摘要:以提高农业用水效率为目标的精量灌溉是未来农业灌溉的主要模式，精量灌溉的前提条件是对作物缺水的精准诊断和科学的灌溉决策。用于作物缺水诊断和灌溉决策定量指标的信息获取技术主要基于田间定点监测、地面车载移动监测及卫星遥感。无人机从根本上解决了卫星遥感由于时空分辨率低而导致的瞬时拓延、空间尺度转换、遥感参数与模型参数定量对应等技术难题，也克服了地面监测效率低、成本高、影响田间作业等问题。近几年的研究结果表明，无人机遥感系统可以高通量地获取多个地块的高时空分辨率图像，使精准分析农业气象条件、土壤条件、作物表型等参数的空间变异性及其相互关系成为可能，为大面积农田范围内快速感知作物缺水空间变异性提供了新手段，在精量灌溉技术应用中具有明显的优势和广阔的前景。无人机遥感系统已经应用在作物覆盖度、株高、倒伏面积、生物量、叶面积指数、冠层温度等农情信息的监测方面，但在作物缺水诊断和灌溉决策定量指标监测方面的研究才刚刚起步，目前主要集中在作物水分胁迫指数（CWSI）、作物系数、冠层结构相关指数、土壤含水率、叶黄素相关指数（PRI）等参数估算的研究，有些指标已经成功应用于监测多种作物的水分胁迫状况，但对于大多数作物和指标，模型的普适性还有待进一步研究。给出了无人机遥感在精准灌溉技术中应用的技术体系，并指出，为满足不同尺度的高效率监测和实现农业用水精准动态管理的需求，今后无人机遥感需要结合卫星遥感和地面监测系统，其中天空地一体化农业水信息监测网络优化布局方法与智能组网技术、多源信息时空融合与同化技术、作物缺水多指标综合诊断模型、农业灌溉大数据等将是未来重点研究内容。

摘要:提出了基于小波变换的农田图像光照不变特征的提取算法。采用Retinex光照模型，对原始农田图像进行剪裁和归一化等预处理，选用Haar小波基多级分解预处理后的图像，从而得到图像的高低频成分；通过阈值法更新小波分解后的高频系数，重构获得多尺度反射模型，以提取光照不变特征；进行了光照不变特征提取和农作物航线获取试验。结果表明，该算法提取的特征图受自然光照的影响很小，且能够极大程度保留场景中的物体特征。同时，农作物航线提取在不同光照条件下均具有较高精度，航线误差在±2°以内，能够满足农机导航的精度要求。在NVIDIA的Jetson TX2硬件平台上，该算法总耗时在300ms以内，相机前视距离可达20m，满足农机正常作业的实时性要求。

摘要:提出了一种基于气电混合驱动且能够全天候工作的高效率苹果收获机器人。该机器人机械臂包含5个自由度，混合使用电动和气动两种驱动方式，同时保证机械臂的准确定位和末端执行器对果实的快速柔性抓取。机器人视觉识别系统结合了机器视觉和深度神经网络方法，在提高系统鲁棒性的同时优化了系统的整体检测速度。此外，机器人配备的夜间照明系统使其能够实现全天候工作。在实验室环境下进行了机器人视觉检测试验和苹果采摘试验，结果表明，视觉系统定位苹果的平均时间为44ms，机器人的采摘率为81.25%，平均每个苹果的采摘时间为7.81s。

摘要:针对崎岖山地环境下自走式履带机器人自走姿态波动大、跟踪精度低等问题，研究了三维崎岖路面履带机器人控制方法。通过分析机器人在二维平整路面与三维崎岖路面的运动学模型，建立了降维运动学几何模型；设计了一种基于降维变系数的滑模控制方法，实现三维崎岖路面履带机器人的运动控制，并进行了平整路面与崎岖路面的路径跟踪仿真与试验。仿真结果表明，平整路面仿真中，行驶方向误差逐渐减小并趋近于0，侧向位置误差在±0.2m内波动，并可在1s内完成姿态调整；崎岖路面仿真中，三轴位置误差均控制在±01m范围内，同样可在1s内完成姿态调整。路径跟踪田间试验结果表明，平整路面和崎岖路面机器人跟踪稳定后的横向误差分别为-2.9~8.8cm、-14.3~21.5cm，姿态误差分别控制在±2°、±5°内，能够满足实际跟踪需求。

摘要:针对免耕播种机在湿黏土壤条件下施肥铲回填性能弱，导致种肥同床的问题，基于最速降线原理设计了一种强制回土装置，将理论分析、虚拟仿真与试验相结合，探究强制回土装置最优结构与参数组合。应用三因素三水平正交试验方法，以作业速度、回流挡板间距和回流挡板与地表夹角为试验因素，以土壤回填率和单体通过性为评价指标，对影响强制回土装置作业性能的相关参数进行试验与优化研究。试验结果表明，在参数组合为作业速度1.5m/s、回流挡板间距112mm、回流挡板与地表夹角60°时，土壤回填率为91.2%，作业过程未发生单体堵塞现象。对比试验表明，优化后的最速降线式强制回土装置较直板式强制回土装置的土壤回填率提升了16.5%。

摘要:为解决水田环境下稻行弯度信息提取问题，提出一种触觉感知方法。根据除草期内水稻与杂草的生理高度及力学差异，基于弯曲传感器设计了一种稻株定位的感知梁。通过力学分析，建立了感知梁与稻株接触作用的力学模型，结合稻株抗弯强度，确定了感知梁抗弯刚度的设计原则。在此基础上，构建感知梁标定试验装置，获得了装置偏距与感知梁电压差的映射关系。基于多传感器技术，通过采集4根感知梁的电压（形变）变化特征，计算出稻行弯度。为检验测量装置的精度及稳定性，进行了田间试验，行进速度试验表明：行进速度的提高不利于测量结果的稳定性，在行进速度为1.5m/s时，平均误差为5.90mm，最大误差为8.30mm；稻穴株数试验表明：测量误差与稻穴株数有一定的相关性，稻穴株数为6株以上的测量误差最小，平均误差为2.56mm，4~5株的平均误差较大，为4.36mm，1~3株测量的平均误差最大，为6.17mm；水层厚度试验表明：测量误差与水层厚度没有明显相关性，误差均能控制在14mm范围内。该装置测量结果可满足避苗机械除草等精准控制的要求。

摘要:为实现油菜轻简化精量播种，设计了一种油菜精量穴播集中排种装置。基于油菜种子的机械物理特性和精量播种要求，提出了适宜油菜穴播1~3粒的渐开线状型孔，确定了主要结构参数。应用EDEM软件构建了穴播集中排种装置仿真模型，分析了型孔长度、截面尺寸和型孔深度对充种性能的影响，发现渐开线状型孔有助于充种，且型孔长度和深度分别为3.5mm和2.6mm的渐开线状型孔均充种1粒或2粒；护种带提高了投种一致性，当排种轮与护种带间隙为0.2mm时，成穴较优。通过台架试验研究了油菜品种和转速对排种性能影响，结果表明：品种、排种轮转速及其二者的交互作用对排种合格率均有显著影响，排种合格率随转速增加呈先增大后减小的趋势，在转速为20~40r/min时，排种合格率（1~3粒）高于94%，穴距变异系数低于12%；50穴的总粒数标准误差在10粒之内，排种量一致性变异系数低于10.0%。田间试验结果表明，油菜平均株数为2.05株/穴，能够适应不同含水率条件的油菜精量播种要求。油菜精量穴播集中排种装置可实现6行成行成穴精量排种，为轻简化油菜排种器结构设计和成穴精量播种提供了参考。

摘要:针对长江中下游稻油轮作区油菜直播时，土壤黏重板结且前茬水稻收获后秸秆残茬量大，机具易壅土、挂草堵塞，难以实现深施肥的难题，设计了一种油菜精量联合直播机主动防堵深施肥装置。基于主动刮削防堵原理，分析确定施肥铲入土部位曲线为与旋耕刀轴回转中心同心、包络旋耕刀末端运动轨迹的圆弧；根据深施肥铲防堵功能及铲体内肥料颗粒运动分析，确定过渡段下圆弧直径、入土段圆弧圆心角、过渡段上圆弧直径等施肥铲结构设计关键参数及其许用范围；以施肥铲末端肥料流出瞬时速度最大为优化目标，以施肥铲关键结构参数为设计变量、其许用范围为约束条件，构建施肥铲结构优化设计的数学模型；通过施肥过程离散元仿真分析，以施肥铲体入土段上端圆弧圆心角、过渡段圆弧直径为试验因素，以施肥铲末端肥料流出瞬时速度为响应指标，进行二次回归正交旋转组合试验，建立该数学模型的目标函数，求解得到施肥铲结构优化设计最佳参数为：入土段上端圆弧圆心角为36°、过渡段上端圆弧直径为93mm、过渡段下端圆弧直径为66mm。田间试验结果表明，安装深施肥装置的直播机作业后厢面平整度为17.96~21.37mm，单个施肥铲黏附质量保持在1.5kg以下，施肥深度平均值为91.10mm，施肥深度合格率为93.33%，施肥断条率为1.08%，机具通过性良好，可满足稻油轮作区油菜种植施肥播种农艺要求。

摘要:针对传统方法设计纵向送苗机构难度大，缺少适用于高效旱田钵苗移栽机的纵向送苗机构的问题，设计了一种棘轮连杆式钵苗移栽机纵向送苗机构。根据机构特点与旱田钵苗移栽纵向送苗要求，建立了运动学模型与优化目标，设计纵向送苗机构优化设计软件，得出满足设计要求的结构参数。建立了机构三维模型，试制了物理样机。根据软件优化结果，运用二次正交旋转中心组合试验方法对棘轮结构进行优化设计，以棘轮驱动面高度x1、棘轮定位面高度x2、取苗转速x3为试验因素，以送苗成功率y为试验指标，进行了参数优化试验，结果表明：x1=2.32mm、x2=3.5mm、x3=100r/min时，送苗成功率达到99.85%。取x1=2.3mm、x2=3.5mm、x3=100r/min进行验证试验，得出送苗成功率为9917%，结果满足设计要求。

摘要:为了解决现有行星轮系水稻钵苗移栽机构较难同时具备理想的移栽轨迹和姿态的问题，提出了正向设计与局部轨迹微调的反求设计相结合的设计方法。以非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构的设计为例，阐述该方法的实现过程。建立行星轮系水稻钵苗移栽机构设计要求，并分析其工作原理，在前期正向设计的基础上，局部调整其移栽静轨迹，通过反求设计进一步优化设计移栽机构。进行局部反求设计的运动学分析和运动学建模，基于Matlab平台开发计算机辅助设计软件，通过人机交互的方式得到移栽机构的机构参数，使其不仅满足移栽臂移栽的姿态要求，同时获得更理想的移栽工作轨迹。根据最终得到的机构参数设计移栽机构结构，完成三维建模、虚拟仿真试验，加工、装配移栽机构物理样机，完成了高速摄像运动学试验。将移栽机构理论计算、虚拟仿真、样机试验得到的移栽静轨迹比较，同时逐一将轨迹相关参数、取秧角、推秧角、角度差等设计目标参数与相应数值化目标进行对比，结果显示，均满足要求，验证了设计方法的正确性。与以往单一的正向设计、反求设计方法相比，该方法设计的移栽机构不仅具有更优的移栽工作轨迹，也可满足较好的移栽姿态要求。

摘要:针对水稻收获机清选作业过程中湿黏水稻脱出物易粘附、堵塞清选筛的问题，利用聚四氟乙烯涂料对清选筛面进行喷涂改性处理，设计了具有抗粘减阻性能的清选筛面。涂层改性筛面往复摩擦特性试验结果表明，涂层改性筛面与水稻秸秆的平均摩擦因数降幅达32.2%~32.7%，与稻叶的平均摩擦因数降幅达39.1%~40.2%，涂层改性筛面表现出良好的减阻特性。涂层改性筛面润湿减粘特性试验结果表明，涂层改性筛面的接触角为110.6°，接触角增幅为26.8%，与水稻秸秆的界面粘附力降幅为62%~67%，与稻叶的界面粘附力降幅为63%~65%，减粘脱附特性显著增强。利用水稻收获机进行了涂层改性筛面田间清选作业减粘防堵性能试验，作业量为2.0hm2时，与未改性筛面相比，涂层改性筛面粘附物质量降低67.8%，聚四氟乙烯涂层能够有效地解决湿黏脱出物粘附、堵塞问题，具有良好的耐久性。

摘要:为提高玉米收获机的对行质量，减轻驾驶员的劳动强度，设计了一套玉米收获机自动对行系统，包括自动对行感知系统和路径跟踪控制系统。感知系统由激光雷达、机械式对行传感器、陀螺转角仪等组成，激光雷达检测进入地块前的横向偏差，机械式对行传感器检测收获作业时的横向偏差，陀螺转角仪检测航向偏角。以纯追踪模型作为路径跟踪的控制方法，利用模糊控制原理动态调整纯追踪模型中的前视距离，结合收获机的运动学模型，确定收获机转向轮的期望转角，并通过Matlab/Simulink软件对模型进行仿真分析。将自动对行系统搭载于4YL-6型玉米收获机上进行田间试验，结果表明，激光雷达静态检测试验的偏差均值为0.0775m，标准差均值为0.1309m，偏差在±15cm和±30cm内的比例均值分别为80.5%和95%；激光雷达地头自动对行试验的平均调整距离为7.89m，平均偏差为0.146m；基于机械式对行传感器的收获作业自动对行试验的偏差均值为0.0876m，标准差均值为0.0976m，偏差在±15cm和±30cm内的比例均值分别为831%和100%。试验结果满足玉米收获机的对行作业要求，可为玉米收获机的自动对行提供理论支持。

摘要:对分体圆筒法、倾斜法、抽板法和斜面法4种颗粒特性测试方法进行Plackett-Burman多因素显著性筛选试验，试验方差分析结果表明，不同的测试方法影响测量结果的显著因素与因素显著程度。根据分体圆筒法、倾斜法和斜面法的方差分析结果，提出一种基于颗粒物料整体特性的摩擦因数标定方法，将仿真试验与真实试验相结合，依次标定出尿素颗粒与PVC材料间静摩擦因数为0.41，颗粒间静摩擦因数为0.36，颗粒间滚动摩擦因数为0.15。将所标定的摩擦因数采用无底圆筒法进行验证试验，休止角仿真试验结果为30.57°，真实试验结果为31.74°，相对误差为3.69%，不同含水率下的实际试验休止角与所标定摩擦因数下的仿真休止角相对误差均不大于4.59%，仿真试验结果与真实试验结果无显著差异，验证了所标定摩擦因数的有效性。本方法可用于其他颗粒状物料间摩擦因数的标定试验。

摘要:采用逆向工程技术，基于粘结颗粒模型，在EDEM软件中建立了三七种子离散元模型；结合台架试验和仿真试验，在EDEM软件中标定接触参数，通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验，得到三七种子与ABS塑料之间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.611、0.473和0.067；基于二次回归正交旋转组合试验的响应面优化方法，确定EDEM仿真试验中三七种子之间最佳的接触参数，通过堆积试验，得到三七种子之间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.492、0.202和0.083；选取三七精密排种器进行验证试验，以排种器充种合格率、漏播率和重播率作为试验指标，在不同排种轮转速的试验条件下，分别对比试验指标的实测值和仿真值，得到试验指标的相对误差均小于5.0%，表明该三七种子离散元模型和接触参数可用于离散元仿真试验。

摘要:综合考虑耕地的自然质量、耕作条件、形态、空间分布等，以济南市为研究区，从自然禀赋、区位条件和稳定性3个方面选取11个指标，构建耕地质量综合评价指标体系，在耕地质量综合评价的基础上，采用局部空间自相关法定量刻画耕地质量的空间集聚格局特征，采用矩阵组合法进一步将耕地质量等级和空间集聚格局类型两两组合，综合确定基本农田划定类型。研究表明，济南市耕地区位条件较好，且区域差异最小，耕地稳定性和自然禀赋相对较差。济南市耕地质量以高和较高为主，二者分别占济南市耕地总面积的35.12%和22.67%，主要分布在济南市北部商河、济阳和章丘北部。耕地质量低等级的耕地面积最少，为475.98km2，所占比例为11.98%，主要分布在历城和长清。济南市耕地划分为优先划入型、适宜划入型和整治调控型3种类型。济阳、商河、章丘北部和平阴东南部的耕地质量高、集聚特征显著，应作为优先划入型，该类型耕地最多，面积为212123km2，占济南市耕地总面积的53.38%；适宜划入型耕地质量也较高，并且多分布在优先划入型周边，对优先划入型耕地具有保护和缓冲作用，应与优先划入型耕地一起作为基本农田，以提高优质基本农田的集聚程度；整治调控型耕地面积为98898km2，占济南市耕地总面积的24.89%，主要分布在中心城区和南部山区，该类型耕地质量低、集聚程度不高，开发利用时应注意生态环境保护，必要时可通过土地整治提高质量和集聚程度。

摘要:以川中丘陵区为例，在提出乡村生态空间分类体系基础上，采用转移速率、动态度、转移矩阵、洛伦兹曲线和生境质量评估等方法分析传统农区生态空间在数量、组成结构和空间分布的时空演变特征及其对生境质量的影响。研究表明：川中丘陵区乡村生态空间约占国土空间总面积的98%，人均生态空间面积达164068m2；2000—2018年，乡村生态空间从8829872km2降至8732222km2，年均缩减量为5425km2，综合动态度为0.41%，生态空间转移率为0.20%，农田和森林生态系统是构成乡村生态空间的主要成分，两者在近20年间的保留率均超过90%，这表明随着时间的推移，传统农区生态空间数量虽在减少，但整体结构依然稳定。生产生态空间和基础生态空间分布基尼系数分别在0.08和0.34左右，表现为绝对平均和相对合理的空间分布形态，说明传统农区生态空间总体上呈现出均衡且稳定的空间分布格局。川中丘陵区生境质量整体不高，2000年、2010年和2018年的生境质量指数分别为0.310、0.311和0.309，生境质量指数呈先上升后下降的趋势，与乡村基础生态空间的数量改变呈正相关关系。

摘要:耕地边际化是耕地利用净收益从多到少的过程，而撂荒则是耕地边际化的极端表现。以河南省孟津县为例，从耕地利用的自然适宜、耕作条件与机会成本等方面，对耕地边际化的风险进行多维度评价，并运用遥感影像数据对评价结果进行验证，识别出现阶段影响耕地边际化的主导因素。结果表明：就耕地的自然适宜评价结果而言，处于高度适宜、中度适宜、低度适宜的面积分别为18900、14164、8881km2，自然适宜性是影响耕地边际化利用的基础条件，将自然适宜性差的耕地调整恢复成林地，有助于区域脆弱生态的修复；就耕地的耕作便利度来说，处于高度便利、中度便利、低度便利的面积分别为：10369、21405、10171km2，对自然适宜度高而耕作不便利的耕地进行综合整治是提高耕地利用效率、延缓耕地边际化利用的重要途径；根据机会成本的耕地边际化风险评价结果，处于高机会成本、中机会成本、低机会成本的面积分别为11932、16457、13556km2。由于孟津县高机会成本区的耕地利用能够维持较高的利润，因此耕地弃耕的情况较少发生。通过对土地变更数据库内耕地和遥感影像的叠置分析，发现现阶段孟津县耕地边际化受自然适宜与耕作条件的影响较大。

摘要:为探讨参数敏感性分析结果在区域尺度上表现出的不确定性问题，在温带季风气候类型黄淮海平原旱作区不同积温区内选取黄骅、商丘和驻马店3个站点，基于气象和作物生育期数据以及土壤实测数据，采用EFAST（Extended Fourier amplitude sensitivity test）方法，对WOFOST模型冬小麦和夏玉米参数进行全局敏感性分析，并对2种作物在不同生产水平和不同气候条件下的参数敏感性排序进行一致性检验。结果表明：冬小麦产量在潜在生产水平下主要敏感参数有叶龄的低温阈值（TBASE）、储存器官同化物转化效率（CVO）、总同化速率在低温3℃时的校正因子（TMNFTB3）等，在水分限制生产水平下主要敏感参数有蒸散速率修正因子（CFET）和储存器官同化物转化效率（CVO）等；夏玉米在2种生产水平下产量敏感参数差异不大，主要为总同化速率低温10℃时的校正因子（TMNFTB10）、每日温度为40℃时单叶片同化CO2的初始光能利用效率（EFFTB40）、35℃时叶片生命周期（SPAN）等；冬小麦、夏玉米在不同生产水平下的TDCC系数（Topdown concordance coefficient）分别为0.82和0.98，P均小于0.01，参数敏感性排序的一致性均较高；冬小麦和夏玉米在不同气候条件下潜在生产水平TDCC系数分别为0.92和0.98，P均小于0.01，一致性较高，水分限制生产水平TDCC系数分别为0.61和0.86，P均小于0.01，一致性较差。WOFOST模型不同作物间参数敏感性差异明显，不同生产水平对参数敏感性的影响较小，但受水分胁迫程度的影响，不同气候条件对参数敏感性影响较大，且对不同生产水平下参数敏感性的影响不同，这主要与不同时空下的气候条件差异有关。

摘要:以乌兰布和沙漠东北缘为研究区，基于复杂网络理论、景观生态学与GIS空间分析技术，综合考虑多种因子，构建研究区的潜在生态网络（以下简称网络），分析研究区网络鲁棒性，通过随机增边、度低者优先、节点介数低者优先与最大介数节点增加捷径等4种增边策略优化网络，得出网络在不同增边策略优化前后的连接鲁棒性与恢复鲁棒性。结果显示：优化前网络连接鲁棒性指数为0.72，恶意攻击下去除42个节点时完全破坏网络，随机攻击下去除469个节点时可完全破坏网络；恢复鲁棒性可完全恢复节点数为随机攻击75个、恶意攻击56个；4种增边策略中，按度增边优化网络连接鲁棒性较优化前提升最显著：连接鲁棒性初始指数升至0.99，恶意攻击下去除222个节点时可完全破坏网络，随机攻击下去除649个节点时可完全破坏网络；4种增边策略中，按度增边对网络节点恢复鲁棒性提升效果最显著，可恢复去除节点数提升至122（随机攻击）与235（恶意攻击），按介数增边对网络边恢复鲁棒性提升效果最显著，其可恢复去除节点数提升至87（随机攻击）与27（恶意攻击）。

摘要:为快速准确监测作物长势，以冬小麦为研究对象，获取了不同生育期的无人机高光谱影像。利用无人机高光谱数据构建光谱指数，并分析4个生育期的指数与生物量、叶面积指数以及由生物量和叶面积2个生理参数构建的长势监测指标（Growth monitoring indicator，GMI）的相关性；建立与GMI相关性较强的4个光谱指数的单指数回归模型，利用多元线性回归、偏最小二乘和随机森林3种机器学习方法分别建立冬小麦各生育期的GMI反演模型；将最佳模型应用于无人机高光谱影像，得到冬小麦长势监测图。结果表明：各生育期光谱指数与冬小麦GMI相关性较高，大部分指数都达到了显著水平，其中NDVI、SR、MSR和NDVI×SR与GMI的相关性高于生物量、叶面积指数与GMI的相关性；拔节期、挑旗期、开花期、灌浆期、全生育期，表现最好的回归模型对应光谱指数分别是NDVI×SR、NDVI、SR、NDVI和NDVI×SR；对比3种方法构建的GMI反演模型，开花期模型MLR-GMI效果最佳，此时期的模型建模R2、RMSE和NRMSE分别是0.7164、0.0963、15.90%。

摘要:为了探索准确、高效地估算冬小麦地上生物量（Dry aerial mass，DAM）的方法，获取了2013—2014年和2014—2015年2个生长季的冬小麦试验数据，采用植被指数反演叶面积指数（LAI），以遥感反演LAI作为遥感与SAFY（Simple algorithm for yield estimates）模型之间的耦合变量，利用主成分分析的复合型混合演化（Shuffled complex evolution with PCA，SP-UCI）算法优化出苗日期（D0）、有效光能利用率（ELUE）和衰老温度（STT）3个敏感参数，对冬小麦全生育期进行动态生长模拟。结果表明，2014—2015年和2013—2014年冬小麦全生育期模型模拟地上生物量R2、RMSE和NRMSE分别为0.887、1.001t/hm2、19.41%和0.856、1.033t/hm2、19.86%。研究表明，耦合高光谱遥感与SAFY作物生长模型能够准确地模拟冬小麦长势的动态变化，对冬小麦地上生物量估算精度较高，可为遥感监测冬小麦长势提供参考。

摘要:探究应力波在落叶松活立木中传播的影响因素，有助于研究应力波在人工林活立木中的传播机理。依据固体介质中的应力波传播理论和弹性力学理论，将活立木看作只由心材层和边材层组成的两层结构材料，基于活立木的正交各向异性假定，利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对应力波在活立木中的传播进行了模拟计算，并研究了敲击载荷频率、活立木胸径和心材比对应力波传播的影响。结果表明，应力波波速随着载荷脉冲频率的增大而减小；对于胸径为10cm的活立木模型，当传播距离达到12m时，应力波波阵面已经转换为一维平面波，而对于胸径超过30cm的活立木模型，应力波在0~12m传播距离内是以三维膨胀波的形式传播；活立木胸径对应力波的传播速度有影响，当胸径小于10cm时，波速较小且基本没有发生变化，当胸径从10cm增加到40cm时，应力波的波速随着活立木胸径的增加而增加，而当胸径超过40cm时，波速略微增加后保持相对稳定；应力波在活立木中的波速随着心材比的增大而减小。胸径对应力波在活立木中的传播形式以及波阵面形状有影响，而敲击载荷频率和心材比对应力波在活立木中的传播形式以及波阵面形状没有影响，但三者都会对应力波的传播速度产生影响，数值模拟最佳的敲击载荷频率为25kHz，应力波在活立木中的传播速度不只取决于边材的力学性能，而是受到心材和边材的共同影响。

摘要:针对频域反射技术（FDR）传感器人工标定数据拟合误差大的问题，引入其他地区数据作为辅助数据，建立了基于迁移学习的自动标定模型。该模型将FDR目标使用地点采集的数据作为源域数据，结合辅助数据与少量源域数据，使用TrAdaBoost算法即可得到准确的FDR传感器标定模型。将面向分类问题的TrAdaBoost算法改进为适用于本文面向回归的TrAdaBoost算法，将TrAdaBoost算法的基学习器由AdaBoost改为XGBoost，改进了更新权重误差率的计算方法。首先使用XGBoost对辅助数据进行训练，得到初始标定模型；然后在目标地点采集少量数据，使用改进后的TrAdaBoost算法对初始标定模型进行校准，即可得到准确的FDR标定模型。将10个不同地区站点数据作为辅助数据，训练得到初始标定模型，将沈阳地区6个站点分别作为目标使用地点，取80%数据作为源域数据，进行模型校正，其余20%数据用于测试。测试结果的平均准确率为99.1%，说明基于迁移学习的自动标定模型是有效和准确的。

摘要:编制土地覆盖图需要包含精准类别划分的土地覆盖数据，传统获取方法成本高、工程量大，且效果不佳。提出一种面向无人机航拍图像的语义分割方法，用于分割不同类型的土地区域并分类，从而获取土地覆盖数据。首先，按照最新国家标准，对包含多种土地利用类型的航拍图像进行像素级标注，建立无人机高分辨率复杂土地覆盖图像数据集。然后，在语义分割模型DeepLabV3+的基础上进行改进，主要包括：将原始主干网络Xception+替换为深度残差网络ResNet+；引入联合上采样模块，增强编码器的信息传递能力；调整扩张卷积空间金字塔池化模块的扩张率，并移除该模块的全局池化连接；改进解码器，使其融合更多浅层特征。最后在本文数据集上训练和测试模型。实验结果表明，本文提出的方法在测试集上像素准确率和平均交并比分别为95.06%和81.22%，相比原始模型分别提升了14.55个百分点和2549个百分点，并且优于常用的语义分割模型FCN-8S和PSPNet模型。该方法能够得到精度更高的土地覆盖数据，满足编制精细土地覆盖图的需要。

摘要:为实现小数据样本复杂田间背景下的玉米病害图像识别，提出了一种基于迁移学习的卷积神经网络玉米病害图像识别模型。在VGG-16模型的基础上，设计了全新的全连接层模块，并将VGG-16模型在ImageNet图像数据集训练好的卷积层迁移到本模型中。将收集到的玉米病害图像数据集按3∶1的比例分为训练集与测试集。为扩充图像数据，对训练集原图进行了旋转、翻转等操作。基于扩充前后的训练集，对只训练模型的全连接层和训练模型的全部层（卷积层+全连接层）两种迁移学习方式进行了试验，结果表明，数据扩充和训练模型的全部层能够提高模型的识别能力。在训练模型全部层和训练集数据扩充的条件下，对玉米健康叶、大斑病叶、锈病叶图像的平均识别准确率为95.33%。与全新学习相比，迁移学习能够明显提高模型的收敛速度与识别能力。将训练好的模型用Python开发为图形用户界面，可实现田间复杂背景下玉米大斑病与锈病图像的智能识别。

摘要:针对目前草莓识别定位大多在简单环境下进行、识别效率较低的问题，提出利用改进的YOLOv3识别方法在复杂环境中对草莓进行连续识别检测。通过训练大量的草莓图像数据集，得到最优权值模型，其测试集的精度均值（MAP）达到87.51%；成熟草莓的识别准确率为97.14%，召回率为94.46%；未成熟草莓的识别准确率为96.51%，召回率为93.61%。在模型测试阶段，针对夜晚环境下草莓图像模糊的问题，采用伽马变换得到的增强图像较原图识别正确率有显著提升。以调和平均值（F）作为综合评价指标，对比多种识别方法在不同果实数量、不同时间段及视频测试下的实际检测结果，结果表明，YOLOv3算法F值最高，每帧图像的平均检测时间为34.99ms，视频的平均检测速率为58.1f/s，模型的识别正确率及速率均优于其他算法，满足实时性要求。同时，该方法在果实遮挡、重叠、密集等复杂环境下具有良好的鲁棒性。

摘要:为解决鱼类养殖中投喂精度低的问题，提出了一种基于特征加权融合的鱼类摄食活动强度评估方法。该方法以鱼群为研究对象，利用不同摄食阶段图像的特征对摄食活动强度进行分析，避免了复杂背景中单体鱼的切割。首先，利用图像预处理技术获取前景目标，通过鱼群质心绘制出不同摄食阶段的鱼群游动轨迹；其次，分别提取图像的颜色、形状和纹理等特征；然后，使用Relief特征选择和XGBoost算法筛选出3个摄食评价因子，采用加权融合方法确定每个评价因子的最佳权重；最后，通过融合后的特征对摄食活动强度进行评估。试验结果表明，与传统面积法相比，本文提出方法的决定系数可达0.9043，且摄食识别准确率高达98.89%。该方法在增强鲁棒性的同时，提高了检测和评估效率，可为鱼群摄食行为检测和活动强度评估提供参考。

摘要:针对中国太阳辐射站点观测数据较少的客观条件，以联合国粮农组织（FAO）建议的通过Angstrom公式及其参数计算的地表太阳辐射（Rs-c）对中国九大农业区基于Penman-Monteith（PM）公式计算的参考作物需水量（ET0-PM）的影响为目标，利用中国地面气候资料月值数据集和中国辐射月值数据集中的112个站点1957年1月—2017年3月的气象要素逐月有效观测日均值数据，通过对比分析和相关分析，讨论了站点Rs-c与观测的地表太阳辐射（Rs-o）的时空差异，以及二者分别输入PM公式获得的ET0-c和ET0-o的时空差异。结果表明：基于年内时空尺度的各农业区Rs-c和Rs-o存在显著且不稳定的差异，Rs-c直接替代Rs-o参与计算ET0-c可能出现较大的误差。基于Rs-c和Rs-o分别计算的ET0-c和ET0-o，无论是在全国，还是各个农业区，均存在显著的线性相关性，R2超过0.67，ET0-c平均值只有0.06~0.26mm/d的误差。考虑中国的农业地域类型，应对北方地区的“春旱”灌溉需求，可以直接以Rs-c计算获得ET0-c，而在全国范围内的夏季“伏旱”期，输入Rs-c计算的ET0-c比输入Rs-o计算的ET0-o偏大。在高精度的节水农业应用中，建议研究相应的校正模型对夏季ET0-c进行校准。

摘要:为探寻草莓最优水肥组合，设置灌水和施肥二因素三水平共9个处理，分析不同水肥耦合对草莓产量、果实品质、水肥利用效率多个指标的影响。引入AHP层次分析法和熵权法对3类因素9个指标进行多层赋权，运用基于博弈论的组合赋权法获得各单一指标最终权重，基于TOPSIS法构建草莓综合生长评价体系，并以高产、高品质、高效为目标建立草莓水肥耦合响应数学模型。结果表明，水肥耦合作用对草莓的单果质量、产量、水分利用效率和肥料利用效率的影响极显著，对品质无显著影响。中水、高肥灌溉下草莓的单果质量最大，中水、中肥灌溉下草莓的产量和可溶性糖含量最优，中水、低肥灌溉下草莓的糖酸比和可溶性蛋白质含量表现最优，低水、中肥灌溉下草莓的可溶性固形物含量、水分利用效率和肥料利用效率最优，低水低肥灌溉下草莓的维生素C含量最大。综合协调各指标，赋权值最高为产量（0.2641），最低为可溶性蛋白质含量（0.0595）；多指标综合评价最优水肥处理为中水中肥（T5）。解析草莓综合生长对水肥耦合的响应模型，灌水量及施肥量的单因素效应均为开口向下的抛物线；当灌水量编码值为-0.23（23751m3/hm2）、施肥量编码值为-002（182588kg/hm2）时，草莓综合评分最高。以综合评分最大值的90%划分水肥耦合闭合区域，得到最佳灌水和施肥区间分别为灌水量2268~2520m3/hm2、施肥量175988~186987kg/hm2。

摘要:为提高灌水器的抗堵塞性能，在与射流三通产生波形相同参数（周期、振幅）的高频脉冲波（正弦波、三角波、梯形波、矩形波）的条件下，以迷宫流道灌水器为研究对象，应用CFD两相流含沙量数值分析，采用k-ε湍流模型及多相流Eulerian模型，模拟高频脉冲条件下流量与压力水头关系、含沙量的瞬时分布，分析高频脉冲条件对颗粒物沉积区含沙量变化的影响。结果表明，高频脉冲波对灌水器平均流量和抗堵塞性能影响较大，高频脉冲波的波动性和连续性对提高灌水器抗堵塞能力起主要作用；抗堵塞能力由大到小的高频脉冲波形顺序为正弦波、三角波、梯形波、矩形波；入流含沙量增加会导致旋涡区泥沙的沉积，高频脉冲波可以增强旋涡区的冲刷以提高抗堵塞性能；灌水器内各处含沙量均随颗粒粒径的增大而升高，不同粒径下含沙量分布和变化略有不同。射流三通产生的脉冲波有利于提高灌水器的抗堵塞能力。

摘要:为了解决东北地区灌溉条件下水氮合理施用问题，以大田试验为基础，采用15N同位素示踪技术，设置3个灌水定额水平（W1：40mm，W2：60mm，W3：80mm）和3个施氮量水平（N1：180kg/hm2，N2：240kg/hm2，N3：300kg/hm2），分析比较了不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素的吸收、土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响。结果表明：随着施氮量的增加，0～100cm土层铵态氮、硝态氮的含量和累积量均呈现增加的趋势；提高灌水量可以提高60～100cm土层铵态氮累积量、80～100cm土层硝态氮累积量。对土壤-作物氮平衡的研究表明，增加施氮量可以提高土壤无机氮残留量和氮素盈余，而作物氮素吸收量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势，氮素盈余量和表观损失量随灌水量的增加表现为先降低后增加。肥料氮累积量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势，施氮量300kg/hm2时肥料氮累积量占比2127%～3123%，肥料氮残留量和损失量所占比例均有所提高。玉米植株氮素中有6670%～7505%来自于对土壤氮的累积，随着施氮量的增加，玉米植株土壤氮素累积量呈先增后减的趋势。综合不同水氮管理模式对玉米地土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响得出，灌水60mm、施氮240kg/hm2的水氮组合可保证肥料氮的充分利用，减少无机氮的残留和损失。

摘要:为探明不同磁场强度对磁化水土壤水盐运移规律的影响，揭示磁化水淋盐增效机理，进行了室内一维垂直土柱入渗试验，研究了0、01、02、03、05T磁场强度磁化水对土壤水盐运移特征的影响。结果表明：经磁化处理后，土壤水分入渗速率与湿润锋运移速率均有所降低，而上层土壤湿润体水分含量增加；随着磁场强度的增加，累积入渗量呈现先减后增的变化趋势，在磁场强度为0.3T时，累积入渗量减少幅度最大。磁场强度对磁化水土壤入渗参数具有显著影响，入渗模型吸渗率和饱和导水率与磁场强度之间存在较好的二次多项式关系，在磁场强度为0.28T时，吸渗率和饱和导水率均达到最小值。磁化水入渗能够提高水分在上层土壤中的滞留时间，提高上层土壤含水率，降低深层土壤水分入渗量；经磁化处理后，单位水体盐分淋洗量增加，脱盐率和脱盐强度显著提高，在磁场强度为0.3T时磁化水盐分淋洗效果最好。研究表明，磁场强度显著影响磁化水入渗和土壤水盐运移特征。

摘要:针对水资源优化配置过程中存在的缺水风险、经济效益、配水公平性等问题，构建了确定性多目标规划模型，该模型能够兼顾配水风险、效益及公平性，实现多目标之间的协调，且能够反映水资源配置系统中存在的不确定性。在确定性多目标规划的基础上，构建了不确定条件下基于模糊Me测度的多目标规划模型。另外，根据不同的乐观-悲观因子，将Me测度转换为必要性测度、可信性测度和可能性测度。将所构建的两个模型应用于甘州区、临泽县和高台县的农业、工业、生活、生态部门的配水中，结果表明，两个模型均适用于该地区的水资源配置，不确定性条件下基于Me测度的多目标规划模型相较于确定性模型具有更高的鲁棒性。必要性测度约束的配水量最小，可信性测度约束的配水量居中，可能性测度约束的配水量最大。结构性缺水风险与配水量成反比，经济效益与配水量成正比，在当前可利用水量条件下，GINI系数与配水量成正比。因此，必要性测度更适用于最小化目标值的情况，可能性测度更适合于最大化目标值的情况，可信性测度的结果则是两者的折衷。在3种置信条件约束下，配水量、结构性缺水风险、经济效益随着测度水平的增加而减少，GINI系数随着测度水平的增加而增加。 因此，决策者可以基于多目标规划方法，通过选择合适的乐观-悲观因子和测度水平优选最佳配水方案和目标值。

摘要:为探究一次性施加生物炭后对黑土区坡耕地生产力的可持续效应，以东北黑土区3°坡耕地径流小区为研究对象，设置CK（不施用生物炭）和BC（2016年施用75t/hm2生物炭，2017、2018年不再施用生物炭）两个处理，于2016—2018年开展了试验研究。结果表明：一次性施入生物炭3年内，土壤容重显著降低（P＜0.05），第1年降低最明显，为3.87%，孔隙度和总有机碳、铵态N、有效P、速效K含量显著提高（P＜0.05），pH值则是施炭后前两年显著提高（P2016=0.034、P2017=0.038），分别提高了09、06，第3年与未施炭处理无显著差异（P2018=0.067）；施用生物炭显著提升了土壤的持水能力和保水保土性能，土壤饱和含水率、田间持水率、凋萎系数均显著提高（P＜0.05），最大增长率分别为5.58%、4.78%、7.29%，年径流深和土壤侵蚀量显著降低（P＜0.05），年径流深最大减少量为4.92 mm，土壤侵蚀量最大减小率为5.71%；大豆产量和水分利用效率显著提高（P＜0.05），最大增长率分别为29.01%、16.92%。但生物炭对土地生产力的持续效应逐年减弱，随着生物炭施用年限的延长，BC处理土壤容重线性递增，pH值和总有机碳含量呈幂函数递减，孔隙度和铵态N、有效P、速效K含量线性递减，饱和含水率、田间持水率、凋萎系数线性递减，年径流深和土壤侵蚀量线性递增，大豆产量和水分利用效率分别呈幂函数递减和线性递减。采用改进的TOPSIS（Technique for order preference by similarity to an ideal solution）模型和GM（1，1）模型测算并预测土地生产力指数，结果显示，BC处理的土地生产力指数均高于CK处理，但其值逐年下降，预计到2021年与CK处理十分接近，表明一次性施用75t/hm2生物炭对土地生产力的影响可持续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:为探明沈乌灌域节水改造后因地下水水位变化造成的土壤盐分重分布规律，采用区域土壤信息定点监测，并结合经典统计学、空间插值、缓冲区分析和空间自相关分析方法，研究节水改造前后沈乌灌域土壤盐分空间变异、时空分布规律及不同改造年限区域土壤盐分变化差异。结果表明：节水改造后，秋浇前土壤整体含盐量平均降幅730%，秋浇水量减少，秋浇后土壤盐分淋洗效果减弱926%；空间上，土壤盐分高值区（大于6g/kg）多位于地下水埋深较浅的东北和南部区域，低值区（小于2g/kg）位于西南和东部沙区。节水改造后，秋浇前土壤盐分全局Moran’s I指数平均增幅为5%，空间相关性增强；秋浇水量减少，全局Moran’s I指数变化不显著，秋浇作用对土壤盐分空间自相关影响度减弱。由LISA集聚分析可知，改造后、秋浇前南部高-高显著区向不显著和高-低区转变，秋浇后南部集聚特征仍十分显著，存在盐渍化风险，改造后仍是盐渍化防治重点区域。针对中度耐盐作物，沈乌灌域耕层作物生长安全区和深层非盐渍土面积比例分别为4966%和7157%；改造后，秋浇前耕层作物生长安全区和深层非盐渍土分别增加482、185个百分点，秋浇后，耕层作物生长安全区面积增幅下降502个百分点，深层变化不显著。不同距离缓冲区对平均土壤含盐量的解释能力较强，长期改造区和短期改造区受渠道影响半径分别为15km和07km，长期改造区缓冲区内平均土壤含盐量下降速率高于短期改造区，均一化程度较高。综上所述，节水改造工程实施后，土壤盐渍化程度减轻，作物生长安全区面积增加，表聚作用弱化，秋浇水量减少，土壤盐分淋洗效果减弱，土壤环境有所改善。

摘要:为及时掌握猪舍内主要环境参数的时空分布特性，设计了猪舍环境无线多点多源远程监测系统。采用ZigBee网状拓扑结构进行无线分布式组网，节点设备以“一主多从”的形式实现多点监测。从节点以STM32嵌入式控制芯片为核心，搭载温度、相对湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度等多种传感器。各从节点将实时采集的数据通过主节点上传至服务器，最终在Web端实现系统远程监测的功能。在广东省某规模化种猪场进行系统测试，并分析了分娩舍内各环境参数的时空分布特性。试验结果表明：分娩舍各区域温湿度变化呈负相关性，相对湿度较高；舍内氨气浓度及二氧化碳浓度变化差异性极显著(P<0.01)；系统运行稳定，锂电池可持续工作170h，平均丢包率2.39%，各环境参数监测量准确可靠，区域性差别显著。该系统有利于快速感知猪舍环境参数分布特性，可为猪舍环境控制优化提供参考。

摘要:粮油食品供应链具有全生命周期长、环节复杂、危害物种类多、信息多源异构等特点。基于区块链技术构建了一种新型的粮油食品供应链信息安全管理模型，研究并提出适用于粮油食品供应链的双模数据存储机制和管理供应链信息的智能合约，以保证信息存储和传输的安全可靠。在此基础上，基于Hyperledger Fabric设计了一种粮油食品全供应链信息安全管理原型系统，该系统能够实现粮油食品全供应链信息采集、查询、监控、追溯等功能，并通过具体的应用案例进行了验证和分析。

摘要:基于近红外反射光谱分析技术，设计了玉米种子活力逐粒无损检测与分级装置，该装置主要由单粒化装置、输送管道、近红外光谱采集系统、控制系统和分级装置等组成。种子单粒化装置由一个带孔的倾斜转盘和一个固定托盘组成。输送管道与固定托盘出种口连接，其末端为光谱采集单元。种子由单粒化装置分离后，经输送管道落至光谱采集区进行光谱分析及活力判断，之后由分级装置对判别完成的种子进行分级。带孔圆盘用于将种子单粒化，其工作效率是提高种子检测及分级速率的关键。经分析得出，决定单粒化装置单粒化效率的因素分别为转盘倾斜角、转盘速度和孔高度。为提高检测速率，对单粒化装置进行了参数分析及优化试验。试验结果表明，当转盘倾斜角为31°、转速为05r/s、孔高度为22mm时，种子单粒化效率最优，单通道可达7粒/s。为建立玉米种子活力预测模型，基于该装置分别采集了100粒正常有活力玉米种子和100粒人工老化无活力玉米种子在980~1700nm波长范围的光谱数据，对种子原始光谱进行不同方法的预处理，并利用PLS-DA建立种子活力的定性判别模型。几种不同处理方式下的建模对比结果表明，SG-smooth预处理下的建模效果最优，其中校正集的判别准确率为987%，预测集的判别准确率为96%。选取100粒种子对该装置预测模型的稳定性和准确性进行了验证试验，种子活力预测的总准确率为97%。所设计的玉米种子活力逐粒无损检测分级装置单粒化效率较高，光谱数据采集稳定，对玉米种子活力进行实时无损检测及分级具有可行性。

摘要:为探明超声处理对大豆亲脂蛋白（Lipophilic protein, LP）结构及溶解性的影响，将分离提取的LP在不同条件下进行超声处理，采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）、傅里叶变换红外光谱（FITR）、内源和外源荧光强度、差示扫描量热法（DSC）分析超声处理对LP结构及溶解性的影响。结果表明：SDS-PAGE显示，超声处理并不能改变LP的分子量分布，但能改变亚基的含量；红外光谱及内源、外源荧光光谱显示，不同的超声处理条件对LP的二、三级结构均会产生不同程度的影响，随着超声强度的增加，α螺旋先减少、后增加，β折叠先增加、后减少，在360W超声功率下处理10min时内源、外源荧光强度最强；在360W超声功率下处理10min和240W超声功率下处理20min时对LP的热稳定性、溶解性的改善效果最佳，变性温度提高6~7℃，溶解度提高约20个百分点，而超声功率过大时则会对LP的功能性质产生负面影响。通过试验得出最佳超声条件为：在360W超声功率下处理10min，LP理化性质最适合应用于食品工业。

摘要:传感器感知盲区是造成智能汽车交通事故的主要原因之一。为了降低传感器感知盲区对智能汽车主动安全性能的影响，对传感器感知盲区条件下的智能汽车主动制动系统控制进行了研究。首先，建立感知盲区数据库，并搭建卷积神经网络对其进行识别；其次，根据其运动特征进行分类，建立感知盲区条件下的安全距离模型；最后，基于上述安全距离模型对感知盲区内的潜在障碍物进行自车速度控制，达到主动避撞的目的。仿真和实车试验表明，提出的传感器感知盲区分类可以较好地表述感知盲区的运动特征，传感器感知盲区条件下的主动避撞安全距离模型对潜在障碍物有较好的预防作用，主动避撞算法提高了智能汽车在传感器感知盲区内的主动安全性能。

摘要:根据丘陵地区的地势地貌特点，针对传统式甘蔗转运车轮距大、提升重心高、整体稳定性差的问题，设计了一种基于剪叉式提升机构的自行式甘蔗转运车集蔗车厢。基于离散元仿真软件EDEM，从质心和卸料角两方面对传统式和剪叉式集蔗车厢的稳定性进行分析。虚拟仿真分析及试验研究结果表明，在满载卸料过程中，传统式集蔗车厢的质心横向偏移量为123556mm，摆动量为177008mm，质心相对高度变化最大值为158927mm，卸料角为10493°；剪叉式集蔗车厢甘蔗质心横向偏移量和摆动量均为70549mm，质心相对高度变化最大值为161982mm,卸料角为2983°。与传统式集蔗车厢相比，剪叉式集蔗车厢的质心横向偏移量下降429%、摆动量下降601%、卸料角降低716%，两种车厢的质心相对高度变化相对较小，说明集蔗车厢具有较好的稳定性。对离散元仿真时需定义的相关接触参数进行了研究，通过仿真分析和试验平台验证试验相结合的方法对所得数据进行了验证，结果较为吻合。

摘要:具有解析式位置正解且部分运动解耦的并联机构，对后续的误差分析、运动轨迹规划与控制、动力学分析等十分有利。根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法，设计一种仅由移动副和转动副组成的三平移(3T)并联机构，它具有解析式位置正解、部分运动解耦性、大的操作工作空间等优点。首先，分析计算了该机构的方位特征集、自由度、耦合度3个主要拓扑特性；由于三平移的特殊方位特征约束，尽管耦合度为1，仍可直接求得机构的解析式位置正解，而不必用一维搜索法求数值解；根据导出的位置反解，进一步分析了该机构发生奇异位形的条件、机构位置工作空间及其奇异性特征，并对机构速度和加速度进行了计算及仿真分析。结果表明：仿真曲线变化平稳、连续，具有较好的动态特性。

摘要:运用螺旋理论和应变能方法研究了具有2R1T三自由度的2UPR-RPU过约束并联机构的静弹性刚度性能，模型考虑了杆件和关节的柔度。首先，基于螺旋理论得到分支的约束螺旋系；其次，基于材料力学得到分支中杆件的应变能，通过映射分支约束螺旋系到铰空间得到关节的应变能，通过汇总杆件、关节的应变能和卡氏定理得到与约束螺旋系对应的分支紧凑刚度矩阵；最后，通过虚功原理得到机构的总体刚度矩阵。采用有限元商业软件建立了有限元模型，并与理论模型进行对比，验证了理论模型的正确性。定义弹性元件存储的应变能与总应变能之比作为应变能因子指标，给出了应变能因子指标在规则工作空间的四维切片分布图，从应变能的角度定量评价了各弹性元件对机构刚度性能的影响程度，给出了不同载荷作用下的全局应变能因子指标。本研究为定位对机构刚度性能影响最大的弹性元件提供了新的思路。

摘要:鉴于OpenPose进行肢体识别复杂度较高，提出基于TfPose完成人体骨架提取，并采用神经网络集成学习方法对吊装指令肢体信号进行识别，完成智能化吊装操作。首先，采用D-H法对吊装机器人进行正运动学分析，确定卷扬机构工作空间范围，并使用共形几何代数方法求解其逆运动学，完成吊装机器人从当前位置运动到目标位置的数学建模；然后，基于TfPose获取人体骨架向量和RGB骨架图，以BP神经网络和InceptionV3网络为基分类器，采用神经网络集成学习方法确定最优化权重，完成吊装指令肢体信号识别；最后，将识别的吊装指令肢体信号通过UDP通信传送给吊装机器人控制模块，以完成吊装操作。实验结果表明，该方法平均肢体识别精度达0977，提高了吊装效率。

摘要:精准施药过程中变量喷雾电磁阀对流量的控制起着至关重要的作用。为了提高电磁阀工作的线性区间，设计了由单片机、脉冲宽度调制（Pulse width modulation，PWM）发生器和电磁阀驱动电路组成的电磁阀流量控制器。该控制器利用电磁阀的电感特性，将BOOST电路和传统的电磁阀驱动电路相结合，为储能电容提供高电位电能。采用双电压驱动的电磁阀，无需额外的电源电压转换电路，通过对电磁阀高频通断工作模式的精准控制，实现了高电压打开、低电压高频率维持导通，关闭时快速释放能量。测试了改进前后不同压力（110、180、250、320、390kPa）和不同占空比（3%~97%）下的流量。结果表明，5种压力下，改进后的流量线性区间分别从10%~92%、10%~92%、10%~92%、10%~92%、8%~92%提高至4%~92%、4%~94%、4%~94%、4%~94%、3%~94%。与未改进的方法相比，设计的基于BOOST电路的电磁阀流量控制器适用于更宽范围的流量线性区间。

摘要:2D伺服阀基于螺旋伺服的原理将先导级和功率级集成在阀芯上，具有功率密度高和响应速度快的特点，其动态特性易受先导级节流口的影响。本文对弓形和矩形两种先导级结构的2D伺服阀动态特性及其结构参数对动态特性的影响进行研究。首先，阐述2D伺服阀的结构及工作原理，分别建立弓形和矩形先导级结构2D伺服阀的数学模型；然后，采用数值计算的方法对两种先导级结构2D伺服阀进行仿真分析，获得两者在不同结构参数（斜槽角β、先导级零位开口量h0）和不同工作压力ps下的阶跃响应特性；最后，搭建2D伺服阀的阶跃特性实验平台，获得弓形和矩形两种先导级结构2D伺服阀的阶跃特性实验曲线，并与仿真结果进行比较。结果表明，在相同结构参数（斜槽角β为82°、先导级零位开口量h0为002mm）和20MPa工作压力条件下，2D伺服阀采用矩形先导级结构将阀芯轴向位移对阀芯转角的阶跃响应时间,从弓形先导级结构的34ms缩短为14ms。将矩形先导级结构应用于以力矩马达作为电-机械转换器驱动阀芯旋转构成的2D电液伺服阀中，当阀芯轴向位移为03mm时，其阶跃响应时间为10ms，基本满足2D电液伺服阀对响应速度的要求。