组合，系统分析构建的植被指数与叶片含水量的相关性，探讨不同空间分辨率(2.44、4、8、30、50、250m)波段组合及植被指数对作物水分状况和灌溉活动的响应能力。结果表明，NDVI、RVI和DVI 3种指数对作物水分敏感区域的分布类似；8个卫星的近红外波段与叶片含水量的相关系数为正，其余几个波段与叶片含水量的相关系数为负；NDVI(GF-1绿波段,GF-2绿波段)、RVI(GF-1绿波段,GF-2绿波段)和DVI(GF-2蓝波段,GF-4蓝波段)与叶片含水量相关性较好，决定系数R2分别为0.776、0.774和0.886，以DVI形式构建的植被指数对叶片含水量的估算效果最好。本研究可为区域作物水分状况评估以及作物灌溉活动监测提供技术和方法支持。

摘要:为提高小麦条锈病遥感监测精度，综合利用反射率光谱在作物生化参数探测方面的优势和叶绿素荧光在光合生理诊断方面的优势，构建了冠层日光诱导叶绿素荧光(Solarinduced chlorophyll fluorescence，SIF)协同反射率光谱吸收参量的初始特征集合，并基于融合遗传算法(Genetic algorithm，GA)和支持向量回归(Support vector regression，SVR)算法对初始特征集合与SVR参数进行联合优选，确定遥感监测小麦条锈病严重度的敏感因子，建立基于GA-SVR算法的小麦条锈病遥感监测模型，并将其与相关系数(Correlation coefficient，CC)分析法提取特征参量构建的CC-SVR模型精度进行对比。小区试验数据验证结果表明，融合GA和SVR算法优选特征参量构建的GA-SVR模型精度优于CC-SVR模型，3个样本组中GA-SVR模型预测病情指数(Disease index，DI)与实测DI间的决定系数R2比CC-SVR模型至少提高了2.7%，平均提高了17.8%，均方根误差(Root mean square error，RMSE)至少减少了10.1%，平均减少了32.1%。大田调查数据进一步验证了利用GA-SVR算法对小麦条锈病遥感监测的敏感因子进行优选及模型构建能够提高小麦条锈病遥感监测精度，研究结果为实现大面积高精度遥感监测作物健康状况提供了思路。

摘要:针对现有水果组织光学特征参数反演方法耗时费力、普适性较差的问题，提出了一种基于模型迁移的光学特征参数反演方法。以苹果为例，构造仿真双层生物组织模型；基于蒙特卡洛(Monte Carlo)原理进行光子传输模拟，生成150万光亮度分布图，将光亮度分布图作为数据集输入构造好的8层卷积神经网络(CNN)上进行训练，得到预训练模型；再将训练好的模型迁移到实际测得的含有4000幅苹果高光谱点光源图像的数据集上进行微调，从而完成对光学参数的反演。将本文方法与其他几种算法的反演结果进行分析比较，结果表明，在实测数据集较小的情况下，该方法对苹果光学特征参数的反演结果为果皮吸收系数87.26%、果肉吸收系数90.53%、果皮散射系数86.66%、果肉散射系数87.57%，反演准确率高于其他算法，预训练模型基于大量仿真模型的光亮度分布图经由训练而得到，具有良好的普适性。本研究为解决水果光学特征参数反演中建模数据量不足问题提供了方法参考。

摘要:针对耕地多功能评价供需混淆的问题，提出了耕地多功能供需理论框架，从供给和需求两个角度构建耕地多功能评价体系，采用全排列多边形图示法计算耕地多功能指数，分析了河南省耕地多功能供给需求空间差异，参考国家战略需求并以平衡供需为目标提出了耕地优化路径。结果表明：耕地多功能供给表现为其输出的产品和服务能力，耕地多功能需求是指人类对耕地所提供的各项产品和服务的消耗量；供给和需求均可分为生产、经济、生态、社会保障和景观文化5种功能。2017年河南省耕地多功能供给（多功能指数为0.678）相较于需求（多功能指数为0.723）表现出滞后性，其中仅景观文化功能为供过于求，且生态功能和社会保障功能供需失衡的城市数量最多。耕地多功能供给和需求总体呈现西北低、东南高的空间格局，豫东南部耕地多功能供需相对平衡，半山区耕地多功能供需失衡明显。根据国家战略规划与耕地多功能供需差异，将耕地优化路径分为功能转化、供给提升、耕地储备3种类型。本研究因地制宜地划分了耕地利用优化类型，可为实现区域耕地“三位一体”发展提供支撑。

摘要:为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。

摘要:针对传统土壤样本采集操作复杂、劳动强度大、采集精度低和缺乏信息化管理的问题，设计了一种车载智能土壤采样系统。该系统安装于无人驾驶采样车上，系统包括土壤样本自动采集装置和电气控制系统。对系统整个工作过程进行分析，确定了各关键机构及控制硬件的主要工作参数。电气控制系统以运动控制器为控制核心，土壤样本自动采集装置对不同深度范围的土样进行采集，并按地理位置信息分类收集，通过RFID读写器将GPS系统定位所解算的目标采样点的经纬度地理信息和采样深度等信息写入收集土样采样筒底部的电子标签中。性能试验表明，安装于无人驾驶采样车的车载智能土壤采样系统工作运行稳定、可靠，能够对农耕层0~200mm任意深度范围的土壤进行自动分层采样，效率高、精度高、全程自动化，能够按照位置信息进行分类管理，较好地满足了智能化高质量采集土样的需求。

摘要:针对河北省受农业生产活动和降水量变化影响，社会用水与水资源承载能力严重失衡的问题，基于河北省水资源变化特征，利用Penman-Monteith公式和作物系数法计算区域主要作物需水量，分析种植结构变化对灌溉需水量的影响。结果表明：进入21世纪以来，河北省水资源总量、地表水资源量和地下水资源量比1956—2017年年均值分别减少22.36%、42.15%和9.01%，地下水开采量和农田灌溉量逐年下降，但地下水超采量仍高达3.31×109m3，典型深层地下水漏斗区地下水位埋深依然处于60.34~70.46m。同一作物年际间的需水量呈现弱降低趋势，蔬菜、水稻、水果、棉花、薯类、冬小麦、油料、大豆、玉米和谷子的需水量依次降低，分别为750.56~893.09mm、698.25~832.60mm、653.93~773.28mm、506.30~634.23mm、481.42~594.37mm、401.66~504.60mm、406.26~510.68mm、335.28~429.74mm、309.72~399.54mm、269.94~345.77mm。冬小麦的水分亏缺指数最高，为0.72；蔬菜、水稻和水果的水分亏缺指数依次降低，分别为0.47、0.46和0.36。冬小麦、蔬菜和水果年均灌溉需水总量分别占作物总灌溉需水量的46.87%、12.94%和12.24%。与1980—1989年相比，2010—2017年蔬菜和水果种植面积分别增加了186.01%和59.98%，灌溉需水量相应增加了143.75%和18.91%，而其他作物灌溉需水量均有所降低，蔬菜和水果种植面积增加成为农业灌溉需水量保持高位运行的主导因素。从实现主要农产品供需平衡、水资源平衡和国家粮食安全考虑，大幅减少高耗水作物（蔬菜和水果）种植面积是未来降低作物灌溉总需水量的有效途径。在保证京津冀市场需求的基础上，河北省蔬菜和水果的种植面积分别缩减至1.72×105、1.97×105hm2,年灌溉总需水量可减少3.31×109m3。

摘要:为揭示通风方式对好氧堆肥过程中氮素转化及损失的影响，设置连续通风T1（通风速率0.2L/（min·kg））和间歇通风T2（平均通风速率0.2L/（min·kg），通风10min，间歇10min）2个处理，以牛粪和玉米秸秆为原料在反应器中进行好氧堆肥试验。结果表明，堆肥结束后T1和T2处理总氮（TN）损失分别占初始 TN 23.25%和21.12%， TN的损失以NH3挥发为主，分别占 TN损失的74.76%和61.84%，而以N2O排放损失的氮仅占 TN损失的1.12%和1.37%。NH3挥发主要集中在堆肥初期，主要是因为较高的温度和pH值所致，至堆肥结束时T2处理NH3累积排放量比T1处理少24.37%。不同通风方式对堆肥过程中NH+4N和NO-3N的含量变化也产生显著影响，到堆肥结束时，T2处理相比T1处理，其NH+4N含量低11%，而NO-3N含量高6.7%，T2处理酸解总有机氮含量比T1处理高12.4%，说明间歇通风有利于硝化作用和氨同化作用的进行。结构方程模型（SEM）显示，T2处理不同有机氮对NH+4N含量的总影响从大到小顺序为：酰胺态氮(1.006)、氨基糖态氮(0.485)、酸解未知态氮(0.034)、氨基酸态氮(-0.852)，说明NH+4N来源于酰胺态氮、氨基糖态氮和酸解未知态氮，同时NH+4N可以通过氨同化作用生成氨基酸态氮，间歇通风能促进NH+4N向氨基酸态氮的转化。间歇通风方式通过抑制有机氮向NH+4N的转化，降低堆肥过程中由NH3排放造成的氮素损失。

摘要:为探究尿素预处理玉米秸秆降解木质素的动力学特性，解析尿素对玉米秸秆木质素的作用规律，研究了总固体质量分数（10%、30%、50%和70%）和尿素添加比例（1∶100、1∶20、1∶10、1∶2和7∶10）对玉米秸秆木质素含量的影响，并进行模型拟合，获得了尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学模型。结果表明：总固体质量分数在50%以内时，随着尿素添加比例的增加，玉米秸秆的木质素去除率先增加、后降低，总固体质量分数为70%时木质素去除率随着尿素添加比例的增加而增加，当总固体质量分数为10%和70%、对应尿素添加比例为1∶20和7∶10时，获得的最大木质素去除率分别为71.05%、68.69%；不同预处理条件下，玉米秸秆的残余木质素质量与总固体回收量均呈现较好的线性关系，在整个尿素预处理过程中脱木质素选择性系数稳定在0.32~0.48g/g之间；尿素预处理玉米秸秆的脱木质素过程符合初始脱木质素、大量脱木质素和残余脱木质素3个阶段连续一阶动力学模型，大量脱木质素阶段的最大可脱除木质素质量比可达0.71，在低、高总固体含量下，尿素转化的液态铵和气态氨对玉米秸秆均具有较好的脱木质素作用。

摘要:玉米芯是一种重要的木质纤维素生物质农业废弃物，因其降解困难、利用率较低而未得到充分利用。从寒地黑土中筛选出一株高效降解木质纤维素的放线菌GS-3-39，对其进行生物学形态鉴定及16S rRNA分子生物学鉴定，判定GS-3-39属于链霉菌属。采用单因素结合响应曲面法对其发酵条件进行优化，并对降解前后的玉米芯进行红外和电镜观察。结果表明：当培养基初始pH值为5.06、发酵温度28.22℃、发酵转速163.98r/min、接菌量为3.09%时，玉米芯木质纤维素降解率理论最优值为26.881%，重复试验得到降解率为27.264%。在此条件下对玉米芯进行降解，结果表明，放线菌GS-3-39对玉米芯木质纤维素具有降解作用。

摘要:为探讨苹果酸-乳酸发酵（Malolactic fermentation，MLF）对美乐（Merlot）低醇桃红葡萄酒品质的影响，在对不同接种方式进行优选的基础上，以美乐酿酒葡萄为原料，采用本土酒酒球菌（Oenococcus oeni，O. oeni）和商业酵母菌同时接种，进行酒精发酵与MLF试验，并对混菌发酵接种量进行优化，通过微酿试验分析MLF对酒体香气品质的影响。结果表明，与未进行MLF的对照组相比，MLF组产生的酯类物质种类最多（28种）、含量最高（质量浓度3229.52μg/L），且酯类、酸类、醛酮类化合物含量与其他4个处理组之间存在显著性差异（P<0.05）；由单因素和正交试验得出影响美乐低醇葡萄酒MLF菌株接种量的主次顺序依次为：O. oeni接种量、非酿酒酵母接种量、酿酒酵母接种量，最优接种量为：O. oeni接种量7%、酿酒酵母接种量0.25g/L、非酿酒酵母接种量0.35g/L，在此条件下完成发酵的酒体柔和指数最高（1.229），酒样中酯类、醇类、酸类化合物含量明显升高；感官评价显示，采用同时接种进行苹果酸-乳酸发酵，在赋予酒样强烈果香、花香的同时还增强了酒体香气的复杂性和层次感。综合分析，进行苹果酸-乳酸发酵可明显提升美乐低醇桃红葡萄酒的香气和感官品质

摘要:利用α-葡萄糖苷酶抑制剂体外筛选模型，分析了来源于传统乳制品的10株乳杆菌对猪小肠提取的α-葡萄糖苷酶的抑制活性；对这些菌株的基本益生特性，包括对人工模拟胃肠液的耐受性及对肠上皮细胞的粘附性等进行了评价；最后，通过Caco-2细胞建立的Transwell模型分析了乳杆菌对人肠道α-葡萄糖苷酶活性及其基因表达的影响。结果表明，这10株乳杆菌对猪小肠提取的α-葡萄糖苷酶均具有不同程度的抑制作用；乳杆菌的α-葡萄糖苷酶抑制活性在菌株生长的对数期或稳定期达到高峰，随后出现下降的趋势；结合菌株的基本益生特性评价发现，有3株具有较高抑制活性的乳杆菌能够耐受人工模拟的胃肠液，并具有较强的黏附肠上皮细胞HT-29的能力；由Transwell模型发现，乳杆菌能同时抑制α-葡萄糖苷酶的活性及基因表达量。研究表明，筛选出的3株乳杆菌（副干酪乳杆菌L14和Z3-11以及植物乳杆菌NL42）均具有较高的α-葡萄糖苷酶抑制活性和较好的益生特性，可作为潜在的辅助降血糖的益生菌株。

摘要:为实现转盘式对虾剥制机自动、有序、逐只喂入，设计了一种对虾逐只分离装置，该装置主要由夹持器、导引勺、轮盘、后壳和传动机构等组成。以去头对虾的几何参数为依据，通过分析去头对虾的外形特征和受力情况，确定了夹持器、导引勺等关键部件的结构参数以及分离装置的转速范围。以转速为试验因素，以重排率、漏排率、对虾破损率和排料速率为指标，在对虾逐只分离装置试验台上进行了单因素试验，并利用图像采集系统分析了分离装置的工作过程。结果表明：对虾逐只分离装置的最优转速为20r/min，在该转速下重排率为9.2%、漏排率为7.7%、对虾破损率为2.5%、排料速率为164只/min。研究表明，该装置结构设计可行，能够将对虾杂乱无序的状态变为单只输出状态。

摘要:以薯类（红薯、木薯）、豆类（豌豆、绿豆）和谷类（玉米、小麦）淀粉为研究对象，在淀粉糊化温度测定的基础上，通过降低温度和pH值，研究了不同淀粉颗粒外壳的分离方法。结果表明，将最高处理温度与淀粉糊化温度差值设置为-16~15℃，在乙酸溶液（pH值1.5、浓度7.1mol/L）中对淀粉颗粒进行处理，糊化程度为19%~56%时，可以得到不同淀粉的颗粒外壳，厚度为50~470nm。除绿豆淀粉外，其他淀粉颗粒外壳的分子量（4.3×107~5.2×107g/mol）均大于原淀粉的分子量（3.8×107~4.7×107g/mol）。不同淀粉外壳的厚度与其粒径、直链淀粉质量分数以及相对结晶度没有明显的相关性。玉米淀粉的颗粒外壳结构相对完整，可作为生物大分子缓释自组装包膜材料。

摘要:为了实现农产品优质节能干燥，针对转轮除湿再生能耗高等问题，进行了转轮除湿系统优化设计，设计了中低温可切换一体干燥机，构建分级冷凝再生模式，进行分级再生与香菇除湿干燥试验分析，研究优化干燥工艺，确定整机除湿能耗等作业参数。为了检验并提高分级冷凝作业性能，以再生加热温度、再生冷凝热量及干燥冷凝热量为指标，运用Box-Benhnken中心组合试验设计理论，对蒸发进风温度、再生进风温度、风阀开度3个影响分级再生性能的因素进行响应面试验。通过数据分析，建立了分级冷凝再生模型，结合等值线图分析了上述3个试验因素对指标的影响规律，同时对各影响因素进行了综合优化与试验验证。结果表明，3个回归模型均高度显著，RSq均大于99%，模型可靠性高；在室温条件下，提高蒸发温度与再生进风温度有利于提升分级冷凝再生效果；与纯电加热再生相比，分级冷凝再生可降低能耗29.6%。香菇转轮除湿干燥试验表明，在相同干燥温度下，采用转轮除湿干燥比热泵干燥后的香菇品相好，干燥速率提升2倍以上，能耗高5.9%。

摘要:针对传统机械传动式高地隙喷雾机底盘在水田环境行走时容易陷入泥泞和深沟的问题，设计了一种四轮独立电驱动自转向电动底盘。底盘转向机构由可自转向的前后桥构成，根据自转向机构特点，提出了底盘部分动力学建模方法，将未建模动态以及外部扰动合并为总扰动，构建扩张状态观测器（Extended state observer, ESO），实时估计总扰动并进行扰动补偿，再对无扰动的线性模型设计串级比例控制器，进行模型参数辨识与控制验证。仿真结果表明，采用阶跃信号模拟扰动，ESO扰动观测值可在0.5s内收敛到实际扰动；扰动观测器收敛后，当期望转角从0°突加至20°时，得到转角跟踪控制响应曲线的上升时间为1.9s，超调量为2.3%。试验表明，喷雾机以1m/s的速度行驶在平坦路面时，前转向桥转角上升时间为3.1s，后转向桥转角上升时间为2.0s，说明本控制方法具有较好的控制效果；喷雾机在满载的情况下工作在泥泞田间时，可以越过宽20cm、深40cm的泥泞深沟，说明其在田间具有良好的通过性。

摘要:针对履带式联合收获机在不平坦地表作业时，车体随地形起伏而倾斜，造成作业效率降低、驾驶员舒适性变差、安全性降低的问题，设计了一种履带式联合收获机全向调平底盘。该底盘由上架、下架、升降机构和电液控制系统组成，可实现联合收获机底盘倾斜时的自动与手动调节，纵向调节范围为-5°~7°，横向调节范围为-6.5°~6.5°，底盘最大提升高度为130mm。阐述了全向调平底盘的工作原理、电液控制系统结构与调平控制策略，进行了针对底盘性能的静态与动态调平的验证试验。静态调平试验对底盘前最低、后最低、左最低、右最低、左前最低、右前最低、左后最低、右后最低8种倾斜状态进行调平，结果表明，自动调平系统最长调节时间为8.2s,平均调节时间4.2s，倾斜度调节误差最大值为0.67°。动态调平试验针对自动调平控制、手动调平控制和固定地隙调平控制3种调平控制模式，进行了坡地、畦沟田块、水田等地形下的调平对比试验。在坡地与畦沟田块试验中，自动调平控制模式可以改善底盘的倾斜状态，提高底盘的稳定性；手动调平控制模式有一定的调节作用，但调节稳定性较差。在水田试验中，自动调平控制模式调平效果优于坡地与畦沟田块，说明在地形起伏较小的条件下，自动调平控制系统调平效果更好。动态调平试验表明，自动调平系统可以减小底盘倾斜度，提高底盘稳定性，增强联合收获机对不平坦地表的适应性。

摘要:针对由外副驱动的三自由度两转一移并联机构运动学性能优化问题，提出一种尺度综合多目标优化设计方法。首先，运用螺旋理论分析机构的运动学性能；其次，将可达工作空间离散为n层，采用极坐标方法计算每层高度的最大内切圆，通过数值方法计算由每层最大内切圆构成的规则圆台工作空间体积；然后，以规则工作空间体积和全局运动/力传递指标为目标函数，以驱动限制和关节转角限制为约束条件，以机构参数为设计变量；最后，采用多目标粒子群优化算法得到目标函数的Pareto最优解集。结果显示，两个目标函数之间存在相互冲突，Pareto前沿的全局运动/力传递性能(GTI)最优值比优化前提高了57.57%，规则工作空间体积（Vr）最优值比优化前提高了37.59%，证明了优化方法的有效性。

摘要:针对某重型机械中安装的双出杆双线圈可复位式磁流变阻尼器，利用实验和仿真方法对其在特定冲击作用下的力学性能进行分析。利用磁场有限元(FE)和计算流体动力学(CFD)的单向耦合数值模拟方法，建立含隐式动网格边界的阻尼器数值模型，通过准静态实验对模型进行了验证。利用基于C语言的用户自定义函数(UDF)定义磁流变液体的本构模型，捕获磁场作用区域。结果表明，在持续通电的情况下，受到冲击后，阻尼器速度在80ms内降至零，但活塞在复位过程中停在位移为1.3mm处，控制电源断开后能够使其完全复位。

摘要:应用经典摩擦模型描述液压缸摩擦力时，由于未考虑油液压力效应对摩擦力的影响，模型预测效果欠佳。为了克服该问题,引入压力影响系数和动态摩擦时间常数,基于Stribeck和广义Maxwell滑动模型（GMS）提出了改进的稳态摩擦模型（P-Stribeck）和动态摩擦模型（P-GMS）。搭建了伺服阀控液压缸系统摩擦特性测试实验台，在不同密封形式、不同缸径、不同负载、不同加速度及频率下进行了液压缸往复运动摩擦特性测试。采用智能遗传算法，利用液压缸测试实验台采集的进出口压力、位移、速度、摩擦力等数据，分别采用改进的稳态摩擦模型和动态摩擦模型进行参数辨识和模型检验。对不同复杂工况下实验数据与经典摩擦模型以及所提出的改进模型的预测结果进行对比和误差分析，结果表明：P-Stribeck模型预测液压缸稳态摩擦力的精度明显优于Stribeck模型，P-GMS模型预测液压缸动态摩擦力的精度优于GMS摩擦模型，从而验证了所提出摩擦模型的有效性。