摘要:鲜食果蔬成熟度不一致，需依据着色、尺寸等指标有选择地收获，是人工消耗最大、影响产业发展的瓶颈环节。选择性收获技术是农业机器人的重要研究领域，能降低人工成本并提高果蔬利润，已成为国际上果蔬收获技术发展的重要方向。近年来,以白芦笋为代表等地下部和苹果、草莓、番茄等为代表地上部的鲜食果蔬选择性收获技术进展加快，成为农业机器人的研究热点。本文阐述了近年具有市场化前景的选择性收获技术发展与应用情况，梳理出技术研发的实现路径、应用对象和发展脉络。着重分析了末端执行器与收获机构、收获目标识别与定位技术、选择性收获协同控制技术的共性关键问题，归纳了该领域技术研究的开放性问题。最后，总结了我国选择性收获技术面临的挑战和机遇，针对少人化或无人化果蔬生产的应用场景，指出了产业未来发展与技术产品化需考虑的平衡点。

摘要:为提高农机作业时直线行驶的精度，提出了一种基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法。在建立了运动学模型和纯追踪模型的基础上，对农机直线跟踪方法进行研究；针对GPS导航精度易受噪声干扰的问题，通过卡尔曼滤波对航向误差以及横向误差进行了平滑处理，以获取更高精度的航向误差和横向误差；为提高纯追踪模型的自适应能力，以横向误差和航向误差的均方根误差为基础，构建适应度函数，并设计了权重函数，采用横向误差作为主要决策参数，通过粒子群优化（Particle swarm optimization，PSO）算法实时确定纯追踪模型中的前视距离；为使粒子群减少计算时间、尽快进行局部搜索，对PSO算法中惯性权重系数进行了改进。以东方红1104-C型拖拉机为试验平台，设计了农机自动导航控制系统，进行了农田播种试验。结果表明：当农机行驶速度为0.7m/s时，采用基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法，〖JP2〗直线跟踪的最大横向误差为0.09m；当行驶距离超过5m后，最大横向误差为0.02m，该算法能够有效地提高农机作业时的直线行驶精度。

摘要:针对农田平地机在无人驾驶作业时因受地面侧滑影响而导致路径追踪控制精度降低的问题，提出一种基于牵引式农田平地机的导航侧滑估计与自适应控制方法。根据路径追踪时平地铲与拖拉机的位置关系，建立了牵引式农田平地机的运动学模型；基于运动学模型，提出了一种侧滑估计器，用来预测导航控制中车轮因侧滑产生的侧滑角，并计算出拖拉机的前轮转角控制率；采用改进的非线性函数构造方法对PID控制器的参数KP、KI、KD进行实时整定，实现了农田平地机自适应导航控制。田间试验表明，该方法使平地铲路径追踪的平均绝对偏差减小了6.78cm，标准偏差减小了10.1cm。与无侧滑估计和参数自适应的导航控制相比，本文方法提高了农田平地机的路径追踪精度，增强了导航控制系统对平地机的适应性和鲁棒性。

摘要:针对复杂果园环境中行人难以精确检测并定位的问题，提出了一种双目相机结合改进YOLOv3目标检测算法的行人障碍物检测和定位方法。该方法采用ZED双目相机采集左右视图，通过视差原理获取图像像素点的距离信息；将双目相机一侧的RGB图像作为用树形特征融合模块改进的YOLOv3算法的输入，得到行人障碍物在图像中的位置信息，结合双目相机获得的像素位置信息计算出相对于相机的三维坐标。用卡耐基梅隆大学国家机器人工程中心开放的果园行人检测数据集测试改进的YOLOv3算法，结果表明，准确率和召回率分别达到95.34%和91.52%，高于原模型的94.86%和90.19%，检测速度达到30.26f/ms。行人检测与定位试验表明，行人障碍物的定位在深度距离方向平均相对误差为1.65%，最大相对误差为3.80%。该方法具有快速性和准确性，可以较好地实现果园环境中的行人检测与定位，为无人驾驶农机的避障决策提供依据。

摘要:为实现植保机器人精准自主导航和提高路径检测的精度、可靠性，提出一种基于RANSAC算法的视觉导航路径检测方法。首先，采用超绿灰度化法和最大类间方差法进行图像分割；继而结合形态学操作与动态面积阈值滤波算法滤除干扰；最后，在垄行的边缘中，根据均值法提取特征点，采用RANSAC算法剔除离群点后由最小二乘法进行直线拟合，以提高导航路径的检测精度。实验表明，与Hough变换相比，本文垄行中心线检测方法具有更高的检测精度，导航路径的检测率可达93.8%，比未使用RANSAC算法提高了18.8个百分点。

摘要:针对移动机器人路径跟踪模型预测控制中，存在线性化预测模型削弱控制器对参考路径曲率突变和航向突变响应能力的问题，从非线性模型预测控制出发，提出了两种实时性优化方案，即减少控制步数或降低控制频率。仿真与实验结果表明，采用减少控制步数或降低控制频率方案优化后，非线性模型预测控制器在每一控制周期内的解算时间小于控制周期；减少控制步数相比降低控制频率或线性化预测模型具有更小的横向误差和航向误差，可以更好地保证控制器在跟踪曲率、航向变化较快的参考路径时的控制精度。因此，相比其他实时性优化方案，减少控制步数更加适用于农用机器人等对灵活性要求较高的移动装备。

摘要:为提高实时检测耕深的准确性，设计了基于超声波传感器和红外传感器以及卡尔曼滤波融合算法的耕深检测装置，采用超声波传感器通过渡越时间法测量耕深，采用红外传感器通过三角测距法测量耕深，通过卡尔曼滤波融合算法滤除两传感器检测数据中的杂波，并进行融合。室内试验表明，在平整地面，红外传感器检测效果优于超声波传感器；在秸秆覆盖地面，超声波传感器检测效果优于红外传感器。经卡尔曼滤波融合后的数据能充分利用两传感器在不同环境中检测的有效数据。在设定耕深为30cm和40cm的田间试验中，超声波传感器滤波数据的平均值分别为29.51cm和38.79cm，深松深度变异系数分别为2.51%和3.10%；红外传感器滤波数据的平均耕深分别为32.06cm和41.52cm，深松深度变异系数分别为2.41%和2.76%；而经卡尔曼滤波融合后的数据平均耕深分别为30.06cm和39.95cm，深松深度变异系数分别为1.07%和1.00%，说明采用滤波融合后的检测数据比单个传感器更能准确检测耕深和反映耕深变化趋势。

摘要:提高玉米播深合格率和一致性，并保持适宜的压实度，可以确保种子和土壤的良好接触，从而促进玉米苗期生长，有利于提高产量。本文对播深和压实度控制过程进行了分析，通过实时调节施加在四连杆仿形机构上的液压力调节下压力，实现播深的间接控制，通过实时调节镇压机构处的弹簧伸长量调节镇压力，从而间接控制压实度。从播深和压实度综合控制角度出发，设计了播深和压实度电液控制系统，主要包括测控系统、液压系统和机械部分等。控制系统的阶跃响应测试结果表明：下压力控制系统的调节时间均值为2.69s，稳态误差均值为91.5N，超调量均值为22.95%；镇压力控制系统的调节时间均值为1.44s，稳态误差均值为30N，超调量均值为1.83%。田间试验表明，当设定播深为50mm、目标下压力为3000N、目标镇压力传感器测量值为400N、播种机作业速度为6～10km/h时，电液主动调节方式下的播深合格率均值为91.33%，播深变异系数均值为8.98%，机械调节方式下的播深合格率均值为82.67%，播深变异系数均值为16.73%。基于电液主动调节方式的播种机的试验指标优于基于机械调节方式的指标。

摘要:针对胡萝卜联合收获过程中对顶切割装置作业后胡萝卜损伤率高、切净率低等问题，设计了一种单圆盘对顶切割装置，并阐述了其主要结构及工作原理。在统计分析胡萝卜基本物理特性的基础上，通过理论计算确定了斜拉式导向齐平对顶机构的两对齐基板间距、拉齐区长度和对齐基板斜边角度等主要结构参数，达到胡萝卜茎叶精准拉齐的目的。以螳螂前肢胫节曲线为原型，将拟合优化后的曲线形状应用至圆盘动割刀和直割刀刃口上，构建切割机构-胡萝卜茎叶力学模型，分析其满足胡萝卜被高效切断的条件。对圆盘割刀进行运动学分析，建立圆盘割刀前进方向的运动学模型，确定影响装置工作性能的因素为胡萝卜输送速度和圆盘割刀转速。以胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速（胡萝卜输送速度）和圆盘割刀转速为试验因素，以胡萝卜根茎损伤率、茎叶切净率、切割平整度为试验指标，进行了二因素五水平二次正交旋转组合试验，通过对试验结果进行分析优化，确定最佳参数组合。结果表明，当胡萝卜收获机夹持输送皮带轮转速为113r/min、圆盘割刀转速为156r/min时，对顶切割装置性能最优，此时胡萝卜损伤率均值为0.53%、切净率均值为95.41%、平整度均值为94.10%。对优化结果进行田间试验验证，验证结果与优化结果基本一致，作业过程中装置工作平稳。

摘要:针对扁平茄果类种子在供种箱振动供送下播种多粒率高的问题，设计一种带有Y型导槽的导向振动供种装置。通过分析种子在振动导向充种板上的运动特性，确定导向充种板安装角α为10°、振动方向角β为25°。在不同振动强度下，进行了导向充种板振动特性试验和朝天椒种子在导槽内流动特性试验。结果表明，随着振动器电压的增加，各检测点振动频率保持在100Hz，沿X、Y、Z方向振动幅值增大，种子相对导槽的平均流速增大；Y向振幅在0.45~0.54m时，种子能在导槽内形成单层、均匀的定向流动，且各导槽内种子平均流速无显著差异。供种效果验证试验表明，在生产效率为300、600、900盘/h条件下，采用导向振动供种装置的播种合格率均超过95%，空穴率均低于5%，满足辣椒育苗精量播种要求。本文设计的导向振动供种装置可显著提高扁平种子播种合格率、降低播种多粒率。

摘要:针对目前玉米籽粒收获机籽粒清洁率和损失率不能满足国家标准要求的问题，设计了一种分段式振动圆孔筛清选装置。利用CFD-DEM耦合技术对传统双层往复振动筛清选装置内气固两相运动进行仿真，根据上筛纵向区域内籽粒透筛规律和上筛长度，确定合适的分段式振动筛前筛长度，并设计分段式振动筛后筛，使玉米脱出物在前筛尾部下落到后筛之前可以被前筛上下混合气流继续分散、分层，以提高籽粒清洁率，降低籽粒损失率。在保证分段式振动筛前筛清选性能不变的条件下，以后筛频率、后筛振幅、前后筛垂直间距、前后筛水平间距为试验因素，以籽粒的清洁率和损失率为评价指标，设计二次正交旋转中心组合试验，建立各因素与指标之间的回归数学模型。利用Design-Expert 8.0.6软件的多目标优化算法获得最佳参数组合：后筛频率为4.44Hz、后筛振幅为15.65mm、前后筛垂直间距为114mm、前后筛水平间距为18.53mm。在清选装置入口气流速度为12.8m/s、气流方向角为25°、清选装置入口玉米脱出物喂入量为5kg/s时，分段式振动筛清选装置使籽粒清洁率提高到98.34%，籽粒损失率降至1.45%，籽粒清洁率比传统双层往复振动筛清选装置提高1.26个百分点，损失率降低0.81个百分点，满足国家筛分质量评价技术规范要求。

摘要:针对谷物联合收获机工作过程中需要实时测量谷粒流量的问题，提出应用结构光视觉测量技术实现谷物联合收获机测量系统谷粒体积流量的测量。采用普通滑槽作为测量谷粒体积流量的输送器，应用滚轮与编码器测量谷粒在滑槽中的流动速度。根据激光三角法测量原理构建结构光三维视觉系统，测量滑槽中流动谷粒的截面轮廓，应用试验参数标定法建立物长与像素偏移值的关系。在对结构光图像进行预处理的基础上，通过阈值判定法获取谷粒流截面轮廓；采用梯形微元求和法分别建立谷粒流截面计算模型与体积计算模型。试验研究了滑槽倾角和图像采集帧率对谷粒体积流量测量误差的影响，结果表明，当滑槽倾角在15°～30°、结构光图像采集帧率在40～100f/s时，4种谷粒体积流量的测量误差小于等于5.2%，重复试验变异系数小于等于0.021，均方根误差小于等于1.268L；当测量体积为17.6L、滑槽倾角为30°、结构光图像采集帧率为100f/s时，测量误差最小，为0.74%；当测量体积为39.2L、滑槽倾角为20°、结构光图像采集帧率为40f/s时，测量误差最大，为5.2%。采用结构光三维视觉测量系统，应用梯形微元积分求和法建立谷粒流体积计算模型，可以实现滑槽输送谷粒体积的在线测量。

摘要:针对水貂饲喂环节劳动强度大、环境差，水貂饲喂机械化水平不高的问题，设计了一种水貂养殖轨道式双排自动饲喂车，该饲喂车主要包括控制系统、行走系统、输料饲喂系统、饲喂支撑架收展系统。详细分析了饲喂过程中控制系统的控制要求，研究了控制实现方法和动作过程，通过光电传感器与PLC准确控制所有电机的工作状态定位转换，实现饲喂电机工作参数的人机交互调整；设计了导向轮定轨结构，优化缩短了饲料输送管路；模仿人工饲喂时手与手臂的动作形式，设计了自动饲喂投食结构，并进行了机构运动学分析，确定了具体结构及运动参数；设计了饲喂车收展结构，并通过作业条件分析确定了结构参数。样机试验结果表明，自动饲喂车以0.6m/s速度行进，以预设的200、400、600g为投喂量，饲喂车实际投喂质量变化范围分别为165~210g、355~427g、567~622g，饲料堆放质量变异系数分别为6.53%、3.78%、2.74%，漏喂率均为0%，满足实际饲喂要求。该自动饲喂车提高了饲喂效率，节约了劳动成本，增加了饲喂车载料量。

摘要:为研究螺旋轴流式油气混输泵内的非稳态特性，对泵内非稳态气液两相流动进行数值模拟分析，得到不同流量、不同叶高的流场分布。对流量100m3/h、含气量30%工况下的非定常速度场进行动态模态分解（DMD），得到能够反映速度场特征的前4阶主要模态场及其相应的频率信息。导叶内流场特征可分解为耗散模态、基本模态以及高阶动态模态特征，耗散模态随时间逐渐衰减，对流场的发展影响较小；基本模态是频率为零的稳态特征，能够反映叶片型线等流道几何特征引起的稳态流场特征；3阶及4阶动态模态反映了叶轮与导叶间的动静干扰，在不断向导叶下游发展的过程中逐步耗散，动静干扰作用对导叶下游流动影响较小。对相态场进行分解得到其主要模态场特征及其频率信息，其基本模态特征表明，在导叶叶高较大的截面上，流速越高，则含气量越低；相态场的高阶动态模态特征与速度场动态模态特征基本一致。DMD模态分析方法能够清楚地分析油气混输泵导叶内复杂流动的非定常特性。

摘要:旋喷泵内部压力提升是叶轮与旋壳共同作用的结果，一直以来泵腔内部压力根据叶轮出口压力确定，忽略了旋壳的圆筒效应，导致泵腔压力计算不够准确。为解决这一问题，基于旋壳圆筒效应建立旋喷泵内部压力数学模型，引入液体旋转系数，应用试验与数值计算相结合的方法对液体旋转系数进行了分析验证，并对液体旋转系数的影响因素进行了敏感性分析。结果表明：可以建立旋喷泵内部压力数学模型，通过理论计算内部压力分布，旋喷泵内部压力计算需考虑旋壳效应；试验泵液体旋转系数为0.75，在该系数下泵腔内部压力理论值与试验值吻合度较高；以一复式叶轮旋喷泵为实例，验证了该旋喷泵内部压力数学模型的可靠性。液体旋转系数影响因素敏感性分析表明：壁面粗糙度、转速、流量对液体旋转系数影响较小，试验范围内液体旋转系数介于0.736～0.764之间，波动较小，不超过3%，可以认为是定值。本研究结果可为旋喷泵内部压力理论计算及集流管安装高度选取提供参考。

摘要:为了提高玉米的估产精度，以河北省中部平原为研究区域，采用CERES-Maize模型模拟2013—2018年8个典型样点玉米整个生育期的叶面积指数（LAI），将遥感反演的LAI与CERES-Maize模型模拟的LAI相结合，通过集合卡尔曼滤波（EnKF）同化算法实现2013—2018年玉米主要生育时期旬尺度LAI的同化，运用随机森林回归法计算同化和未同化的LAI权重，进而建立玉米单产估测模型，对2015年53个县（区）的玉米进行单产估测和精度评价，并分析2013—2018年玉米的单产时空分布特征。结果表明，采用EnKF算法对8个研究样点进行单点同化，同化LAI更符合玉米实际生长情况；将样点LAI同化值从单点尺度扩展到区域尺度，同化LAI图像减少了相邻像素间LAI陡升陡降的现象，其效果优于遥感反演的LAI；与未同化LAI构建的估测模型相比，应用同化的LAI所建的估测模型精度明显提高，R2提高了0.0245；在2015年河北中部平原53个县（区）估产结果中，总体平均相对误差为12.11%，RMSE为371kg/hm2，NRMSE为6.18%；河北中部平原玉米单产估测结果呈现个别年份波动、总体呈先减少后增加的年际变化特点，并呈现西部地区最高、北部和南部地区次之、东部地区最低的空间分布特征。

摘要:以高分二号遥感影像为研究对象进行冬小麦多元特征的提取，在U-Net模型基础上进行改进，将一种可变形全卷积神经网络（DFCNN）模型引入到遥感影像自动解译领域。为提高网络模型对几何变化特征的提取能力，引入可变形卷积的思想，将可训练的二维偏移量加入到网络中的每个卷积层前，使卷积产生形变，并获得对象级语义信息，从而增强了模型对不同尺寸及空间分布的冬小麦特征的表达。使用DFCNN模型对数据集进行训练及微调，得到最优的网络模型，其像素精度为98.1%，解译时间为0.630s。采用FCNN模型、U-Net模型及RF算法得到的冬小麦自动解译像素精度分别为89.3%、93.9%、90.0%，说明基于DFCNN模型的冬小麦自动解译精度相对较高，且对复杂的几何变化特征有较好的表达，具有较好的泛化能力。

摘要:大田水稻生长环境复杂，稻穗尺寸相对较小，且与叶片之间贴合并被遮挡严重，准确识别复杂田间场景中的水稻稻穗并自动统计穗数具有重要意义。为了实现对局部被叶片遮挡的小尺寸稻穗的计数，设计了一种基于生成特征金字塔的稻穗检测（Generative feature pyramid for panicle detection，GFP-PD）方法。首先，针对小尺寸稻穗在特征学习时的特征损失问题，量化分析稻穗尺寸与感受野大小的关系，通过选择合适的特征学习网络减少稻穗信息损失；其次，通过构造并融合多尺度特征金字塔来增强稻穗特征。针对稻穗特征中因叶片遮挡产生的噪声，基于生成对抗网络设计遮挡样品修复模块（Occlusion sample inpainting module，OSIM），将遮挡噪声修复为真实稻穗特征，优化遮挡稻穗的特征质量。对南粳46水稻的田间图像进行模型训练与测试，GFP-PD方法对稻穗计数的平均查全率和识别正确率为90.82%和99.05%，较Faster R-CNN算法计数结果分别提高了16.69、5.15个百分点。仅对Faster R-CNN算法构造特征金字塔，基于VGG16网络的平均查全率和识别正确率分别为87.10%和93.87%，较ZF网络分别提高3.75、1.20个百分点；进一步使用OSIM修复模型、优化稻穗特征，识别正确率由93.87%上升为99.05%。结果表明，选择适合特征学习网络和构建特征金字塔能够显著提高田间小尺寸稻穗的计数查全率；OSIM能够有效去除稻穗特征中的叶片噪声，有利于提升局部被叶片遮挡的稻穗的识别正确率。

摘要:利用机器视觉技术检测池塘水下自由活蟹的形态位置和数量分布信息，是实现自动投饵船精准变量投喂的关键。本文设计了一种基于联动扩展卷积神经网络的实时轻量型水下活蟹检测器。首先，针对水下图像模糊和色彩不均的特点，以及稀疏分解后不同频率图像的信息组成特点，分别进行K-SVD降噪和Retinex色彩校正；然后，采用联动扩展网络宽度、深度和分辨率方式来协调精度和效率的轻量级EfficientNet作为主干网络；引入复合缩放因子，对堆叠两层加权双向特征金字塔结构的高效融合特征网络和堆叠三层卷积模块的类别/边界框预测网络进行全局联动扩展，以构建适用于有限资源的小型活蟹检测器；最后，在类别/边界框预测网络中利用正交Softmax层替代完全连接的分类层，确保检测器可从小样本数据中学习更多的区分特征，有效缓解小样本检测的过拟合问题。采用自建的20625幅数据样本对检测模型进行训练和测试，实验表明，降噪、校正后的图像颜色均衡，且清晰度高，检测的平均交并比Iou提高近8个百分点。检测模型EfficientNet-Det0存储内存仅需15MB，便可实现查准率96.21%和查全率94.86%，单幅图像检测延迟分别为10.6ms（GPU）和35.0ms（CPU）。浮点运算次数FLOPs减少至YOLOv3算法的1/15，CPU运行速度是其3倍，而准确性与YOLOv3算法相当，甚至略优。EfficientNet-Det0搭载在资源受限的自动投饵船上能够快速精准检测水下河蟹，并能实现对池塘自由活蟹分布的统计，为建立科学的投喂机制提供可靠的决策信息。

摘要:针对传统水产养殖水质监测多使用部署在固定位置的无线监测节点，存在监测范围小、监测位置不灵活和部署成本偏高等问题，设计了基于自动无人船的水产养殖水质动态监测系统。该系统融合无人船和多个传感器进行水质采样，测量水温、pH值和水体浊度等指标，通过岸基控制台将监测数据上传至云服务器。为保证系统的有效性和准确性，提出以自动无人船悬停采样为主的水质监测和低航速下的水质异常检测，结合基于地图解析的路径规划策略，实现无人船自主航行，以提升监测效率。经实验验证，与传统方案相比，动态监测得到的水温相对误差绝对值不大于0.5%，pH值相对误差绝对值不大于1.43%，浊度相对误差绝对值不大于4.9%，均在各传感器精度范围内，可满足监测需求。将该系统部署于水产养殖区，在9800m2水域内共采集731组有效数据，测得各水质指标数值均在正常范围内，监测区域覆盖达水域面积的68%。该方法为水产养殖业的水质监测和异常检测提供了解决方案。

摘要:在显微镜下采集到的蝗虫切片图像通常同时具有高斯噪声和椒盐噪声。利用同时具有插值性、光滑性、紧支撑性及归一化特性的Shannon-Cosine小波，构造了多尺度插值小波算子，进而构造了去除图像中混合噪声的小波精细积分法。该方法在稀疏描述切片图像时，通过设置稀疏表示阈值，直接消除图像中的椒盐噪声；将图像的Shannon-Cosine小波稀疏表达式直接代入图像降噪P-M模型，将该模型变形为非线性常微分方程组，采用精细积分法求解，可实现图像的保边降噪，消除图像中的高斯噪声。实验结果表明，在满足降噪要求的情况下，本文方法可以较好地保持蝗虫切片图像中的各种纹理结构;随着高斯噪声方差由0.02增加到0.10，降噪图像的PSNR下降了11.67%，远低于其他方法。说明本文方法在处理蝗虫切片图像时具有较强的鲁棒性。采用本文方法描述蝗虫切片图像时，特征像素点只占图像像素总数的10%左右，有效降低了问题规模，提高了求解效率。

摘要:针对传统的表土层土壤容重测量方法费时、耗力的问题，利用易获得的土壤物理参数实现农田大范围表土层土壤容重的快速、准确预测。通过分析表土层土壤容重与土壤表面粗糙度、土壤阻力的关系，构建了以土壤表面粗糙度和土壤阻力为输入的GBRT模型，土壤表面粗糙度利用图像处理技术获得，土壤阻力使用实验室车载式阻力测量系统获得。使用同态滤波技术对土壤表面图像进行预处理，提取图像灰度直方图的熵、平均值、方差、偏度和峰度表征图像的纹理特征参数，提取图像灰度共生矩阵的能量、熵、对比度和逆方差表征图像的区域特征参数。利用灰度关联分析，从9个表征土壤表面粗糙度的特征参数和土壤阻力中选取与表土层土壤容重关联度大于065的变量作为模型输入，将得到的GBRT模型预测结果与环刀法得到的结果进行相关性分析，R2达到0.8782，平均绝对误差达到0.021g/cm3。同时在相同的输入参数和运算环境下，与BPNN和SVR模型的预测精度和运算速度进行了对比，验证得到GBRT模型具有更高的预测精度和更短的运算时间。本文研究结果为科学指导农田表土层土壤容重的获取提供了思路。

摘要:为缓解人地关系，以对黑龙江省威胁最大的土壤侵蚀为切入点，从“三生”视角分析区域人地系统适应性，并提出基于不同修复优先级的人地系统修复方案。首先，在总结、梳理适应性内涵，整合适应性理论与方法基础上，从“三生”视角提出了基于风险扰动的适应性分析框架，将系统适应性分解为扰动、影响、响应、能力4方面，并从土壤侵蚀风险扰动出发，构建了系统适应性评价指标体系与评价模型；其次，采用极差标准化法、克里格插值法、蔡崇法法和DEA-CCR模型处理数据，利用土壤侵蚀方程测算土壤侵蚀风险，利用适应性评价模型测算适应性指数，分析土壤侵蚀风险和人地系统适应性分布情况；最后，提出基于不同修复优先级组合模式的人地系统修复方案。结果表明：黑龙江省土壤侵蚀风险区面积为1366.61万hm2，占区域耕地面积的85.74%，高、中、低级别风险规模分别为324.02、596.33、446.26万hm2。高、较高级别人地系统适宜程度区分布在三江平原东北部和松嫩平原东南部地区，中级别分布在大兴安岭和松嫩平原南部地区，低、较低级别分布在东南部山地和松嫩平原北部地区。形成了基于不同修复优先级组合模式的人地系统修复方案，其中53个地区仅存在1种人地系统修复方案，其余27个地区在不同优先级组合模式下形成了不同的人地系统修复方案，为区域人地系统修复提供了多种选择方案。

摘要:为揭示土壤重金属胁迫对经济树种的光合响应特征及其相关性，选取北京市常见经济树种（核桃树(Juglansregia L.)、桃树(Amygdaluspersica L.)和李树(Prunussalicina Lindl.)）作为研究对象，研究了不同土壤重金属（Cr、As、Cu、Pb）含量下的叶绿素相对含量及相关性，分析了3种经济树种对4种常见重金属元素胁迫的抗性机制。结果表明：在不同重金属含量的土壤环境中，由于重金属胁迫的复合影响，植物的叶绿素相对含量存在较显著的差异，说明土壤重金属对植物生长存在明显影响。单因子指数法和内梅罗综合评价法的计算结果表明，试验果园土壤重金属As、Cr元素综合污染等级分别为轻度污染等级和警戒线等级，而Cu、Pb元素处于安全等级。总体来看，单因子污染指数与内梅罗综合污染指数由大到小均为As、Cr、Cu、Pb。3种经济树种的叶绿素相对含量由大到小依次为李树（25.9±6.5）、桃树（24.3±7.1）、核桃树(18.55±4.8)。叶绿素相对含量与4种土壤重金属含量存在显著的负相关关系，这说明重金属胁迫抑制了植物光合作用的途径，从而降低了其光合能力，随着胁迫强度的增大，对叶绿素相对含量的抑制作用越强。3种经济树种中，核桃树对土壤重金属胁迫的抗性较强，李树次之，桃树较差。

摘要:以内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗为研究区，计算不同粒度下的景观格局测定指标，综合粒度反推法与主成分分析法识别得出3200m为最优粒度，依据最优粒度景观特征选取生态源地51个。结合地区特征构建生态阻力面，提取生态廊道49条、生态节点58个，对廊道、节点进行密度分析。结果表明，翁牛特旗东西部生态状况存在显著差异，西部中、低山丘陵区源地、廊道集中，存在3处高节点密度区需要重点加强保护建设，东部平原区沙地广布，源地、廊道分散，能量流通主要依赖西拉沐沦河与老哈河，生态结构连通性差。基于最优粒度提取生态源地综合考虑了景观连通性与尺度效应，较传统方法更加科学、客观，可为区域景观格局优化提供参考。

摘要:研究北方防沙屏障带生态系统格局演变特征，对加强屏障带建设、改善生态环境具有重要意义。以北方防沙屏障带为研究区，根据2005、2010、2015年MODIS遥感影像，将北方防沙屏障带生态系统类型划分为森林、草地、湿地、农田、城镇、荒漠和裸地7类。采用空间统计、转移矩阵、景观指数分析法、PNTIL模型等方法，对北方防沙屏障带2005—2015年生态系统类型时空演变特征进行分析。结果表明，2005—2015年北方防沙屏障带生态系统整体呈稳定状态；从分屏障带看，内蒙古防沙屏障带荒漠面积明显减少，塔里木防沙屏障带森林面积迅速增加，而河西走廊防沙屏障带草地面积明显增加；从正/逆转换方向来看，屏障带内农田、城镇、荒漠及裸地生态系统正向转换率高于逆向转换率。10年间，在景观水平上，北方防沙屏障带斑块数量、斑块密度呈减少趋势；在类型水平上荒漠景观整体呈现破碎化萎缩的趋势特征，森林、草地向形状简单化的方向发展。研究表明，2005—2015年，北方防沙屏障带生态总体向好，治沙效果明显，但局部仍面临较大压力。

摘要:地处干旱半干旱区的内蒙古河套灌区地表水资源短缺和土壤盐渍化并存。为寻求更加节水高效的灌溉方式，通过连续3年的田间试验，设置畦灌、沟灌和滴灌3种不同灌溉方式，并在沟灌和滴灌下设置高、中、低3个灌水水平，以传统畦灌为对照，分析了春玉米耗水特性、产量响应和经济效益。结果表明，畦灌下平均有10%的灌水通过深层渗漏而损失，而滴灌低水处理每个生长季有10.5~29.0mm的地下水通过毛管上升进入根区而被作物吸收；滴灌条件下玉米籽粒产量-水分响应系数Ky（0.684）小于沟灌（0.8215），说明因作物耗水量的减少所引起的减产幅度更小，这更易于在潜在干旱胁迫下维持较高的作物产量；相对于传统畦灌，沟灌高水处理可以增加玉米籽粒产量和净收益，中水处理可以在保持产量和净收益持平的情况下，节约灌溉水31%；滴灌条件下，维持土壤水势-10kPa和-30kPa以上的高水和中水处理相对节水分别为19%和57%，且提高春玉米籽粒产量分别为21%和15%，提高净收益分别为28%和22%，水分利用效率较高。因此，综合考虑黄河引水情况、地下水状况和农民接受程度等因素，建议将沟灌中水处理或滴灌中水处理作为替代传统畦灌的最佳方案。

摘要:为探究水盐胁迫下番茄根系发生提水作用的可能性及其对土壤盐分分布和番茄产量的影响，利用上下桶分根装置，设定上桶不同水分(W1、W2、W3表示土壤含水率为田间持水率的60%~70%、50%~60%、40%~50%)和盐分条件(S0、S1、S2表示NaCl添加量分别为干土质量的0、0.2%、0.4%)，监测分析了水盐胁迫下根系提水量、上桶盐分分布及番茄产量。结果表明：随着生育期的推进，根系提水量呈现先增加后减小的趋势，其中盐分对番茄根系提水量影响显著，在相同水分处理条件下，盐分含量越高，根系提水量越大；水盐胁迫下，上桶盐分含量与根系提水量呈线性正相关，除W1S0处理外，上桶土壤电导率在提水量达到最大时有所增加；与对照处理W1S0相比，水盐抑制了根系生长，使根系活性显著下降，同一水分处理下，随着盐分的增加，根长、根表面积及根体积减小；盐分对番茄水分生产率有显著影响，在相同水分条件下，盐分越大，水分生产率越大，7种处理中W2S2水分生产率达到最大，而其产量较对照并未显著减小，生育期提水量占需水量的17.73%。本研究对进一步理解作物在“上干下湿”的土壤水盐胁迫下充分利用土壤剖面深层水分来维持上层根系生存和提高水分生产率具有科学价值。

摘要:为分析不同水氮供应对宁夏沙土春玉米主要评价指标的影响，采用灌水和施氮2因素交互设计，灌水量设置3个水平（W0.6（0.6KcET0）、W0.8（0.8KcET0）和W1.0（KcET0），Kc为作物系数，ET0为潜在作物蒸发蒸腾量），施氮量设量4个水平：N150（150kg/hm2）、N225（225kg/hm2）、N300（300kg/hm2）和N375（375kg/hm2），进行了大田试验。结果表明：灌水量和施氮量的交互作用对产量、水分利用效率（WUE）和氮肥偏生产力（PFPN）有极显著影响，对地上部干物质累积量和籽粒氮素累积量有显著影响；在相同灌水条件下，春玉米地上部干物质累积量、产量、WUE均随施氮量的增加先增加后减小。主成分分析法、隶属函数分析法、灰色关联度分析法与基于组合赋权的TOPSIS模型两两之间具有良好的相关性，各模型之间相关系数均值为0.465~0.787；基于整体差异组合评价模型得出W0.8N300评价值最高。考虑试验区年际降雨量分布不均，经回归分析拟合得出，当春玉米生育期内灌水量与有效降雨量之和为544mm、施氮量为260kg/hm2时，春玉米综合指标评价值最高（1.47），为适宜的春玉米滴灌灌水施肥量。本研究可为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:为探明施氮量对宁夏引黄灌区覆膜滴灌玉米根长密度（RLD）的影响，设置5个施氮水平和1个对照（CK，不施氮与不覆膜）进行试验，测定玉米RLD，建立不同施氮量下相对根长密度（NRLD）模型，并加以检验。结果表明：不同施氮处理的玉米RLD分布区域均随土层深度的增加而减小，且大部分集中在0~20cm土层；随着施氮量的增加，RLD分布区域明显扩大；NRLD分布满足三阶多项式函数模型，模拟曲线的决定系数R2为0.951，模型检验结果R2为0.845，均方根误差（RMSE）为0.248，拟合效果好，但该多项式模型不能保证NRLD在相对取样深度Zr为1时达到0，故对玉米NRLD分布多项式模型进行优化。优化模型验证结果显示，各施氮处理RMSE不大于0.308，CK、N0、N1、N2、N3和N4处理的标准化均方根误差分别为0.242、0.193、0.184、0.226、0.208和0.273，R2分别为0.903、0.953、0.920、0.944、0.962和0.898，具有较高的拟合度，解决了NRLD在Zr=1时达到0的问题。本研究可为宁夏引黄灌区膜下滴灌玉米NRLD分布拟合、根系养分吸收和施肥管理提供理论参考。

摘要:为揭示作物长势及水肥运移的空间分异规律，探究田块尺度内作物长势与地形变化的关系，以东北典型黑土区东兴农机合作社为研究区，沿南北垄向提取高精度数字高程模型（Digital elevation model，DEM）与归一化植被指数（Normalized differential vegetation index，NDVI）信息，构建地形指标，分析NDVI的空间变异性。结果表明，坡型凸凹程度越明显，NDVI的空间变异性越大；同类坡型中阴坡NDVI的空间变异性与坡型凸凹程度呈负相关；坡度在±0.03范围内，作物长势好，空间变异性低；以坡度绝对值高于0.04的坡度均值与其对应直线距离所占整条直线的比值作为自变量，构建多元逐步回归模型，进行回归分析，可以解释大豆NDVI决定系数为0.9652、高粱NDVI决定系数为0.8883的空间变异性。不同地理空间的地形与成土母质差异显著，通过分析研究区内地形对作物长势的影响规律，可为田块尺度地形的分析提供借鉴，有助于指导农户合理地进行水肥分配。

摘要:为探究甲基营养型芽孢杆菌对高温季节黄瓜穴盘育苗效果和基质酶活性的影响，筛选出适宜黄瓜穴盘育苗的菌剂用量，以博耐526、津优1号和西蔬-131共3个品种的黄瓜为供试材料，研究了不同菌剂用量（0、0.25、0.50、0.75g/株，分别记为CK、T1、T2和T3）对夏季高温环境下穴盘育黄瓜秧苗形态指标、生物量、根系生长、壮苗指数、生长函数和基质酶活性等指标的影响，分析了基质酶活性与秧苗生理和生长指标的相关性。结果表明，随菌剂用量的增加，3个品种黄瓜秧苗的形态指标、生物量、根系生长指标（除根直径外）、壮苗指数和生长函数均呈先升后降趋势；T2处理的秧苗质量最佳，该处理的博耐526、津优1号和西蔬-131秧苗的壮苗指数分别较CK提高了77.8%、108.3%和63.6%，生长函数分别提高了183.3%、177.8%和133.3%，根系长度较CK分别提高了105.6%、72.4%和75.5%，根表面积分别提高了174.9%、111.4%和122.2%，根体积分别提高了212.0%、137.8%和156.3%，根尖数分别提高了108.9%、58.6%和64.6%。而根直径、叶绿素含量和基质酶活性（脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶）则表现出随菌剂用量增加而增加的趋势。脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均与叶绿素总量呈极显著正相关（P＜0.01），蔗糖酶活性还与根系活力、根干质量呈极显著正相关（P＜0.01），并与根长、根表面积、根体积、根直径均表现出显著正相关性（P＜0.05），过氧化氢酶活性还与根干质量、根表面积、根体积、根直径表现出正相关性（P＜0.05）。考虑菌剂对黄瓜秧苗生长发育、成苗质量和基质酶活性的综合影响，按0.5g/株向育苗基质中添加甲基营养型芽孢杆菌菌剂（5×1010CFU/g）是本试验条件下夏季黄瓜穴盘育苗较优的施用量。本研究结果可为陕西关中地区及类似气候区域夏季高温期黄瓜穴盘育苗生产提供参考。

摘要:有效获取温室出菇房的温湿度空间分布对于优化食用菌环境胁迫、病害预警、出菇房预调控至关重要，但传统的单点预测不能很好地满足菇房整体环境性能评估的需求。针对出菇房内温湿度时序性、非线性、空间分布差异性的特点，提出一种基于卷积神经网络（CNN）与门控循环单元神经网络（GRU）相结合的菇房多点温湿度预测方法。将温室室外历史气象数据、温室室内历史小气候环境数据、多点环境分布特征、通风信息和加湿信息多特征数据按照时间序列构造二维矩阵作为输入，采用CNN挖掘数据中蕴含的有效信息，提取反映温室环境数据相互联系的高维特征，将提取的特征向量构造为时间序列输入GRU网络进行多点温湿度预测。将该预测方法应用于北京市农林科学院的日光温室出菇房内多点温湿度预测，实验结果表明，该预测方法对于出菇房内各点温度RMSE平均值为0.211℃，MAE平均值为0.140℃，误差控制在±0.5℃范围内的平均比例为97.57%；对于出菇房内各点相对湿度RMSE平均值为2.731%，MAE平均值为1.713%，误差控制在±5%范围内的平均比例为92.62%；相比传统的BP神经网络、长短期记忆神经网络（LSTM）和门控循环单元神经网络（GRU），该预测方法具有更高的预测精度。

摘要:为提高循环水养殖中细微悬浮颗粒物的泡沫分离效率，试验研究了水体盐度、进气量对曝气和射流气泡分布的影响，根据相关泡沫分离理论，提出结合曝气和射流协同作用的综合式泡沫分离，并分析了颗粒物去除效果。结果表明：随着水体盐度增加，曝气和射流气泡的索特平均直径（SMD）减小，持气率增大；随着进气量减少，曝气和射流气泡的SMD减小，持气率也减小；曝气气泡的SMD一般大于射流。在试验条件下，综合式泡沫分离的持气率可达0.100，而曝气式、射流式分别为0.031、0.074；颗粒物去除率达到55.84%，曝气式、射流式分别为19.06%、39.67%，且曝气式对粒径小于50μm的颗粒物去除较好，而射流式使得较大粒径颗粒物破碎成2~30μm的颗粒物。综合式泡沫分离可以节约能耗，总体减少了由射流产生的粒径2~15μm细微颗粒物。

摘要:为明确不同贮存温度对益生菌发酵苹果浊汁品质的影响及预测发酵苹果浊汁的货架期，测定了4、25℃条件下益生菌发酵苹果浊汁色差L*值、a*值、b*值、ΔE值，以及稳定系数、活菌菌体浓度、感官评分、有机酸质量浓度、糖质量浓度和香气成分等指标的变化，基于Arrhenius方程构建了发酵苹果浊汁各项品质指标货架期预测模型。结果表明：在4℃和25℃条件下，发酵苹果浊汁的b*值、ΔE值变化符合零级反应，其他指标均符合一级动力学反应。以单指标分别建立预测模型，模型计算验证结果显示，各模型的相对误差均小于10%，偏差度和准确度不大于1.04，说明模型可以很好地预测发酵苹果浊汁贮存期的各项指标。活菌菌体浓度与其他品质指标均呈显著相关，以其建立的4℃和25℃条件下的发酵苹果浊汁货架期预测模型的预测值与实测值的相对误差小于10%，说明模型可靠、合理，可以准确预测益生菌发酵苹果浊汁的货架期。

摘要:雌二醇是一种典型的雌激素，易通过食物链影响人体健康。因此，探索简单、快速、灵敏的雌二醇检测技术及方法很有必要。以纳米金比色分析为基础，以雌二醇特异性适配体（长度为76mer）为传感探针，在优化试验条件的基础上，提出一种基于核酸适配体的雌二醇纳米金比色传感检测方法，并分析了对牛奶和鸡蛋中雌二醇检测的可行性。结果表明，当纳米金粒子与核酸适配体浓度比为1∶11000、在室温孵育30min后，在NaCl浓度为24mmol/L的条件下，水体系的A650/A530与雌二醇浓度间呈良好的线性关系(R2=0.915)，线性区间为0.25～0.60nmol/L，检测限为0.233nmol/L，具有良好的特异性。该方法可实现对牛奶和鸡蛋样品中雌二醇的检测，对牛奶和鸡蛋样品的线性检测区间分别为0.5～0.8nmol/L和0.3～0.9nmol/L，检测限分别为0.183nmol/L和0.185nmol/L，加标回收率分别为101.6%～105.4%和97.97%～115.30%，相对标准偏差小于6%。该方法具有较高的检测灵敏度和特异性，且简单可行，为牛奶、鸡蛋样品中雌二醇的快速检测提供了新思路。

摘要:为探究不同Ca2+浓度下肌球蛋白的热聚集行为，以猪背最长肌为原料，提取其肌球蛋白，加入不同浓度的氯化钙（0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.075、0.1mol/L），通过热变性动力学分析，研究加热过程中聚集体形态结构的变化和凝胶特性，探究猪肉肌球蛋白热聚集形成机制。结果表明，氯化钙浓度由0.01mol/L升至0.1mol/L，蛋白变性温度由40.2、52.4℃降至36.5、50.8℃，显著（p<0.05）降低了肌球蛋白的热稳定性；随着温度的升高、氯化钙浓度的增加，肌球蛋白浊度、粒度、变性率逐步增大；显著（p<0.05）提高了肌球蛋白初始状态的Ca2+-ATP酶活性，降低了肌球蛋白互相结合形成聚集体的温度；电镜观察发现，Ca2+浓度越高，聚集速率越快，0.1mol/L处理下，蛋白聚集体体积显著增大，形成无序聚集体；80℃、0.1mol/L处理组凝胶强度显著（p<0.05）高于其他处理组，氯化钙浓度由0.01mol/L升高至0.1mol/L，凝胶强度由4.58N升至5.28N。因此，随着温度升高、氯化钙浓度增加，易形成猪肉肌球蛋白聚集体，且凝胶强度增加。

摘要:利用核磁共振仪(NMR)、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外(FITR)、旋转流变仪(DHR)等研究复合磷酸盐添加量（质量分数0～0.5%）对牛肉糜的水分分布、结构、流变学特性的影响。结果表明，随着复合磷酸盐添加量的增加，牛肉糜含水率增加、蒸煮损失减少、pH值增加，添加量在0.2%之后各指标基本保持稳定。添加量为0.2%时，与空白对照组相比，含水率增加了5.87个百分点，蒸煮损失率减少了8.58个百分点，pH值从5.7上升到6.4；复合磷酸盐可以缩短肉糜体系与结合水、不易流动水的横向弛豫时间T21、T22（p<0.05），说明复合磷酸盐的添加提高了对水的束缚能力。随着复合磷酸盐添加量的增加，蛋白网络孔洞更加密集，孔径更加细小。与热处理前相比，热处理后的牛肉糜α-螺旋、β-折叠相对含量上升，β-转角相对含量下降；热诱导凝胶形成后，随着复合磷酸盐添加量的增加，α-螺旋相对含量由34.34%降至26.76%、β-转角相对含量由17.41%增加至29.41%。添加复合磷酸盐会降低牛肉糜的储能模量、损耗模量和损耗角正切值，添加量为0.2%的处理组损耗角正切值在升温过程中变化最为剧烈。因此，复合磷酸盐使牛肉糜体系结构疏松，与结合水、不易流动水的结合程度增强，保水性提高，蛋白质二级结构趋于无序化。复合磷酸盐添加量为0.5%时，结构最为疏松；添加量为0.2%时，保水效果最显著。

摘要:在使用近红外光谱技术进行食用油酸值与过氧化值检测时，仪器制造与检测环境的差异导致不同仪器建立的校正模型无法共享。为解决食用油酸值与过氧化值模型转移问题，使用125个食用油样本于主机建立偏最小二乘校正模型，采用光谱空间转换法进行模型转移，并与斜率/截距算法、直接标准化算法、分段直接标准化算法、极限学习机自编码器算法进行对比。结果表明，采用光谱空间转换法进行模型转移后，验证集酸值与过氧化值的预测均方根误差分别从0.5836mg/g和15.8010mmol/kg降低到了0.1670mg/g与9.9893mmol/kg，说明光谱空间转换法可以有效应用于食用油酸值与过氧化值间的模型转移，使不同仪器之间实现模型共享，这对于近红外光谱应用于食用油品质快速检测具有实际意义。

摘要:为了探索采用近红外光谱技术检测掺伪油茶籽油的潜力，以12个产地的玉米油、花生油、菜籽油和大豆油为掺杂油，以5个产地的油茶籽油为被掺杂油，制备了455份掺伪质量分数为0、1%、3%、6%、10%、15%和20%的掺伪油茶籽油，采集了所制备样品在833~2500nm范围内的近红外光谱。对采集的近红外光谱进行多元散射校正处理后，应用Kennard-Stone样本划分法按2∶1的比例将样本划分为校正集和测试集。采用连续投影算法(SPA)、无信息变量消除算法和竞争性自适应重加权算法提取表征掺伪油茶籽油样本的特征波长，并建立判别掺伪油茶籽油样品的支持向量机(SVM)和随机森林(RF)模型。研究结果表明，SVM模型具有较高的灵敏度，RF模型具有良好的特异性。基于SPA提取的9个特征波长所建立的RF模型的识别准确率最高，为99.34%，对掺伪质量分数为1%的掺伪油茶籽油的识别准确率达到94.74%，对掺伪质量分数为3%及以上的掺伪油茶籽油的识别准确率达到100%。本研究为掺伪油茶籽油检测仪的研发提供了基础数据。

摘要:针对蓄冷运输箱信息化程度低、控温时间短、控温困难等问题，设计了一款集控温、远程监控、定位、故障诊断等功能于一体的蓄冷运输箱。以脐橙为试验对象，结合能耗模型，对蓄冷控温箱控温性能进行了研究。结果表明，箱内各截面温度不均匀系数分别为0.38、0.47、0.78，温度极差最大值为2.8℃，均匀性较好；当蓄冷剂用量为180kg，预冷脐橙660kg，在外部环境平均温度26.39℃的条件下，总控温时长为122h，风机共执行控温21次，且随着蓄冷量减少，风机开启控温所用时间呈指数上升趋势，决定系数不小于0.9280；结合能耗模型分析得出，该箱体在广州夏季高温环境下可控温5d以上，能够满足远距离运输要求

摘要:为提高高地隙喷雾机的机动性能和作业效率、减少压苗损伤，设计了基于PID控制算法的多模式液压转向系统。采用AMESim软件建立了机械-液压系统耦合模型，采用序列二次组合优化算法确定PID参数的最佳组合，并对不同负载力和负载质量下的系统控制精度进行仿真。仿真结果表明：当比例系数为19.087、积分时间常数为2.008、微分时间常数为0.032时，系统误差最小；前后液压缸负载力差值或负载质量变大，位移误差随之增大，最大误差为-2.18mm，PID控制算法和压力补偿系统确保了变载荷下系统的控制精度。研制了多模式液压转向系统，进行了坡地和田间转向试验，田间试验时，前后轮转向液压缸之间平均位移误差为4.07mm，最大误差为-17.59mm；在坡度15°的路面上，前、后轮转向液压缸之间的平均位移误差为4.89mm，最大误差为21.34mm；在前轮转向和四轮转向模式下，不同外前轮转向角田间转向半径的实测值略均大于理论值，误差率均小于4.0%。试验结果验证了所设计的转向系统具有较高的控制精度和稳定性。

摘要:小型山地履带拖拉机（简称山地拖拉机）在田间行驶时，常遇到台阶、砖头、石块、田埂等障碍，严重影响其通过性及稳定性，进而引发侧滑甚至倾翻等安全问题。为此，选取最难跨越的台阶作为研究对象，对山地拖拉机爬坡越障性能进行研究。首先，对山地拖拉机爬坡时跨越台阶的运动过程进行分析，得到求解最大越障高度的计算公式；然后，基于多体动力学分析软件RecurDyn进行了正交和单因素变量仿真试验，仿真结果表明：越障速度、坡度角和拖拉机质心位置均显著影响山地拖拉机的最大越障高度，增大越障速度和质心-支重轮距、减小坡度角和质心高度均可提高山地拖拉机的爬坡越障性能；最后，基于自主设计的山地拖拉机进行了爬坡越障田间试验。结果表明，在速度1.6km/h、坡度角为0°~15°工况下，试验结果与理论计算及仿真试验结果基本一致，理论计算与仿真试验的最大相对误差分别为5.17%、6.47%；在坡度角大于15°工况下，理论计算与仿真试验最小相对误差分别为13.25%、19.21%。说明所得到的山地拖拉机最大越障高度计算公式及仿真模型在坡度角为0°~15°时有效。

摘要:为解决现有部分机械臂收拢率低、末端姿态不可调节等问题，基于四面体单元提出一种折展机械臂机构。首先，阐述了一种单自由度四面体单元机构，该机构具有高刚度和较好的折展性，基于螺旋理论分析了四面体单元的自由度；其次，将多个四面体单元通过特定组合构造一种多自由度折展机械臂机构，以2个四面体单元组成的机构为例，基于几何方法求解各节点的位置、姿态和速度，并得出多个单元组合机构的运动规律；通过ADAMS仿真分析对运动理论分析结果进行验证，应用Workbench有限元仿真软件进行静力学和模态分析；最后，进行了折展实验。研究表明，基于四面体单元的折展机械臂具有多自由度、姿态可调及大收拢率的特点。

摘要:液压锥型节流阀具有节流温升大的特点，在阀口部位极易产生气穴，而温度效应对气穴发展变化的影响不容忽略。为此，本文对锥型节流阀内气穴形态受温度效应的影响进行了实验研究。搭建了锥型节流阀气穴实验系统，设置了不同的温度条件和压力条件，采用有机玻璃制造实验锥型节流阀，利用高速摄像机采集气穴形态图像数据。实验表明，锥型节流阀产生的初生气穴气泡半径约为30μm；温度升高会使气穴发展更加充分，同时会降低液压油对微小气核的束缚，产生的气泡数量更多，气穴更加明显；在低强度时，锥型节流阀内气穴为片状气穴，随着气穴强度的增加，气穴会发展为云状气穴。

摘要:根据基于方位特征（POC）方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法，设计一种具有正向位置符号解且具有部分运动解耦性的新型三平移（3T）并联机构。首先，对其进行拓扑特性分析，得到方位特征集（POC）、自由度（DOF）、耦合度（κ）等主要拓扑特征值；其次，根据提出的基于拓扑特征的正向运动学建模原理，求出机构的正向位置符号解；根据推导的逆解公式，求解该机构的工作空间；基于旋量理论求解各支链传递力旋量与输出运动旋量，得到机构运动/力传递性能指标，并分析相关的奇异位型；最后，利用局部传递指标评价了机构距离奇异位型的远近。

摘要:定量泵负载敏感系统在快速卸荷时容易出现压力冲击现象，对系统的可靠性和寿命产生较大危害。三通压力补偿阀是定量泵负载敏感系统中关键的调压元件，本文以三通压力补偿阀为切入点，建立定量泵负载敏感系统功率键合图模型，基于键合图模型推导系统的状态方程，建立Matlab动态仿真模型，探讨系统卸荷压力冲击的抑制方案。基于系统仿真模型，首先对系统卸荷压力冲击的仿真与试验进行对比，验证了仿真模型的正确性；然后，针对三通压力补偿阀的系统压力腔阻尼、阀芯直径、Ls腔阻尼、阀口锥角等关键参数，对卸荷压力冲击影响规律进行仿真；最后，基于关键参数对卸荷压力冲击影响规律的分析，提出了一种“小阀芯、双阀口”型三通压力补偿阀结构优化方案，并对其卸压冲击抑制效果进行了仿真和试验。结果表明，该方案可以有效抑制卸荷压力冲击，优化后系统卸压冲击压差比原系统降低了89%，卸荷压力降低了20%，进一步实现了节能。

摘要:模块化的产品架构可以缩短研发周期、提高研发效率和产品可靠性，有效解决大规模生产和多样化客户需求之间的矛盾。针对现有模块划分方法常忽略零部件间间接连接关系对模块划分的影响，造成重要设计依赖信息遗失的问题，建立了基于电容类比法的节点相似度模型，量化了零部件间直接和间接连接关系共同作用的效果，实现了模块的精确划分。首先，采用区间直觉模糊集分析了零部件之间的综合关联关系，将综合关联自相关矩阵映射为复杂网络；然后，建立了基于电容类比法的节点相似度模型，并以该相似度模型为中心度测度，提出了一种网络层次聚类（Network hierarchical clustering，NHC）算法，实现了复杂农机装备的模块精确划分；最后，对联合收获机脱粒装置进行模块划分，验证了NHC算法的有效性。采用NHC算法获得的划分方案的平均模块度比改进的GN算法提高了24.6%，获得的产品结构树比改进的GN算法更合理。