摘要:精准施药的目标是实现冠层内雾滴的全覆盖和均匀沉积。然而，作物冠层形态、郁闭度和枝叶力学参数等特征差异大，需综合靶标特征参数、器械施药能力、施药环境条件等作业工况参数，才能实现最少药液用量和最佳雾滴沉积的双重目标，从而提高药液利用率、确保防治效果、降低环境污染。雾滴沉积机理、检测与分析是精准施药参数优化与控制的决策依据，成为数字化、智能化植保作业装备技术发展的研究热点。首先分析了不同施药方式下冠层内雾滴沉积过程及辅助手段对沉积性能的影响机理，归纳了改善作物冠层内雾滴沉积的不同研究视角、方法和层次。然后从沉积性能田间试验研究、沉积机理分析与建模、雾滴沉积检测与评价、施药作业参数优化等方面重点阐述，分析了近年来冠层雾滴沉积中雾滴、枝叶、气流等交互作用研究的共性关键问题，归纳了该领域技术研究的开放性问题。最后总结了精准施药技术中作物冠层雾滴沉积相关研究面临的挑战和机遇，提出了融合多源传感技术和大数据分析及深度学习等人工智能技术，构建作物冠层雾滴运移及沉积数字孪生体，实现冠层雾滴运移沉积过程数字化描述与分析的研究建议。

摘要:农业机械（农机）运动学模型的精度影响导航控制精度和稳定性，为提高农机路径跟踪控制器精度，提出了一种基于运动特性的农机导航控制器设计方法。该方法主要是对传统二轮车运动学模型建模方法进行改进，针对传统二轮车模型小角度近似替代（方向角等于横摆角）的缺点，采用加入侧偏角的方法优化农机运动学建模过程。采用相同的控制方法（状态反馈控制）和不同的运动学模型设计控制器进行对照实验。直线路径跟踪时，侧偏角对模型精度影响较小，引入侧偏角可以在一定程度上影响农机的跟踪精度；曲线路径跟踪时，侧偏角对方向角的变化影响较大，可以大幅影响路径跟踪精度。以安装有自动导航设备的拖拉机为实验平台进行实地实验，结果表明：直线行驶的最大横向误差平均值为0.0454m，绝对平均误差平均值为0.0149m，标准差平均值为0.0119m；曲线行驶的最大横向误差平均值为0.1613m，绝对平均误差平均值为0.0688m，标准差平均值为0.0434m；基于本文提出的优化模型设计的路径跟踪控制器对直线路径跟踪有一定提升，对曲线跟踪精度有大幅提升。

摘要:针对水稻秸秆深埋还田时，还田刀作业功耗过高和缠草的问题，结合还田机作业过程，分析还田刀功耗过高和缠草的原因，设计了一种反旋深埋滑切还田刀。使用阿基米德螺旋线设计还田刀侧切刃，提高还田刀的滑切性能，计算并验证侧切刃曲线的动态滑切角满足土壤-秸秆滑出还田刀的条件，使用圆弧曲线设计还田刀正切面，以耕宽和正切面安装角为依据确定圆弧半径为60mm。运用离散元仿真软件EDEM进行了反旋深埋滑切还田刀与传统还田刀的仿真对照试验，结果表明反旋深埋滑切还田刀的秸秆还田率、抛土性能与传统还田刀基本一致，作业功耗降低18.19%，选取留茬高度、刀辊转速和机具前进速度为影响因素，选取作业功耗为评价指标进行正交试验设计，确定影响还田机作业功耗的因素从大到小依次为：刀辊转速、机具前进速度、留茬高度。田间试验结果表明：在土壤含水率为20%~30%，地表秸秆覆盖量为336~353g/m2，拖拉机作业速度为低速一挡（1.5km/h），刀辊转速为250r/min时，秸秆深埋滑切还田刀作业后，平均耕深为18cm左右，秸秆还田率为87.9%~89.7%，地表平整度为2.1~3.7cm，作业指标均满足秸秆还田的农艺要求。

摘要:针对长江中下游地区小白菜直播作业时，因土壤含水率波动大导致播种机后托板起垄种床厢面不平整的问题，提出了适应小白菜生长的犁耕开沟、旋耕碎土和主动辊压式起垄与平整结合的联合耕整作业方案，结合小白菜种床合理构建技术及大田旱作耕整作业要求，设计了一种小白菜复式播种机犁旋辊压驳岸型种床成型装置。根据土壤挤压和垄体曲面成型原理，分析了种床辊压成型的动力学原理，确定了起垄辊的主要结构和工作参数。田间起垄试验表明，整机作业速度为2.0~5.0km/h，作业后垄体的垄高合格率、垄顶宽合格率和垄间距合格率分别为90.00%、93.33%和96.67%；双垄垄顶处的土壤坚实度稳定性系数均不低于92.36%，双垄垄壁处的土壤坚实度稳定性系数均不低于92.53%；垄顶厢面地表粗糙度的最大差值为2.19mm。采用驳岸型种床装置垄播的小白菜单行苗数变异系数及各行苗数一致性变异系数均低于10%，满足小白菜直播农艺要求。

摘要:针对舀勺式马铃薯排种器携种过程中种薯易受外界扰动脱离舀勺而造成漏播、清种过程清种振动强度与种薯质量不匹配而影响排种性能等问题，设计一种指夹式马铃薯精密排种器，通过控制夹板的开合与摆动进行排种作业，在携种过程中实现对种薯的可靠夹持，在清种过程中通过改变夹板对种薯的约束条件实现单粒夹持。为提高排种器作业性能，选取种床带速度、清种位移、夹板长度为试验因素，以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标，采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，建立了各指标的回归模型，分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。试验结果表明，当种床带速度为6.0km/h、清种位移为9.5mm、夹板长度为72mm时，排种器合格指数为90.3%、重播指数为6.1%、漏播指数为3.6%，满足播种技术要求。

摘要:针对耕整地机械和免耕播种机上被动圆盘式破茬刀切割根茬和土壤时耕作阻力大、耗油量高以及破茬比率低的问题，设计了一种随动自调刃口角破茬刀。该自调破茬刀设有缓冲机构，能够根据不同深度根茬和土壤特性调整刃口角度实现低阻力、深进给切割。通过对试验地的多点土壤贯入阻力（土壤与根土结合体）测量以及土壤、根茬摩擦角测量，并结合理论分析与计算机辅助设计，确定所设计的自调破茬刀缓冲机构弹簧的劲度系数为42N/mm，以此为主要参数设计了自调破茬刀。田间高速摄像验证试验得到，当自调破茬刀深度为25mm时，弹簧形变量与理论设计值相差6.9%，深度为75mm时，弹簧形变量与理论设计值相差7.3%。且高速摄像结果显示自调破茬刀切割根茬和土壤性能优良以及缓冲机构可行，验证了设计思路的合理性与可行性。田间对比试验得到，所设计的自调破茬刀相对于圆盘刀和缺口圆盘刀，耕作阻力降低了13.3%和20.6%，耗油量降低了19.3%和35.3%，破茬比率提高了16.1%和4.6%，表明所设计的随动自调刃口角破茬刀作业性能与效果较优。

摘要:针对油菜直播机常用外槽轮排肥器排肥稳定性和均匀性不足及各行一致性低等问题，设计了一种四头螺旋双行排肥器。分析了肥料颗粒在螺旋排肥中的运动特性，确定了排肥螺旋螺距范围和临界转速，运用EDEM仿真分析得出排肥螺旋头数为四头和螺距为24mm时，排肥器具有最佳的排肥性能；开展了排肥螺旋转速对排肥器排肥性能影响和不同肥料适应性的台架试验，试验结果表明，排肥速率随排肥螺旋转速增大而增加，单行排肥速率为461.19~1328.57g/min，排肥均匀性变异系数随排肥螺旋转速增大而变小，在转速大于30r/min时，排肥均匀性变异系数小于6.5%，总排肥量稳定性变异系数和双行排肥量一致性变异系数均小于2.2%；同时研究表明一器双行四头螺旋排肥器能适应广泛应用的不同类型油菜直播常用复合肥，3种试验肥料排肥均匀性变异系数均满足施肥标准，总排肥量稳定性变异系数和双行排肥量一致性变异系数均低于3.3%。田间试验结果表明，理论施肥量为28.87kg时，一器双行螺旋排肥器实际施用量与理论施用量相对误差为2.33%，排肥均匀性变异系数为6.73%，双行排肥量一致性变异系数为1.98%。试验结果满足油菜直播生产施肥要求，可为油菜直播排肥器的结构改进和优化提供参考。

摘要:针对水田株间除草作业劳动强度大、株间除草率低、易损伤秧苗等问题，提出一种水射流除草方法，以此设计了一种射流式株间除草装置。首先通过理论分析与参数计算确定了射流倾角为31°，喷嘴直径为0.004mm，运用动量守恒定理、粘性流体力学和土力学原理进行分析，建立了喷嘴临界破土压力模型，得出喷嘴临界破土压力为0.53MPa。进行水稻根系抗冲断极限水压试验，确定了喷嘴出口压力上限为1.5MPa。进行台架试验，选取装置前进速度和喷嘴出口压力为试验因素，以除草率为试验指标，采用二次正交旋转组合设计，建立了试验指标与影响因素回归模型。运用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据分析并进行验证试验，结果表明，当装置前进速度为0.3m/s，压力为1.5MPa时，除草率为90.62%。满足水田机械除草作业农艺和技术要求。

摘要:大白菜种子市场规模发展迅速，其大面积、产业化种植使得机械化收获需求日益增长。针对人工收获效率低、常规脱粒方式下种子破碎率高问题，设计了一种由弹性短纹杆-板齿、柔性圆头钉齿等脱粒元件与圆管凹板组合的大白菜种子脱粒装置。利用ANSYS Workbench对脱粒滚筒进行有限元模态分析，验证脱粒滚筒结构的合理性。选取喂入量、滚筒转速及脱粒间隙为试验因素，以种子损失率和破碎率为试验指标开展了响应面优化及田间对比试验，建立各试验因素与试验指标之间的数学模型，分析各因素对指标的影响并对装置的结构及工作参数进行了优化。试验结果表明，当滚筒转速为726r/min、脱粒间隙为22.3mm、喂入量为1.73kg/s时，种子损失率为0.68%，破碎率为0.39%。试验结果满足设计要求，能够实现对收获期大白菜种子的低破碎率机械化脱粒作业。

摘要:油菜栽植深度一致性是评价移栽质量的重要指标，其直接影响秧苗缓苗和根系再生，以及油菜产量。为了提高油菜耕整移栽联合作业机栽植深度一致性，设计了基于仿形轮高度感应与液压联动的仿形系统。开展了±25mm起伏高度的模拟路面仿形轮和栽植器在不同前进速度下轨迹与相位试验，结果显示前进速度分别为0.3、0.6、0.9、1.2m/s时，仿形轮和栽植器的轨迹变化趋势与路面一致，相位均有延迟，幅值分别下降5.8%、15.2%、17.7%、33.8%和14.9%、21.5%、41.5%、54.6%，相位差分别为0.0267、0.0119、0.0225、0.0366s和0.182、0.1264、0.1278、0.1489s。以前进速度、栽植单元质量、地面起伏高度差为影响因素，以栽植深度合格率为试验指标，进行三因素五水平二次正交旋转组合设计试验。试验结果表明因素影响强弱次序为：栽植单元质量、地面起伏高度差、前进速度，经寻优得最优参数为：栽植单元质量30kg，地面起伏高度差20mm，前进速度1m/s，此参数组合下栽植深度合格率为90.27%，优于标准值，表明液压仿形系统可以有效控制栽深，提高栽深一致性。

摘要:受复杂作业环境影响，轴流式花生捡拾收获机的风选过程存在风选损失率高、含杂率高等问题，通过开展不同条件下的数值仿真试验，分析了4种颗粒的速度、位移及轨迹变化情况，确立了由横流风机、主离心风机、副离心风机组配的三风系风选系统的工作参数及其范围，并基于Box-Behnken的中心组合设计理论，以横流风机转速、吸秧高度、吸杂高度三因素作为影响因子，开展响应面试验研究，分析各因素对风选损失率和含杂率的影响并对影响因素进行优化。试验结果表明：风选损失率影响由大到小为吸杂高度、横流风机转速、吸秧高度；含杂率影响由大到小为横流风机转速、吸杂高度、吸秧高度，求解的最优参数组合为：横流风机转速1508r/min、吸秧高度181mm、吸杂高度211mm，对应的风选损失率为1.52%、含杂率为1.01%，比优化前分别降低了1.42、1.26个百分点。

摘要:针对目前我国蒜薹采摘机械化程度低的问题，本文基于传统人工采摘蒜薹的原理，设计一种蒜薹采摘机，通过划茎夹薹装置完成大蒜植株的划茎及将蒜薹从底部夹断的过程，通过拔薹装置完成蒜薹的拔出与输送过程。根据蒜薹及大蒜植株的物理特性参数，对划茎夹薹装置和拔薹装置的结构进行设计；通过理论分析，确定了机器前进速度与关键部件转速的关系；对硅橡胶板夹薹过程进行ANSYS仿真分析，确定了夹薹间隙为2mm。选取针链间隙、滚筒转速和夹手闭合起始角为试验因素，成功拔薹率、拔薹损伤率和留叶合格率为试验指标，进行了三元二次正交旋转组合试验。结果表明：当针链间隙为3.92mm、滚筒转速为48.32r/min和夹手闭合起始角为78.53°时，成功拔薹率、拔薹损伤率和留叶合格率分别为89.10%、20.55%和77.34%。

摘要:为建立黑水虻幼虫与收集、输送、分离等机械工作部件间发生碰撞时的碰撞模型，基于黑水虻幼虫生物特性，应用Hertz弹性碰撞理论推导了黑水虻幼虫碰撞过程动力学方程，结合运动学方程原理构建了黑水虻幼虫恢复系数的测定装置并进行了黑水虻幼虫恢复系数测定试验。试验针对第5龄期的黑水虻幼虫，采用L16(44×23)混合正交试验方案研究了碰撞材料、材料厚度、下落高度、碰撞角、跌落方向、含水率等因素对黑水虻幼虫恢复系数的影响，然后对碰撞材料、材料厚度、下落高度、碰撞角、跌落方向进行单因素试验，并获得了材料厚度、下落高度、碰撞角对恢复系数的影响规律与回归方程，且方程的决定系数均不小于0.9427。试验结果表明，影响黑水虻幼虫恢复系数的因素影响由大到小为：碰撞材料、下落高度、碰撞角、跌落方向、碰撞材料厚度、含水率，其中含水率对恢复系数影响不显著。单因素试验结果可得：黑水虻幼虫与Q235钢、铝合金、有机玻璃、橡胶等碰撞材料间的恢复系数依次降低，随下落高度的增大而逐渐减小，随材料厚度的增加而逐渐增大，恢复系数随碰撞角的增大而整体呈增大趋势，且横向跌落方向大于纵向跌落方向。该文研究结果可为黑水虻幼虫收集、输送、分离等机械相关工作部件优化设计提供参考依据。

摘要:使用实验与数值模拟相结合的方法对NACA0015水翼的云空化流动和压力脉动进行了研究，分析了激波主导下的云空化脱落机理和脉动冲击。实验在空化水洞中进行，采用压力传感器记录监测点压力脉动信息，并使用高速摄像技术捕获空泡形态。通过数值计算，捕捉对应监测点的压力脉动情况,并基于FBM-DCM方法对SST湍流模型进行修正，获取了非定常流动过程中的空化特性。结果表明：可压缩修正后的SST模型很好地捕捉到了大尺度云空化溃灭后形成的激波在吸力面上的传播过程。空泡覆盖区域，压力处于较低水平。激波在传播过程中会导致当地压力的回升。NACA0015水翼在水温33℃、攻角12°、空化数1.4下，模拟得到激波在46%弦长和32%弦长之间的传播速度约为11.53m/s，实验得到激波在该区域传播速度为11.31m/s，二者在数值上较为接近。

摘要:为探明浑水滴灌过程中水中加气对滴头堵塞的影响，以齿形迷宫流道滴头为研究对象，采用周期性间歇灌水测试方法，用最大粒径小于0.1mm的泥沙配置了5种不同的浑水，运用激光粒度分析仪和场发射扫描电镜等方法研究了滴头堵塞状况。结果表明：加气和泥沙颗粒级配对滴头堵塞具有极显著影响（P<0.01)；加气提升了毛管内泥沙输移能力、促进大泥沙颗粒排出，减小淤积泥沙中值粒径，且泥沙最大粒径越小，加气对泥沙运移的影响越小，毛管淤积物质量、淤积泥沙中值粒径较未加气处理减少8.75%～31.92%、8.59%～35.64%；泥沙粒径为0.075～0.100mm时，滴头流量下降最快，泥沙为粒径0～0100mm时，滴头流量下降最慢；加气增大了水流紊动程度，促进浑水中大颗粒泥沙在流道内的输移；加气加剧了浑水中小颗粒泥沙在流道入口处黏附，加速了流道入口堵塞，滴头Dra和Cu比未加气处理低9.0～18.7个百分点和16.2～36.4个百分点，这是造成加气加速滴头堵塞的主要原因。建议进行毛管冲洗，降低流道入口堵塞风险，以提高加气滴灌滴头的抗堵塞性。

摘要:为研究在流固耦合作用下分流叶片对混流式水泵的性能影响，以某型号的大流量混流式水泵作为研究对象，采用双向流固耦合方法和动网格变形技术对有/无分流叶片混流泵进行流场和结构场计算。对比分析了有/无分流叶片对混流泵非定常流动特性和动力学特性的影响。研究发现，分流叶片的添加使得动静干涉产生的压力脉动幅值的最大值大幅降低，但减小了脉动衰减的速度。有/无分流叶片对轴向力平均值影响不大，但考虑流固耦合效应时轴向力有所减小并有波动产生。分流叶片的添加可以降低应力以及形变的波动幅值。叶片最大应力区主要集中于靠近叶轮轮毂及轮缘处，分流叶片的添加使得叶片最大应力减小，且改善了应力变化梯度，使得应力分布更加均匀。分流叶片的添加也使得叶片形变在圆周方向更加均匀，改善了形变分布的偏心问题。研究结果可以为混流泵叶片的优化设计提供相应参考。

摘要:以陕西省为研究区，应用地理探测器模型，揭示了不同气候区域土壤全氮（STN）空间变异与自然、人文环境的内在联系。结果表明：陕西省STN表现出中等变异强度，平均含量为0.91g/kg。STN含量总体呈现南高北低的特性，秦巴区STN平均含量最高，为1.40g/kg；蒙中区最低，为0.37g/kg。整体上，STN含量变异受自然因素影响程度高于人文因素。其中，土壤有机质含量的单因子影响力最大（q为0.63~0.86），其次为县级行政区划（q为0.13~0.67）。其它因素中，陕西省市级行政区划、日照时长单因子影响力较大，q均达到0.50以上；秦巴区与蒙中区土壤亚类影响力最大（q为0.22~0.30）；渭河区市级行政区划单因子影响程度最高（q为0.31）；晋陕甘区与蒙东区影响力最大因子分别为化肥施用量（q为0.47）、有效磷含量（q为0.26）。各因子对STN含量变异存在交互作用，交互影响力较单因子有所提升，表现出互相增强或非线性增强效应。

摘要:针对畜牧养殖资产监管系统数据采集源头设备不可信，牲畜个体身份标识识别复杂，养殖敏感数据机密性差等问题，提出一种基于区块链技术和聚合签名算法的畜牧资产身份认证方案，实现资产监管系统中数据采集源头、数据存证展示的全流程真实可信，以及监管系统各节点、各物联网设备间身份验证的可信可溯，有效保障了畜牧资产监管系统从区块链网络到节点及物联网设备间细粒度的身份验证。在此基础上对方案进行混淆性分析和通信数据量分析，结果表明，加密过程的扩散性测试密文改变率平均为93.61%，相关性测试密文改变率平均为93.28%，具有较高的混淆性，并将通信量由线性级降低为常量级，验签耗时平均节省40.01%，有效降低数据传输通信量和系统验证开销，具有高效的批量身份验证性能，满足畜牧资产监管过程中设备身份认证需求。

摘要:城中村是我国快速城市化进程中的一个特殊产物，通常存在人口密集、建筑私自改造等问题。开展城中村的识别和监测对城乡统筹规划以及精细化治理等具有重要意义。基于深度学习提出了一种新的城中村遥感识别模型，该模型包括一个多尺度扩张卷积模块和一个非局部特征提取模块，前者能够聚合多层级空间特征以适应城中村形状、尺度的变异性；后者用于提取全局语义特征以提高城中村的类间可分性。选取北京市二环与六环之间的区域作为研究区，实验结果表明本文模型取得了较好的识别效果，总体精度可达94.27%，Kappa系数为0.8839，且效果优于传统模型。本文研究表明，基于多尺度扩张卷积神经网络进行城中村遥感识别是可行且有效的，可为城乡统筹规划提供精确的城中村空间分布数据。

摘要:树种信息对林业资源监测和管理具有重要意义，及时准确地掌握树种及长势状况是防护林工程建设与效益评价的基础。为研究利用无人机高光谱数据进行防护林树种分类的效果，选取典型区域使用Matrice600型六旋翼无人机搭载Rikola高光谱成像仪获取高光谱影像，基于支持向量机-递归特征消除算法（SVM-RFE）选取原始波段最佳组合，再结合纹理特征、植被指数和数理统计特征，使用随机森林算法对所有特征进行重要性评估并与分类精度相结合进行特征优化，进而构建高光谱影像全波段、原始波段最佳组合、全部特征变量、基于随机森林（RF）特征优化后特征变量4种分类方案，分别采用最大似然法（MLC）、支持向量机（SVM）、随机森林对防护林优势树种进行分类。结果表明：所提出的基于交叉验证的SVM-RFE算法选出的原始波段组合能更好地还原原始光谱特征；通过RF算法的特征重要性分析与分类精度相结合的方法可以有效选出重要特征，当使用全部特征的85%（包括17个光谱特征、3个纹理特征、5个植被指数和3个数理统计特征）进行分类时，总体精度最高为9593%（Kappa系数为0.9475）；所有特征中植被指数特征最重要，3种分类方法中RF算法分类总体精度（OA）最高。

摘要:为全面掌握长江三角洲地区典型县域耕地土壤重金属污染状况与生态风险特征，通过野外实地采样和室内土壤重金属含量化验分析，采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对宜兴市县域耕地土壤中As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn 6种重金属元素进行污染和生态风险评价。结果表明，宜兴市耕地土壤重金属土壤污染总体较轻，耕地土壤重金属污染点位超标率为10.27%，Cd、Cu、As、Hg、Pb、Zn的超标率分别为10.11%、0.88%、0.44%、1.49%、0.10%、0.35%，从超标率来看Cd和Hg为宜兴市主要污染元素，其中Cd的样本超标率高于全国耕地Cd的超标率。宜兴市耕地土壤重金属污染总体呈现“轻微”生态风险，生态风险贡献率较高的为Cd，达到57.46%，生态风险等级较高区域为丁蜀镇的东北部、张渚镇的东南部和徐舍镇的东北部区域。宜兴市耕地土壤重金属污染源可能主要来源于人为的化工生产活动。研究可为耕地土壤重金属污染预防控制治理提供理论依据，提高耕地资源安全利用水平。

摘要:为促进近海养殖业信息化发展，更好地实现对近海养殖环境的监控，设计了基于浮标平台的环境监测系统。利用STM32L475微控制器定时采集光照、温度、pH值、溶解氧浓度等信息，通过物联网技术将数据传输至云监测平台，实现了多区域环境信息远程监测和多终端访问。提出了改进遗传算法BP神经网络的溶解氧浓度预测模型，实现对近海养殖环境的预测；根据所采集的数据，利用改进遗传算法对初始权重和阈值进行优化得到最优参数，在此基础上构建BP神经网络溶解氧浓度预测模型。通过试验验证了该系统海洋环境信息采集的准确性与可靠性，以及溶解氧浓度预测模型的有效性；与传统遗传算法BP神经网络预测模型相比，平均误差由0.0778mg/L降至0.0178mg/L，能够满足近海养殖的实际需求。

摘要:基于叶面颜色特征建立番茄氮元素缺乏分级模型判别准确率可达08以上。夏季定植的番茄叶片表面会覆盖粘质腺毛，粘质腺毛利于番茄吸收水分和营养元素，相同营养液氮离子浓度下叶片黄化过程异于未覆盖粘质腺毛的叶片。故仅基于叶面颜色特征建立分级模型，其准确率降至0.65。覆盖粘质腺毛番茄其叶片周长和叶面积两个形状特征均小于未覆盖粘质腺毛的番茄叶片，本文将番茄叶片两个形状特征结合原有叶面颜色特征共同作为模型输入，建立新的番茄氮元素缺乏分级模型。搭建图像采集系统，该图像采集单元由树莓派和其相机模块构建，使用WiFi或4G网络完成智能手机、图像采集单元、本地计算机之间无线数据传输。智能手机通过Web界面可远程控制采集图像并将图像传输到云平台存储。本地计算机对图像进行预处理提取叶片形状、颜色特征后输入模型进行预测，并输出预测结果。试验结果表明，图像采集系统春季和夏季平均温度在19.7~28.3℃范围内，光照在1.125~9.543lx范围内均可正常使用，采集的图像经预处理分割后降低了环境光线的影响。使用优化后的加权随机森林模型，基于形状特征和颜色特征相结合的叶片氮元素缺乏分级判别准确率可达0.83。

摘要:针对田间自然背景下葡萄品种鉴别缺乏有效识别方法的问题，提出了一种基于融合注意力机制的残差网络ResNet50-SE，对自然背景下不同生长时期的葡萄品种进行分类鉴别，分析并验证了网络的识别效果。将SE注意力模块引入ResNet-50网络，并通过迁移学习实现基于不同时期下葡萄的嫩梢、幼叶及成熟叶片特征的识别；同时为了揭示注意力机制的作用机制，利用Grad-CAM可视化方法，对ResNet50-SE模型每一层所提取的不同生长阶段下的葡萄特征进行可视化解释；通过t-SNE算法对模型提取到的不同葡萄品种的多特征进行聚类分析，进而直观评估模型对多特征提取的性能。结果表明：提出的ResNet50-SE网络在田间复杂背景条件下对于葡萄不同时期的多特征识别具有较高的识别率和较强的鲁棒性，模型测试集准确率达到88.75%，平均召回率达到89.17%，相比于AlexNet 、GoogLeNet、ResNet-50、VGG-16，测试集准确率分别提高了13.61、7.64、0.70、6.53个百分点；注意力机制能明显降低背景影响，强化有效特征；模型对训练集提取的不同生长时期的特征聚类效果较强。可见，SE模块可明显提升ResNet-50模型在特征提取过程的效果，有效降低田间复杂背景对分类结果的影响，为田间复杂背景下葡萄品种的分类识别及田间多特征分类问题提供借鉴。

摘要:针对点云数据去噪操作易损失点云细节信息问题，提出了动态半径滤波器，该方法可在保留场景细节信息的同时获得良好去噪效果。此外，提出基于深度卷积神经网络的种植模式判定器，该方法可实时识别当前种植模式，并读取相应的去噪参数。在苹果种植园、白杨树林和旱柳树林完成去噪试验，试验结果表明，本文方法能去除多尺度点云噪声，有效抑制稀疏离群点、目标周围的逸出值和密集噪声，单帧点云(6400点)去噪平均耗时为43.2ms。经自适应半径滤波去噪后，密度聚类的平均精确率为94.3%，平均召回率为78.9%，与原始数据相比，分别提升了40.4%、33.9%。自适应半径滤波具有较高的实时性、通用性和鲁棒性，能较明显地提升聚类效果，为点云后续处理奠定良好基础。

摘要:为实现大规模养殖场内奶牛目标的自动提取，将相关滤波算法融入目标提取基本框架，提出一种相关滤波融合边缘检测的奶牛目标提取(Correlation filtering-edge detection based target extraction, CFED)算法。首先利用颜色名(Color names, CN)、方向梯度直方图 (Histogram of oriented gradient, HOG)设计的相关滤波器获取奶牛目标范围；再利用13个不同方向的边缘滤波模板卷积目标范围图像得到图像边缘，最后融合边缘信息和颜色特征提取出奶牛目标。对奶牛场不同环境下的9段视频进行目标提取试验，结果表明，算法提取的目标与真实结果平均重叠率达到92.93%，较Otsu、K-means聚类、帧间差分法和高斯混合模型(Gaussian mixture model，GMM)分别高35.63、32.84、20.28、14.35个百分点；平均假阳性率和假阴性率分别为5.07%和5.08%，处理每帧图像平均耗时0.70s。该结果表明，提出的CFED算法具有较好的目标检测能力，为奶牛目标准确快速提取提供了一个有效方法。

摘要:为了准确预测小麦产量，提出了一种基于特征金字塔网络改进的小麦穗部检测方法。针对检测结果中存在的误检或漏检等问题，本文首先在原始特征提取网络的编码和解码区域分别引入通道注意力机制和空间注意力机制，以增加对麦穗空间信息和语义信息的提取，有效提升网络对遮挡麦穗的检测性能；其次对原始区域建议网络的输入进行改进，设计了一种加权区域建议网络，在通道级别上将高层具有强语义信息的低分辨率特征图融合在一起，经过一系列的全连接层和激活函数生成对应维度的概率后，对底层高分辨率特征图进行加权以增强有用的信息通道，为难以检测的较小麦穗生成更精确的检测框。关于实地采集的灌浆期麦穗图像的实验结果表明，本文方法明显改善了对遮挡麦穗和较小麦穗的检测效果，其检测精确度、召回率和平均精度分别达到80.53%、87.12%和88.53%。通过对公开ACID数据集上不同时期麦穗检测结果的对比分析，进一步验证了本文方法的有效性。

摘要:薇甘菊攀援能力强，生长速度快，对生态环境和生物多样性造成了严重威胁。卫星遥感数据是薇甘菊识别和预测的主要数据源，但现有的数据存在分辨率低、过境时间长和云层遮挡等方面的局限性，对薇甘菊识别和预测的精度较低，为此，提出了一种结合机载激光数据(LiDAR)和航摄多光谱数据(DOM)的薇甘菊爆发区域自动识别及入侵概率预测方法。采用面向对象的多尺度分割方法对研究区内薇甘菊爆发点进行自动识别，并利用林场内冠层高度模型、植被覆盖度、坡度、坡向等数据，采用Logistic回归方法对薇甘菊入侵分布概率进行预测。结果表明：面向对象的多尺度分割方法能较好地提取研究区内薇甘菊爆发区域，识别精度较好，错分率为4.66%，漏检率为0.41%；Logistic回归模型对薇甘菊的入侵分布概率有较好的预测效果，准确率为88.46%。该方法可实现大范围内薇甘菊的精确识别及预测，可服务于薇甘菊的综合防控与监测，为薇甘菊的入侵监测提供有力支撑。

摘要:末端开路同轴探头法测量土壤复介电值用于表征土壤含水率具有准确、快捷的优点。针对目前土壤介电同轴探头集总测量模型没有充分考虑探头的参数以及土壤体积对测量结果影响等问题，基于电磁场理论，对末端开路同轴探头建立了准静态数学模型，适用于土壤的复介电常数准确测量。通过全波软件仿真和模型计算结果对比，以无水乙醇介电实测值和理论值对比，验证模型的准确性。采用本文介电测量模型对不同含水率的黄绵土进行测量计算，复介电常数实部与实测土壤含水率二阶多项式拟合决定系数大于0.965，表明本文所提土壤介电测量方法适用于土壤复介电常数和含水率的测量。

摘要:果园靶标冠层叶面积有效探测是施药量在线计算的基本依据。针对树形靶标稠密和稀疏2种冠层类型，搭建叶面积测量三维立体试验平台和激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)探测移动试验平台，构建不同厚度和稠密度树形靶标，采用偏最小二乘回归（Partial least squares regression,PLSR）算法与BP（Back propagation）神经网络算法建立了冠层叶面积探测模型。试验结果表明：PLSR算法获得稠密厚冠层、稀疏厚冠层、稠密薄冠层和稀疏薄冠层叶面积探测模型的决定系数（R2）分别为：0.9626、0.4130、0.8896、0.2699；BP神经网络算法获得模型的R2依次为：0.9727、0.5302、0.8993、0.4290。基于LiDAR的冠层叶面积探测模型对稠密冠层探测精度较高，R2不低于0.8896，对稀疏冠层探测精度较低，不高于0.5302，该探测方法可用于稠密冠层叶面积在线计算，指导果园精准变量喷药。

摘要:为探究黑土区坡耕地不同生物炭施用模式的生态效益、经济效益以及二者的耦合协调度，以东北黑土区3°坡耕地径流小区为研究对象，设置不施加生物炭的常规处理（C0）和生物炭施加量分别为25t/hm2 (C25)、50t/hm2 (C50)、75t/hm2 (C75)、100t/hm2 (C100)5个处理，于2015—2018年开展试验研究，采用熵值法和耦合协调度模型测算不同生物炭施用模式的生态效益、经济效益以及二者的耦合协调度。结果表明：生物炭能够有效改善土壤结构、增强土壤肥力、提高土壤蓄水保土能力，连续施用2年、施炭量为50t/hm2时，生物炭的生态效益最佳。同时，生物炭能够有效提升作物节水增产性能，提高生物炭的收益和利用效率，施炭1年、施炭量为75t/hm2时，生物炭的经济效益最佳。耦合协调度测算结果表明，施用生物炭能有效改善生态效益与经济效益的阻抑程度，黑土区最佳的生物炭施用模式为连续施用3年、施炭量为50t/hm2，此时生物炭的生态效益指数与经济效益指数均较高且二者的协调度达到最佳，分别为0.6849、0.6345、0.5741。研究结果可为黑土资源的高效利用以及黑土区实际生产提供理论依据。

摘要:针对传统灌区水资源多目标模型求解过程中难以兼顾多维配置要求的问题，基于目标协调度、可持续发展指数、目标实现度3个指标提出了一种复合多目标方法。为验证该方法有效性，以甘肃省黑河中游17个灌区间水资源优化配置为例，以经济效益、社会效益、生态效益为目标函数构建多目标优化模型，并分别使用传统方法与复合多目标方法进行求解。结果表明，使用复合多目标方法所获得的优化配置方案可以将灌溉水利用系数提高5.42%~7.57%。结果验证了传统多目标模型在协调多个冲突目标方面较单目标模型有显著优势，而复合多目标方法所获得的优化方案更能体现决策者对研究区域种植业发展与灌区水资源配置的多元要求。

摘要:为探究寒地黑土区不同水分管理方案对旱直播水稻温室气体排放和土壤无机氮的影响，设置4个处理：淹灌旱直播（YH）、湿灌旱直播（SH）、旱管旱直播（HH）和常规插秧淹灌（CK），并以CK处理作为对照，采用微区测坑进行试验，研究了旱直播水稻对温室气体甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）排放量、全球增温潜势（GWP）、以产量为基准的全球变暖潜势（GWPy）、0～60cm土壤剖面铵态氮（NH+4N）和硝态氮（NO-3N）含量的影响，分析了0～20cm土层土壤温度、CH4和N2O排放量和0～20cm土层NH+4N和NO-3N含量的相关关系。结果表明：各处理CH4和N2O排放量均呈先增后减的变化趋势，CH4排放峰值出现在拔节孕穗期，N2O排放峰值出现在抽穗开花期。各处理CH4累积排放量、GWP和GWPy由大到小均表现为CK、YH、SH、HH，N2O累积排放量由大到小表现为HH、SH、YH、CK。CK、YH、SH处理土壤NH+4N和NO-3N含量在时间和剖面上的变化规律基本一致，从时间上看，NH+4N含量峰值出现在分蘖中期和抽穗开花期，而NO-3N含量峰值出现在分蘖前期；从土壤剖面上看，CK、YH、SH处理NH+4N和NO-3N含量分别以20～40cm和40～60cm土层最高，而HH处理NH+4N和NO-3N含量分别以40～60cm和0～20cm土层最高。各处理稻田5、10、15、20cm土层土壤温度（T5、T10、T15、T20）均呈先升后降的变化趋势。CK、YH、SH、HH处理T5、T10、T15、T20与CH4排放量、NH+4N含量呈正相关；YH处理T15、T20与N2O排放量呈正相关，与NO-3N含量呈负相关；SH、HH处理T5、T10、T15与N2O排放量呈负相关，与NO-3N含量呈正相关。YH、SH、HH处理NH+4N和NO-3N含量呈此消彼长的密切关系。本研究可为东北黑土区旱直播稻田减缓温室效应和土壤氮素高效利用提供理论依据。

摘要:为探求控制排水对油葵农田土壤氮素流失、氮肥利用效率以及产量的影响，设置生育期控制排水深度分别为40cm（K1）、70cm（K2）、100cm（K3）3个处理，选择明沟排水作为对照处理（CK），开展了田间试验。结果表明：K1处理土壤NH+4N含量（质量比）最高，平均值为20.17mg/kg，显著高于其他各处理（P<0.05），较K2、K3、CK处理高31.36%、46.16%、15.22%。不同处理间土壤NO-3N含量差异性大于NH+4N。生育期灌溉后0~40cm土壤NO-3N含量由大到小依次为K1、CK、K2、K3。不同处理NO-3N流失量均大于NH+4N，K1、K2、K3、CK处理NO-3N流失量较NH+4N分别高60%、52.63%、30.77%、58.82%。暗管排水处理，出口埋深越小，排水量越小，氮素流失量越小，控制排水稳定了地下水埋深变化。控制排水处理（K1、K2）提高氮肥偏生产力3.04%~11.15%，提高了养分吸收量。K1处理氮肥偏生产力最大，分别较K2、K3、CK处理增加4.54%、7.72%、11.15%（P<0.05）。K1处理能显著提高玉米产量（P<0.05），较K2、K3、CK处理分别增加4.52%、7.69%、11.14%。油葵收获后，各处理0~100cm土壤NH+4N含量为0.98~8.13mg/kg，随着土层深度的增加土壤NH+4N含量减少，0~40cm土层CK处理土壤NH+4N含量最大，较K1、K2、K3处理分别大11.65%、14.55%、18.19%（P<0.05）。相同处理相同土层NO-3N含量明显高于NH+4N含量；生育期灌溉后，0~10cm土壤中NO-3N均随水向深层土壤运移，而K1处理将大多NO-3N聚集在20~40cm土层中。在生长中后期，20~40cm土层为油葵根系旺盛层，K1处理对土壤中氮素利用相对较高。综合油葵产量、土壤氮素变化规律、氮肥利用效率及氮素流失情况，适宜的排水方式为生育期控制排水深度40cm（K1）。

摘要:为揭示水炭运筹下稻田N2O排放规律，以及各阶段施入氮肥的利用和损失对N2O排放的影响，设置两种水分管理模式(浅湿干灌溉、常规淹灌)和4个秸秆生物炭施用量水平(0、2.5、12.5、25t/hm2)，采用田间小区和15N示踪微区结合的方法，研究不同水炭运筹下稻田N2O排放规律，以及基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率和损失率，并分析了N2O排放量与各阶段施入氮肥的利用率和损失率之间的关系。结果表明：两种灌溉模式水稻本田生长期N2O排放规律不同，浅湿干灌溉模式N2O累积排放量显著高于常规淹灌模式(P<0.05)，施加生物炭能够有效地减少水稻本田生长期N2O排放总量。两种灌溉模式在分蘖期和拔节孕穗期N2O累积排放量较大，浅湿干灌溉模式的各生育期N2O累积排放量均高于常规淹灌，施加生物炭降低了N2O各生育期累积排放量。浅湿干灌溉模式水稻植株对基肥的吸收利用率低于常规淹灌模式，而对蘖肥和穗肥的吸收利用率显著高于常规淹灌(P＜0.05)，施加适量的生物炭能够增加各阶段施入氮肥的吸收利用率。相关性分析表明，浅湿干灌溉模式下N2O排放总量与蘖肥、穗肥吸收利用率呈显著负相关(P<0.05)，与基肥吸收利用率呈极显著负相关(P<0.01)，常规淹灌模式下N2O排放总量与基肥、蘖肥和穗肥吸收利用率均呈极显著负相关(P<0.01)；两种灌溉模式N2O排放总量与基肥和蘖肥损失率均达到显著正相关(P<0.05)。

摘要:为揭示微咸水灌溉下冬小麦的光合生理响应机理，在黄河三角洲地区的典型引黄灌区开展了冬小麦微咸水灌溉大田试验，研究了两种灌溉处理（淡水处理（矿化度0g/L）和微咸水处理（矿化度3g/L））条件下，冬小麦抽穗期（2016年5月1日和2017年5月1日）和开花期（2016年5月10日和2017年5月12日）蒸腾速率、净光合速率、气孔限制值及光响应曲线模拟特征参数等指标变化规律。结果表明，与淡水处理相比，2016、2017年微咸水灌溉导致浅层（0~40cm）土壤含盐量显著增加了37.8%、64.3%；抑制了抽穗开花期冬小麦的蒸腾作用，2016、2017年微咸水灌溉处理冬小麦抽穗期蒸腾速率降低了19.1%、31.4%，开花期降低了11.6%、11.0%；午前净光合速率的下降主要受到气孔因素和非气孔因素共同影响，午后由于非气孔因素的改善，微咸水处理冬小麦净光合速率超过淡水处理，却伴随着较高的气孔限制值。引入直角双曲线修正模型进行光合特征参数拟合发现，微咸水灌溉有利于增强抽穗开花期冬小麦对于强光和高温的适应能力并且可以提升冬小麦利用弱光的能力，暗呼吸速率的下降可以保证较快的干物质累积。因此，微咸水灌溉并未对冬小麦抽穗开花期叶片光合作用产生负面影响，反而一定程度上促进了冬小麦利用光能的潜力。

摘要:本文考虑温室环境的时空变异特性，通过构建温室建筑计算流体力学（CFD）模型，结合带精英策略的非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ），建立C++-Fluent联合优化框架，实现温室环境因子的多目标、高效率优化。CFD温室模型在江苏省镇江市的一处温室进行实地验证；迭代优化算法由C++实现并通过超级计算机提高计算效率；优化目标包括作物区域温度场、二氧化碳浓度分布以及控制温室风机能耗。研究结果表明，CFD温度场和速度场与监测点实验值吻合度高，平均相对误差分别为4.9%和7.05%；为获得某场景下作物生长温度场、二氧化碳浓度分布的最优值且维持温室风机的低能耗，温室湿帘入口温度为[296.6K，302K]，风机出口风速为[2.9m/s，5.5m/s]。此时作物区域的温度场、二氧化碳浓度分布及风机能耗均在最优范围，有助于提高作物产量，降低温室能耗；超级计算机Linux系统下开发的优化方案计算效率比个人计算机大幅提高，计算时长缩短约88.09%。本文所提策略充分考虑温室环境的时空变化特性，对温室内多环境因子实现多目标、高效率优化。

摘要:以甘氨酸钾（PG）富CO2溶液（富液）为对象，研究了采用膜空气吹扫技术将富液CO2再生与温室CO2气肥增施融合的可行性，并得出了设施番茄栽培的增施CO2方案。结果表明：在40~80℃时，PG富液初始CO2负荷越高，CO2再生程度越大，释放的CO2量越多，且在约60min时即可达到再生平衡。在可控参数的最佳条件下（气相流速6L/min、初始CO2负荷0.75mol/mol和再生时间60min），仅通过调节液相流速和再生温度即可控制膜空气吹扫再生的CO2产量。针对标准农业温室（600m3）内的设施番茄栽培，可采用两种CO2气肥增施方案：先将温室内CO2浓度迅速增施至最大浓度，随后根据植物光合情况随时补充；或是先计算番茄在某一段时间内所需的CO2总气量，然后以一定速率均匀地增施到温室中。与传统增施技术相比，富液再生增施CO2技术具有更低增施成本与生态环境敏感性，成本最高可降低约58.00%。对于1000m3/d沼气产量的生物天然气工程，以富液为载体时，仅需3个连栋温室即可完全消纳沼气提纯中所需脱除的CO2。

摘要:针对目前红枣分级装置检测指标单一，难以实现外部品质综合判别的问题，设计了一款基于残差网络结合图像处理的干制哈密大枣外部品质检测系统。首先，通过深度学习图像分类实现裂纹、鸟啄和霉变缺陷检测，为克服当前残差网络计算量大、复杂度高以及信息丢失的问题，提出了一种改进深度残差网络图像分类方法；其次，根据尺寸与纹理数量的等级差异性，提出了一种阈值检测方法，通过提取干制哈密大枣图像面积、周长、拟合圆半径及纹理数量特征，实现尺寸及褶皱检测。试验结果表明缺陷识别模型和尺寸、褶皱检测模型测试准确率分别达到97.25%、93.75%和93.75%。综合缺陷、尺寸和褶皱3种外部品质指标，通过在线采集图像验证系统测试，外部品质综合检测准确率为93.13%，可初步满足干制哈密大枣品质在线检测装备的生产需求。

摘要:准确预测剩余货架期是降低苹果过长贮藏风险的有效途径，目前基于传统动力学模型的预测准确度较低,提出一种基于生成式对抗网络（GAN）改进的反向传播人工神经网络（BP-ANN）苹果货架期预测方法。以0、5、15、25℃下贮藏的“富士”苹果为研究对象，获取果实的12个理化品质指标随贮藏时间变化的取值；分别采用2种特征选择方法对品质指标进行排序，依次累加排序为1~12的品质指标结合贮藏温度作为BP-ANN的输入层变量。通过GAN扩大BP-ANN的训练集样本数量，建立“富士”苹果货架期的 GAN-BP-ANN和BP-ANN预测模型。试验结果表明，经过GAN可生成与真实数据分布范围一致的数据集，以真实和生成数据集共同作为训练集构建的GAN-BP-ANN模型其验证集准确度总体高于BP-ANN模型；以稀疏主成分分析(SPCA) 选取得到的前1、2、6个品质指标，结合贮藏温度分别作为GAN-BP-ANN模型的输入层对货架期进行预测，其平均相对误差均在0.070以内，决定系数均在0.988以上。

摘要:机器视觉因具有检测速度快、稳定性高及成本低等优点，已发展成为禽蛋无损检测领域主流检测手段。使用该技术对禽蛋进行无损检测时，需要依赖大量禽蛋图像作为数据支撑才能取得较好的检测效果。由于养殖安全等限制，禽蛋图像数据的采集成本较高，针对该问题，提出了一种适应于小样本禽蛋图像检测的原型网络（Prototypical network）。该网络利用引入注意力机制的逆残差结构搭建的卷积神经网络将不同类别的禽蛋图像映射至嵌入空间，并利用欧氏距离度量测试禽蛋图像在嵌入空间的类别，从而完成禽蛋图像的分类。本文利用该网络分别验证了小样本条件下受精蛋与无精蛋、双黄蛋与单黄蛋及裂纹蛋与正常蛋的分类检测效果，其检测精度分别为95%、98%、88%。试验结果表明本文方法能够有效地解决禽蛋图像检测中样本不足的问题，为禽蛋图像无损检测研究提供了新的思路。

摘要:针对丘陵地区甘蔗转运车在田间作业操作难、转运过程易发生侧翻事故等问题，设计了一种剪叉式甘蔗转运车调平控制系统。通过搭建甘蔗转运车试验平台，基于状态测量单元、单片机嵌入式系统、液压系统，实现甘蔗在转运前车身姿态自动调平功能；保持车身状态处于安全范围内，对车厢进行提升、翻转等控制，完成甘蔗转运过程所需动作。为研究影响车身稳定的因素，在试验平台负载质量120kg工况下，分别选取车身侧向角为0°、2°、4°、6°、8°，支撑结构侧向跨距为490、650、730mm的状态参数进行负载作业临界试验。并采用“追逐式”调平策略进行自动调平试验，验证系统平稳控制的可靠性。结果表明:车身侧向角和底盘支撑结构跨距对其稳定性具有显著影响，730mm为支撑结构最佳侧向跨距；支撑结构侧向跨距490mm且车身初始侧向角6°时为危险临界状态，甘蔗转运过程存在较大安全隐患。设计的调平控制系统在20s内调平，精度可达到0.3°；当车身通过调平安全检测后，可在35s内平稳完成车厢提升转运等卸蔗动作，满足60s内完成安全转运卸蔗的设计要求，提高了丘陵地区甘蔗转运车作业的安全性和工作效率。

摘要:针对农田铺管装备采用传统激光高程控制技术控制精度低、适应性差的问题，设计了基于载波相位实时动态差分北斗卫星定位系统(RTK-BDS)的无沟铺管机高程控制系统。该系统以RTK-BDS为核心，以V型犁式无沟铺管机为作业对象，采用多模型UKF多传感器信息融合算法获取高精度海拔高度信息；利用多模态模糊PID算法控制高程油缸，从而满足犁头按照指定坡降指标工作的需求。田间试验表明，多模型UKF算法较无迹卡尔曼滤波(UKF)、粒子滤波的滤波效果更好，其波动幅度降低至0.885cm，均方差降低至0.040cm，多点相对误差在±0.2cm之内；不同坡降高程控制的控制误差均在±2cm之内，平均误差小于1cm，满足无沟铺管机的作业需求。

摘要:针对2-UPR-PRU两转一移三自由度并联机构，采用螺旋理论和应变能方法对其进行系统的静刚度模型建立与性能分析。基于闭环矢量法建立2-UPR-PRU并联机构的运动学逆解模型。考虑分支杆件的柔性，采用螺旋理论和应变能方法推导2-UPR-PRU并联机构各分支的刚度矩阵，结合变形协调方程构建2-UPR-PRU并联机构的整体刚度矩阵，得到外载作用下机构在不同位型的变形情况和整体柔度矩阵，并通过ANSYS软件进行数值仿真验证。基于静刚度模型分析2-UPR-PRU并联机构的虚功刚度指标，获得2-UPR-PRU并联机构在不同外载和操作高度情况下的静刚度性能分布图谱。研究结果对于设计样机、提高机构的控制精度方面有重要的参考价值。

摘要:并联机器人具有高速、高刚度和大负载等明显优势，被广泛应用到农业和工业领域，但多关节导致该类机器人控制精度不高。针对大空间运动3-RRRU并联机器人的运动学建模和误差标定方法展开了系统、深入研究。综合应用DH法和空间矢量法建立了机器人的运动学模型，在此基础上，借助偏微分理论推导并建立机器人的误差模型；应用激光跟踪仪进行不同轨迹下机器人的空间位置数据采集，对一般遗传算法进行改进，以等步距搜索策略实现主要遗传算子的优化，并通过全局数值寻优获取机器人的误差补偿数据，完成标定和补偿工作。实验表明：基于直线标定方式，补偿后直线轨迹跟踪误差控制在0.14～1.34mm，但不适用于曲线轨迹补偿，其实测补偿后的最大误差高达5.08mm。曲线轨迹标定精度高于直线轨迹标定，补偿后将直线和曲线两种路径下的最大误差分别降低至1.18mm和1.56mm。该标定方法自动化程度高，适用于含有大量关节并联机器人的误差标定工作。

摘要:提出一种冗余驱动的三平动并联机构。利用李群理论和修正的Grübler-Kutzbach公式对机构的输出自由度进行了分析。建立机构的位置方程，得到位置逆解和正解表达式，分析机构的运动部分解耦特性。推导机构的雅可比矩阵，并进行奇异分析。分析机构的工作空间。采用螺旋理论和虚功原理，建立机构的动力学模型，得到驱动力的优化分配，驱动力理论分析与仿真计算结果最大偏差为0.6%。建立机构的运动学评价指标和动力学评价指标，并研究尺度参数与机构性能间的映射关系。基于性能图谱对机构的尺度参数进行优化，提高其综合性能。

摘要:针对农机模型参数化设计过程中涉及参数传递困难、关联性差，对设计人员的专业素质要求高等问题，构建了一套模型参数化设计交互式创建系统。该系统运用知识元设计的理念，通过人机交互式的方法创建设计知识，实现模型的个性化设计与参数化建模。采用Visual Studio平台下的VB.NET为开发语言，结合SolidWorks的二次开发技术与MySQL数据库管理实现模型参数化设计的资源化封装，以弱化专业背景知识的限制。以谷物收获机械的切割装置为测试对象，分析零件之间的参数关系，明确参数设计规则，通过模型预处理标记设计参数，循环遍历模型数据集提取参数基本信息，建立人机交互操作界面，按照参数分类的要求完成设计参数定量、定性的知识信息表达。实例分析证明了该系统的可行性与有效性，并且易于理解和应用，可为农机装备的设计重用技术提供技术支持。