摘要:在农林病虫害防治中，化学方法仍占主导地位，化学农药施用不当会引起农药浪费、环境污染和农药残留等问题。为此，本文阐述了国内外对农药雾化、在线混药、可变量控制、仿形喷雾、雾滴飘移控制、静电喷雾、智能对靶喷雾集成等关键技术的研究概况；综述了防飘移喷雾机、仿形喷雾机、喷杆喷雾机、杂草防除机械、果园喷雾机、智能喷雾机等6类典型地面植保机械的发展概况，以及包括植保无人机及其关键部件在内的典型航空植保机械的研究发展水平；提出了环境友好型农药喷施机械“绿色环保、精确高效”的研究理念，以及开展植保机器人与专用植保机械（植保机器人及其阵列、专用植保机械）研发、航空施药机具与植保无人机研究、智能物联农药喷雾系统（病虫草害靶标智能监测识别与防治预警系统、无线物联智能植保信息传输系统、立体智能协同农药喷雾系统）研究和植保机械关键技术（新型喷头及在线混药、智能化载运平台）研究等总体发展建议。

摘要:针对玉米精密播种粒距偏差导致播量分布不均匀的问题，设计了玉米精密播种粒距在线监测与漏播预警系统。该系统主要由车载计算机、排种监测ECU及相关传感器组成，设计了上位机监测软件和基于移动平均粒距在线监测的下位机程序，通过监测玉米精密播种作业过程中的粒距及其误差，完成漏播预警。首先，设计并进行了排种计数监测精度试验，结果表明，在模拟车速3~12km/h范围内，以1km/h递增变化的10个车速下，系统对指夹式排种器和气吸式排种器的排种计数监测平均准确率分别为99.12%、99.71%，标准差分别为0.52%、0.44%，总体排种计数监测误差平均值小于1%。其次，基于高速摄像的播种粒距测量试验台进行了实验室环境下的粒距监测精度试验，采用指夹式排种器进行排种，目标粒距为25cm，在车速3~12km/h范围内，以1km/h为间隔的10个车速下，系统对粒距监测误差绝对值的平均值为2.34cm，标准差为2.56cm。针对试验结果存在较多的随机异常点问题，采用移动平均滤波对监测粒距进行分析，得出粒距监测误差绝对值的平均值为0.79cm，标准差为0.62cm，单车速下对应的粒距监测误差绝对值的平均值最大为1.69cm，标准差为0.23cm，经移动平均滤波处理后，粒距误差异常点明显减少，系统粒距监测误差小于2.00cm。最后，基于气吸式玉米精密播种机设计了试验样机，设置播种车速为5.49、8.49km/h，目标粒距为25cm，进行了田间播种粒距监测精度试验，分别采集350个连续的出苗粒距进行对比分析，结果表明，与出苗粒距移动平均值相比，系统粒距监测误差的平均值分别为1.84、2.22cm，标准差分别为1.61、2.13cm，粒距监测值曲线与出苗粒距移动平均值曲线的变化趋势基本相同。

摘要:针对免耕播种机在进行玉米秸秆全量粉碎还田作业时，清秸防堵装置存在清秸幅宽、秸秆抛掷距离不合理和幅宽稳定性差等问题，设计了一种幅宽自动控制的清秸防堵装置。建立清秸幅宽数学模型，确定影响作业幅宽和漏清区域的主要工作参数和各参数的取值范围；运用S型压力传感器和电动直线推杆协同作用设计幅宽自动控制系统；通过正交试验设计和EDEM离散元仿真试验确定清秸盘的最优工作参数组合，并进行田间试验，验证自动控制系统和装置的作业性能。结果表明，影响星齿凹盘式清秸防堵装置作业幅宽和漏清区域的主要工作参数为清秸盘间距、工作偏角和工作倾角，通过仿真试验得到最优参数组合为90mm、30°和15°；自动控制系统通过监测清秸盘对地压力实时调节其入土深度，从而调控其作业幅宽，可有效提高幅宽稳定性。田间试验表明，该装置苗带清秸率、秸秆横向移动最大距离和幅宽稳定性系数分别为92.3%、40.2mm和92.1%，满足免耕播种作业农艺和技术要求。

摘要:针对我国东北地区在秸秆全量还田条件下进行玉米免耕播种作业时，种带清茬率低、播种后秸秆在风力作用下被吹回清理后的播种带，从而造成秸秆回垄的问题，设计一种侧置切刀与拨茬齿盘组合式清茬装置。通过对清茬装置的切茬性能进行分析，确定了切茬圆盘类型、尺寸及安装参数；对拨茬过程中种带秸秆及表土在拨茬齿盘作用下的运动轨迹进行分析，得出影响清茬率及秸秆回垄的拨茬齿盘主要参数为：回转半径、曲率半径、拨齿长度。以种带清茬率与秸秆压土量为试验指标，采用离散元软件EDEM进行二次旋转正交组合仿真试验，确定了拨茬齿盘的最优参数组合为：回转半径163mm、曲率半径350mm、拨齿长度52mm。采用最佳参数组合进行田间验证试验，结果表明，在20cm清茬宽度下，种带清茬率与秸秆压土量分别为91.4%和5833cm3/m2，与仿真结果基本一致，作业后行间秸秆被种带表土覆盖，且未出现秸秆回垄现象，满足免耕播种作业农艺和技术要求。

摘要:针对2BMFJ型原茬地免耕覆秸精量播种机宽幅作业时玉米碎秸多级横向运移过程滞留，影响播种区间清秸率，导致机具工作质量和作业效率降低的问题，通过分析玉米碎秸单级抛撒运动规律，设计了玉米碎秸横向运移整流装置，确定了影响整流装置工作性能的关键结构参数。采用二次回归正交旋转中心组合试验方法，基于EDEM软件在构建的玉米碎秸横向运移整流装置试验平台上，以进入角、整流包角、整流半径为试验因素，以清秸率、行间清秸变异系数为性能评价指标进行了虚拟仿真参数组合优化试验。结果表明：各因素对性能评价指标均具有显著影响，对清秸率影响主次顺序为整流包角、整流半径、进入角，对行间清秸变异系数影响主次顺序为进入角、整流半径、整流包角；最优参数组合为进入角61°、整流包角104°、整流半径424mm，此时清秸率为93%，行间清秸变异系数为93.5%。在最优参数组合下进行整流装置田间验证试验，结果表明，清秸率为93.5%，行间清秸变异系数为93.7%，与虚拟仿真试验结果基本吻合。

摘要:为提高筑埂作业效率、减轻劳动强度，解决水田双向修筑埂机在切换作业方式过程中因手动控制精度不高、摆动较大而导致回转不平稳及无法自动锁定的问题，设计了一种可使旋耕和镇压部件回转调节自动锁定的装置。阐述了整体结构及工作原理，建立回转调节自动锁定装置的模型，通过运动学及动力学分析，获得了回转过程的角加速度范围为0.038~0.154rad/s2，确定所需电动推杆电动机的额定输出扭矩为1.64~6.71N·m。通过对电动推杆运动速度的求解，得到电动推杆伸长速度与回转时间的关系曲线，并据此进行控制系统设计，实现了通过手机控制自动转向、解锁及接收反馈信息的功能。对锁销进行受力分析，得到锁销受到的最大阻力为18470N，确定锁销的直径为10mm。进行回转性能试验，记录一个回转周期内链传动箱的回转调节状态，并与理论运动状态进行对比，结果表明：整个回转周期的均方误差为1.0（°）2，回转调节过程与理想运动过程较为吻合，控制系统精度较高；水田双向修筑埂机田间作业所修筑田埂的埂顶与埂两侧坚实度为1180、2050kPa，回转调节自动锁定装置锁定牢靠，不影响田间正常筑埂作业。

摘要:水田搅浆是基于稻作制度的独立机械化作业环节，搅浆刀是进行搅浆农艺处理的专用刀具，但目前缺乏针对搅浆的农艺界定及搅浆刀专用设计参数研究。本文利用逆向工程技术获取搅浆刀的关键几何参数，并对搅浆作业和搅浆刀的设计方法进行定义。通过与常规旋耕刀（R245）进行分析对比提出搅浆刀的专用设计参数，进而通过田间试验进一步探讨搅浆刀的设计方法。结果表明，搅浆刀的楔面入土效应是保障其水田搅浆性能的关键，该效应所对应的搅浆刀设计参数被定义为侧切刃楔角，侧切刃楔角与侧切刃刀面宽度2个关键设计参数决定了搅浆刀入土过程的侧向搅浆作业强度。与R245旋耕刀相比，侧切刃楔角是搅浆刀设计的显著特点，搅浆刀的侧切刃静态楔角高于动态楔角，而R245的侧切刀面是一平直刀面（楔角为0°），在正切刃区域，搅浆刀与旋耕刀的楔角变化基本〖JP3〗一致。基于田间土壤条件的原位台架试验进一步证明了搅浆刀专用设计参数对保障起浆、水田埋草等性能的优越性。

摘要:在玉米秸秆还田条件下，为了提高深松作业破茬比率，降低土壤扰动与能耗，以物料（土壤、秸秆和根茬）特性、滑切原理和离散元（EDEM）仿真分析深松铲对土壤的作用为依据，设计了交互式分层深松铲。首先，根据物料特性与滑切原理得到前铲结构参数；然后，以前铲仿真过程中回流土壤最大加速度的位置和方向为依据，设计与回流土壤形成滑切交互作用的后铲交互段铲柄，同时设计后铲上下段铲柄，得到后铲结构参数；最后，结合前铲运动速度与土壤颗粒回流至最大加速度的时间确定前后铲处于滑切交互时的间距。将交互式分层深松铲与前铲仿真过程中所选土壤颗粒最大加速度的方向进行对比，验证了设计思路的合理性。离散元仿真对比试验表明，交互式分层深松铲可有效降低土壤扰动；比普通分层深松铲、圆弧型单铲对根茬的平均作用力分别提高了22.14%、26.98%；比非交互式分层深松铲、普通分层深松铲、圆弧型单铲的平均阻力分别减小了14.25%、26.02%、8.71%。交互式分层深松铲破茬比率高、土壤扰动小、能耗低，满足深松作业的要求。

摘要:针对水稻穗肥撒施效率和机械化程度低的问题，为提高无人机撒肥均匀性，基于多旋翼无人机平台设计了一种水稻撒肥系统，确定了离心盘、流量调节装置等主要结构参数，同时应用EDEM软件仿真分析了离心盘转速、落入位置角、肥料流量、无人机飞行速度和飞行姿态对肥料分布的影响。试验表明：肥料分布呈同心圆时，撒肥有利于幅宽边界确定；幅宽随着离心盘转速的增加而增大，肥料分布峰值随流量增大由左侧逐渐变为右侧；撒肥均匀性随流量增加呈先增、后减的趋势，无人机俯仰角与横滚倾斜角对肥料分布均有影响，俯仰造成肥料向中部堆积，横滚使肥料向单侧堆积。肥料流量、无人机飞行速度和离心盘转速与落入位置角均存在交互作用，对撒肥均匀性有显著影响。当落入位置角为40°、离心盘转速为1100r/min、肥料流量为3460颗/s、飞行速度为5m/s时，撒肥性能最佳，此时变异系数为8.86%。田间试验结果表明，无人机施肥效率约为人工施肥的12.5倍。本研究为水稻穗肥的机械化施用提供了解决方案，可为水稻穗肥的无人机撒肥系统设计提供参考。

摘要:为了实现变量施肥过程中多种固体肥的实时自动配比、提高施肥控制系统的排肥量控制准确率，采用增量式PID闭环控制算法设计基于测土配方的多种固体肥精确施肥控制系统及与之配套的施肥装置，实现了氮、磷、钾3种固体肥的适时快速响应和实时精量施入。施肥控制系统主要包括主-从控制器模块、处方图模块、北斗卫星定位模块、测速模块、人机交互模块、施控电机模块和施肥量监测模块等。主控制器主要完成人机交互指令接收、北斗卫星定位信息获取、处方图施肥量查询、车速和施控电机的工作状态监测、从控制器工作指令下达等任务，人机交互模块实现主控制器和手机APP的通信；从控制器主要实现主控制器指令接收和施控电机工作控制。根据播种环节普遍采用中小型播种机的实际情况，模拟播种施肥机具行进速度为3.5~6.5km/h，进行了实验室单一肥料排肥试验，试验表明，控制系统最大响应时间1.85s，平均响应时间1.45s。在设定施肥量50、100、200、300kg/hm2下，模拟行进速度为4、5、6km/h时，控制系统的排肥量准确率达97.16%，监测准确率98.56%。进行了田间试验，制作了哈尔滨市双城区东海村测土配方施肥的处方图，在车速为4、5、6km/h时，尿素、磷酸二铵、硫酸钾的排肥量准确率分别达97.22%、98.60%和97.73%，满足精确施肥系统的施肥精度要求。

摘要:针对我国豌豆收获缺少适合机具的现状，为实现豌豆作物机械化收获，设计了4SZ-1.2型豌豆割晒机。首先，深入了解我国豌豆种植制度现状和豌豆收获技术要求，分析了机械收获作业过程中容易出现的切割困难、输送堵塞、铺放缠绕等问题，设计的4SZ-1.2型豌豆割晒机主要由切割装置、防缠绕拨禾装置和输送铺放装置组成，能够有效实现豌豆作物的切割、输送和铺放作业；然后，利用二次回归正交旋转试验进行分析，确定了最优的参数组合为前进速度1.03m/s、割刀速度1.19m/s、输送速度1.22m/s、拨禾轮转速45.97r/min；最后，进行了田间试验验证，结果表明，割晒机作业条铺整齐、割茬统一，漏割率为4.78%，收获损失率为4.96%，作业效率为0.185hm2/h，能够满足豌豆收获要求。

摘要:针对缺少适合家庭农户使用的王草专用铡切打浆机械问题，设计了一种小型组合式王草铡切打浆机，该机通过更换部件可进行王草的铡切、打浆加工。在现有研究的基础上，分析了轻简化王草铡切和打浆工艺，设计优化了喂入装置、铡切动刀和抛送板等关键部件；利用ANSYS/LSDYNA软件对铡切机构切割过程进行计算机仿真，通过正交试验确定影响切割功耗的主次因素依次为切刀类型、动定刀间隙、定刀高度，最优水平组合为：铡切机构选取缺口圆弧切刀、动定刀间隙2mm、定刀高度23mm；通过试制试验样机，并进行王草打浆优化试验，确定打浆工艺最佳结构及工作参数为：主轴转速1400r/min、王草破碎方式采用标准锤片与齿板破碎式、浆料排料方式采用圆孔凹板式。在试验的基础上对小型王草铡切打浆机进行改进，改进后的整机性能试验表明，王草铡切的纯工作时间生产率为545kg/h，标准草长率为86%，打浆纯工作时间生产率为150kg/h，浆料中长草质量分数为9.1%。

摘要:为了提升秸秆粉料致密成型过程中离散元仿真所需参数的准确性，以玉米秸秆粉料为研究对象，利用EDEM软件中的Hertz-Mindlin with JKR粘结接触模型进行玉米秸秆粉料致密成型离散元仿真模型参数标定研究。首先，以接触参数的物理试验结果作为仿真参数选择依据，应用Plackett-Burman试验对初始参数进行筛选，方差分析结果表明，玉米秸秆粉料间滚动摩擦因数、粉料与不锈钢板间静摩擦因数以及JKR表面能对堆积角影响显著；其次，以堆积角为评价指标，应用Box-Behnken试验建立了堆积角与3个显著性参数的二次多项式回归模型，以物理试验得到的实际堆积角42.60°为目标值，对显著性参数进行寻优，得到最优组合为：秸秆粉料-粉料滚动摩擦因数为0.05、秸秆粉料-不锈钢板静摩擦因数为0.47、JKR表面能为0.05J/m2;最后，在标定的参数下进行堆积角和模孔压缩试验对比，结果表明，仿真堆积角与实测堆积角相对误差为0.68%，仿真与实际试验压缩位移相对误差为0.98%，通过对比分析两次试验中秸秆粉料模孔压缩位移变化曲线的拟合情况，得出两曲线间的决定系数R2为0.9627，说明所得相关参数可用于秸秆粉料致密成型离散元仿真。

摘要:针对甘薯人工削皮劳动强度大、效率低，传统去皮方式污染严重等问题，基于甘薯的物理特征，设计了一种柔性自适应仿形甘薯削皮机。为确保甘薯削皮厚度的一致性与削皮作业的稳定性，首先对甘薯削皮过程进行理论分析，确定了影响仿形削皮性能的关键部件结构参数及取值范围，以仿形限位球半径、仿形力、电缸与卡爪转速比为试验因素，以甘薯削皮厚度均匀性为响应值，利用Design-Expert 8.0.6软件采用BBD法设计三因素三水平试验，建立了各因素与甘薯削皮厚度均匀性的回归数学模型，分析了影响削皮性能的主要原因。结果表明，各因素对甘薯削皮厚度均匀性影响的主次顺序为：仿形力、仿形限位球半径、电缸与卡爪转速比；最佳参数组合为仿形力68.1N、仿形限位球半径28.1mm、电缸与卡爪转速比0.95。甘薯削皮性能验证试验表明，在优化后的工作参数下，该甘薯削皮机削皮效果较好，平均每个甘薯削皮时间为10s，工作效率达360个/h，满足甘薯削皮的工业化加工需求。

摘要:针对联合收获机稻谷含水率实时检测过程中因样本含杂率高而导致精度和稳定性差的问题，搭建了兼具二次筛分除杂功能的稻谷实时采样台架，基于采样台架采用电容法设计了联合收获机稻谷含水率在线检测系统。设计了检测系统硬件电路，开发了上位机监控界面，实现了上位机和下位机之间的通信。分析了温度和含杂率变化对电容差值的影响规律，进行了采样台架性能试验，建立了电容差值、温度和稻谷含水率输出的关系模型，其二阶模型决定系数为0.9866，并对模型进行了验证。结果表明：采样台架筛分后的稻谷含杂率均小于1.2%；室内试验时，检测系统最大误差为0.42%，平均误差为0.22%，检测装置平均相对误差不大于1.25%；田间试验时，检测装置相对误差小于3%，有效提高了在线检测精度。本研究可为稻谷含水率的在线获取提供参考。

摘要:针对我国玉米种子人工分选效率低、错分率高、缺少自动检测分选装置等问题，设计了一种玉米种子实时检测分选装置。该装置由进料单元、检测单元、分选单元和控制系统组成。下位机采用MSP430，与上位机实时通信，并控制分选执行机构，上位机采用Matlab 2014b软件对玉米种子图像进行实时处理，并输出识别结果。为了便于采集玉米种子图像，设计了种子分离机构。根据霉变玉米种子与正常玉米种子表面颜色的差异，设计了一种基于HSV颜色空间划分的玉米种子识别算法，并提出了一种玉米种子排序策略，实现了玉米种子的精确分选。该装置对单幅图像的采集和处理时间约为0.7s，分选速率最高为680粒/min，霉变玉米种子识别准确率为100%，裝置总体分选准确率不低于94%。该装置实现了从玉米种子进料到分选的全自动化，能够对霉变玉米种子进行实时检测和分选。

摘要:通过无人机搭载多光谱相机，对不同水分亏缺条件下冬小麦多个生育期进行遥感监测，采用不同种类多光谱植被指数表征冬小麦的生长特征，分析了植被指数与冬小麦产量的相关关系，并利用多时相植被指数构建产量估测数据集，采用偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林回归3种机器学习算法进行冬小麦产量估测。结果表明，随着冬小麦的生长，多个植被指数与产量的相关性不断增强，灌浆末期相关系数达到0.7，植被指数与产量的线性回归决定系数也达到最大。多时相植被指数反映了冬小麦生长的变化特征，进一步提高了冬小麦产量估测精度，采用开花期和灌浆初期的多时相植被指数进行估产比采用单个生育期的植被指数估测产量的精度高，采用偏最小二乘回归模型的估测精度R2提高约0.021，支持向量机回归模型R2提高约0.015，随机森林回归模型R2提高约0.051。采用灌浆末期的多时相植被指数，3种模型均有较高的估测精度，偏最小二乘回归模型估测精度最高时的R2、RMSE分别为0.459、1822.746kg/hm2，支持向量机回归模型估测精度最高时的R2、RMSE分别为0.540、1676.520kg/hm2，随机森林回归模型估测精度最高时的R2、RMSE分别为0.560、1633.896kg/hm2，本文数据集训练的随机森林回归模型估测精度最高，且稳定性更好。

摘要:为了提高河北省中部平原夏玉米的估产精度和进一步验证粒子滤波同化算法对农业作物估产的适用性，采用粒子滤波算法同化CERES-Maize模型模拟和MODIS数据反演的叶面积指数（Leaf area index，LAI）、条件植被温度指数（Vegetation temperature condition index， VTCI），应用随机森林回归算法确定夏玉米不同生育时期LAI和VTCI的权重，构建单产估测模型。结果表明，无论是单点尺度还是区域尺度，同化的LAI和VTCI均能较好地响应外部观测数据，同化LAI可减缓CERES-Maize模型模拟LAI的剧烈变化；同化VTCI结合模型模拟和遥感观测，更能反映夏玉米对水分胁迫的敏感性。利用2015年河北省中部平原各县（区）夏玉米产量对较优估产模型进行精度验证，结果表明，同化前后夏玉米产量模拟结果与统计产量间的归一化均方根误差由12.71%下降到10.50%，平均相对误差由12.57%下降到8.43%，说明基于同化LAI和VTCI构建的双参数单产估产模型可用于区域夏玉米单产估测。

摘要:甜菜株高可用于估算根系生物量、指示水分胁迫，还可作为甜菜氮含量和产量的有效指示因子，是育种者和农田管理者评估大田甜菜生长状态的重要参数。本研究以186个不同基因型的大田甜菜为研究对象，探究无人机分别搭载可见光（RGB）相机与激光雷达（LiDAR）系统对大田作物株高估算的精度差异，并与田间测定值进行比较。结果表明，基于无人机LiDAR系统估算的株高与实测值的相关性高于无人机搭载RGB相机估测的相关性。进一步对点云进行分层分析，比较点云在冠层内分布的差异，结果表明，对于作物生长后期群体冠层封闭时，无人机LiDAR系统相较于无人机搭载RGB相机系统能重建更为完整的冠层三维结构。

摘要:为精准获取农田作物种植分布信息以满足农业精细化管理需求，基于DeepLab V3+深度语义分割网络提出了一种面向无人机多光谱遥感影像的农田作物分类方法。通过修改输入层结构、融合多光谱信息和植被指数先验信息、并采用Swish激活函数优化模型，使网络在响应值为负时仍能反向传播。基于2018—2019年连续2年内蒙古自治区河套灌区沙壕渠灌域的无人机多光谱遥感影像，在2018年数据集上构建并训练模型，在2019年数据集上测试模型的泛化性能。结果表明，改进的DeepLab V3+模型平均像素精度和平均交并比分别为93.06%和87.12%，比基于人工特征的支持向量机（Support vector machine, SVM）方法分别提高了17.75、20.8个百分点，比DeepLab V3+模型分别提高了2.56、2.85个百分点，获得了最佳的分类性能，且具有较快的预测速度。采用本文方法能够从农田作物遥感影像中学习到表达力更强的语义特征，从而获得准确的作物分类结果，为利用无人机遥感影像解译农田类型提供了一种新的方法。

摘要:为研究光谱对冬小麦植株组分含水率的估测能力，分析小波技术对光谱信息的分离规律，以冬小麦冠层光谱数据与相应的冬小麦植株叶片、茎秆、麦穗含水率的测定值为数据源，先采用小波技术分离冬小麦冠层光谱信息，再将分离的光谱信息与冬小麦各植株组分的含水率进行相关性分析，并提取敏感波段；最后利用偏最小二乘算法构建冬小麦植株组分含水率的估测模型，并进行了验证与评价。研究表明：经小波技术分解后，冬小麦冠层光谱内的吸收特征逐分解水平分离至高频信息内，且各分解水平所代表的吸收特征按强度依次分布于高频信息的分解水平H1~H10内；冬小麦麦穗含水率估测模型的精度与稳定性较强，茎秆次之，叶片稳定性最差，说明扬花期后的冬小麦水分供给已不再适合只采用叶片含水率进行评定，应增加或替换检测指标。

摘要:为快速准确检测植物体叶绿素含量，提出一种基于MMD迁移的光学特性参数反演方法。以绿萝叶片为研究对象，仿真光子在基于蒙特卡洛方法的单层平板模型上的运动轨迹，获得12000幅绿萝叶片仿真光亮度分布图，利用卷积神经网络对模拟光谱数据进行训练，得到预训练模型；基于预训练模型进行迁移学习，在少量实测绿萝叶片光谱数据上对模型进行微调，进行绿萝光学参数反演，得到吸收系数μa反演准确率为84.83%、散射系数μs反演准确率为83.33%；在此基础上引入最大均值差异方法，提升迁移效果。结果表明，与普通的模型迁移方法相比，基于MMD迁移的方法具有更好的反演效果，吸收系数μa反演准确率为87.55%，散射系数μs反演准确率为86.67%。利用MMD迁移得到的全连接层特征建立叶绿素回归模型的决定系数R2为0.9310，分别比直接使用光学参数和光谱图像建立的模型决定系数R2高0.0468和0.0620。研究表明，基于光学特性参数反演方法可以为叶绿素含量无损估测研究提供参考。

摘要:为解决田间环境复杂背景下病害识别困难、识别模型应用率低的问题，提出了一种基于改进卷积神经网络的玉米病害识别方法，探讨了数据集的品质对建立模型性能的影响。利用复杂背景下的玉米病害图像进行数据增强、背景去除、图像细分割和归一化等处理，设计了具有5层卷积、4层池化和2个全连接层的卷积神经网络结构，利用L2正则化和Dropout策略优化网络，对复杂背景下的玉米9种病害进行识别训练和测试，优化后的CNN模型平均识别精度为97.10%，比未优化的网络模型提高9.02个百分点。利用不同大小、不同品质的数据集对优选网络进行训练和测试，数据增强后比原始样本平均识别精度提高了28.17个百分点；将复杂背景去除后，模型性能进一步提升，识别精度达到97.96%；对数据集进行细分割处理后，平均识别精度为99.12%，表明卷积神经网络需要大量的训练数据，且数据集需有一定的代表性和品质。开发了基于移动端的玉米田间病害识别系统，系统测试结果表明，平均识别准确率为83.33%，系统能够实现田间复杂环境下的玉米病害识别。

摘要:以黑龙江省讷河市采集的80份黑土样品和高光谱实测数据为数据源，对黑土中铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）重金属元素的光谱反射率及其特征变化进行研究，分析了光谱反射率、光谱反射率一阶微分变换、光谱反射率连续统去除变换、光谱反射率连续统去除一阶微分变换与元素铜、锌、锰含量的相关性，并利用相关系数法提取敏感波段。利用核主成分分析（Kernel principal component analysis, KPCA）方法对高光谱敏感波段数据进行降维及特征提取，将特征信息作为极限学习机（Extreme learning machine, ELM）模型建模的样本数据，构建KPCA-ELM估测模型，进行黑土重金属含量的定量估算。结果表明：KPCA具有较强的非线性特征提取能力，可以有效地选择最佳变量集合，KPCA-ELM模型预测土壤元素含量效果理想，3种重金属元素含量估测的决定系数均达到0.6以上，其中，锌元素预测精度最高，决定系数和均方根误差分别为0.805和3.275mg/kg，比特征提取前模型预测精度优化了14.0%和18.5%，说明构建的KPCA-ELM模型是一种快速可行的重金属含量高光谱估测方法。

摘要:针对目前树冠提取中受背景影响和易出现过度分割的问题，首先，采用可见光差异植被指数和双边滤波对传统的单木树冠分割方法进行了改进；然后，以单木树冠为对象提取多维特征，并利用XGBoost算法进行特征重要性排序和特征选择；最后，使用随机森林、支持向量机、人工神经网络3种非参数分类器，设计了12种分类方案，进行了单木树种分类和精度评价。结果表明，改进的单木分割方法可以有效提高树冠提取精度，得到的树冠分割精度在80%以上；将LiDAR数据和航空正射影像相结合，采用XGBoost算法进行特征选择后，使用ANN分类器的分类方案精度最高，总体精度为86.19%，说明多源数据协同作用和特征选择可以提高树种分类精度，在单木尺度上ANN分类器对现有树种类型的分类能力最强。

摘要:针对电动无人机应用于农业遥感监测时受其续航时间限制的问题，从实际应用角度出发，设计了一种续航时间长、适用于农业遥感监测的翼身融合布局的轻型电动固定翼无人机。提出了翼身融合布局轻型固定翼无人机的总体设计方法，确定了轻型固定翼无人机的结构参数，建立了物理模型并对其参数进行了优化分析。通过计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)分析计算了翼身融合布局轻型固定翼无人机的气动性能，基于流固耦合模型动态分析了其飞行状态下的受力分布。结果表明，优化模型较初始设计模型的升阻比提高了2.6%，在迎角为6°、巡航速度为15.5m/s时，所设计的翼身融合布局轻型固定翼无人机机身压力分布合理，且拥有良好的气动特性。起飞质量为1.5kg时，无人机下表面压力最大，为143Pa，升力主要集中在机翼前缘部分，计算所得理论续航时间为65min，在巡航阶段最大变形量0.28838mm，符合飞行器工作条件，无人机结构和选用材料均满足设计和使用要求。本文设计的电动轻型固定翼农用遥感无人机在结构、材料和性能方面均适用于农业遥感监测。

摘要:针对现有方法无法实现奶牛热红外图像中眼温信息自动获取的问题，为实现奶牛眼温无接触、自动、高精确检测，提出了一种基于热红外成像技术与骨架树模型的奶牛眼温自动检测方法。首先，在获得奶牛侧面热红外图像的基础上，利用基于差距度量的阈值分割方法提取奶牛目标，对奶牛骨架进行精确提取，并构建了奶牛骨架树模型，在该模型上对奶牛头部区域进行准确定位；然后，根据头部轮廓的形状特征与眼睛几何位置特征，对奶牛眼睛区域中心点进行准确定位；最后，以眼睛中心点为圆心，以半径为20像素区域内的最高温度作为眼睛温度，对奶牛热红外图像中眼温进行自动检测。为验证本文方法的有效性，随机选取来自50头奶牛的100幅侧视热红外图像进行了试验，结果表明，采用本文方法检测结果的平均绝对误差为0.35℃、平均相对误差为0.38%，具有较高的精度。本研究可为奶牛体温非接触、自动化、高精度检测提供技术支撑。

摘要:针对猪舍环境下猪只饮食行为自动化检测程度较低的问题，提出了一种基于YOLOv4的猪只饮食行为检测模型。基于多时间段、多视角和不同程度遮挡的猪只饮食图像，建立了猪只饮食行为图像数据库，利用YOLOv4深度学习网络的深层次特征提取、高精度检测分类特性，对猪只饮食行为进行检测。结果表明，基于YOLOv4的猪只饮食行为检测模型在不同视角、不同遮挡程度以及不同光照下均能准确预测猪只的饮食行为，在测试集中平均检测精度（mAP）达到95.5%，分别高于YOLOv3、Tiny-YOLOv4模型2.8、3.6个百分点，比Faster R-CNN模型高1.5个百分点，比RetinaNet、SSD模型高5.9、5个百分点。本文方法可为智能养猪与科学管理提供技术支撑。

摘要:为解决文本特征提取不准确和因网络层次加深而导致模型分类性能变差等问题，提出基于深度卷积神经网络的水稻知识文本分类方法。针对水稻知识文本的特点，采用Word2Vec方法进行文本向量化处理，并与One-Hot、TF-IDF和Hashing方法进行对比分析，得出Word2Vec方法具有较高的分类精度，正确率为86.44%，能够有效解决文本向量表示稀疏和信息不完整等问题。通过调整残差网络（Residual network，ResNet）结构，分析残差模块结构和网络层次对分类网络的影响，构建了9种分类网络结构，测试结果表明，具有4层残差模块结构的网络具有较好的特征提取精度，Top-1准确率为99.79%。采用优选出的4层残差模块结构作为基本结构，使用胶囊网络（Capsule network，CapsNet）替代其池化层，设计了水稻知识文本分类模型。与FastText、BiLSTM、Atten-BiGRU、RCNN、DPCNN和TextCNN等6种文本分类模型的对比分析表明，本文设计的文本分类模型能够较好地对不同样本量和不同复杂程度的水稻知识文本进行精准分类，模型的精准率、召回率和F1值分别不小于95.17%、95.83%和95.50%，正确率为98.62%。本文模型能够实现准确、高效的水稻知识文本分类，满足实际应用需求。

摘要:以山东省132个县区为研究单元，构建耕地多功能评价指标体系，评价各县区耕地多功能时空差异，并运用耦合协调度及空间自相关模型对耕地功能耦合作用的时空特征进行分析。研究表明，2005—2015年，山东省耕地各单项功能时空格局变化差异明显，综合功能持续增长，以中值水平为主，农业生产和社会保障功能对耕地综合功能增长有较强的推动作用，景观格局和生态环境功能影响相对较小；研究期间，耕地多功能耦合协调度由拮抗阶段向磨合阶段逐步提高，地域差异较为明显，农业发展重点地区耦合协调度水平高于经济发展重点区域；耕地多功能耦合协调度具有较高的空间聚集性，但空间相关性逐渐降低，显著H-H区与显著L-L区空间聚集性较强，显著L-H区与显著H-L区数量较少，且分布零散，无明显规律。本研究可为耕地区域差异化治理、促进耕地多功能协调发展、提升耕地综合功能提供参考。

摘要:针对目前城市化进程中以中心城区为主的核心生态规划因忽视自然与城市之间的空间动态变化而导致城乡人居生态环境不协调的问题，以唐山市生态空间网络构建为出发点，基于形态学空间格局分析方法(MSPA)、最小累积阻力模型(MCR)对市域生态源地进行识别，提取生态源地间潜在生态廊道，结合重力模型定量分析廊道重要度，并构建唐山市生态空间网络。结果表明：生态源地提取与识别是城市生态网络构建的关键节点，通过识别市域生态源地共33642个，面积245674.52hm2，主要分布于北部山地保护区、中部林地生态保护区和南部湿地保护区，景观类型多为草地和林地，其次为水体；通过斑块重要指数等量化景观要素对生态空间的重要度，识别出30块重要生态源地作为生态廊道的关键节点；基于最小累积阻力和重力模型计算并构建潜在435条关键生态廊道，草地景观、林地景观和水体景观分别占总廊道的51.21%、30.74%和16.46%；源地间的生态作用力及廊道适宜性差异明显，源地14和17之间的相互作用力最大，为14562.77，源地2和21之间的相互作用力最小，为1.06；源地25（开平区陡河水库）和源地18（滦州市青龙山省级保护区）为南北生态流动的关键源地，在今后的工作中应重点保护和管理。本研究可为唐山市国土空间规划、生态空间构建和生态保护红线管控提供有效支撑，也为类似区域的生态保护管理和生态空间网络构建研究提供了参考。

摘要:为快速准确估算农田蒸散量，利用24个群集式蒸渗仪，在国家节水灌溉北京工程技术研究中心大兴节水灌溉试验站进行了两年的灌溉试验，获得冬小麦-夏玉米生育期的日内冠气温差和实际日蒸散量（ETa）等数据，对不同水分处理下的S-I蒸散量估算模型进行率定及验证，并分析模型特征参数a、b的变化规律及两者的差异。结果表明：冬小麦的S-I模型特征参数a在日间随时间变化先增大、后减小，在严重水分胁迫处理时a为负值、且数值较小，其余灌溉处理时参数a由正值逐渐变化至负值；不同灌水处理b均为负值，充分灌溉处理时b在日间随时间变化逐渐增大，严重水分胁迫处理时b相对较大，日间变化趋势不稳定。水分胁迫对夏玉米模型参数的影响程度低于冬小麦，特征参数a均为正值，参数b均为负值，且随时间变化逐渐增大；水分胁迫处理时b变化范围明显小于其他两个处理，干旱处理特征参数日间变化较大。冬小麦与夏玉米不同处理之间模型参数a、b变化差异较大，但冠层温度和空气温度差Tc-Ta与日蒸散量和日净辐射量差ETd-Rnd间拟合精度都在13:00时最高，此时充分灌溉冬小麦和夏玉米的模型参数a、b分别为1.082、-1.127和1.588、-1.363。利用率定的S-I模型计算冬小麦和夏玉米主要生育期ETd与实测ETa之间的决定系数R2均在0.7以上，均方根误差RMSE均小于0.89mm/d，一致性系数d均在0.9以上。尤其是充分灌溉处理的数据间R2和d均较高， RMSE小于其他处理，说明水分胁迫影响模型的估算精度，S-I模型能够更准确地估算水分胁迫较少农田的蒸散量。

摘要:基于遥感技术估算作物蒸散发（Evapotranspiration，ET）对农业用水效率评价和精量灌溉决策具有重要意义。结合Sentinel-2数据和农田连续地面观测资料，利用混合双源蒸散发模型（Hybrid dual-source scheme and trapezoid framework-based evapotranspiration model，HTEM）对宁夏回族自治区中卫市2019年两个试验田玉米主要生育期（5—8月）的蒸散发量进行估算，并用水量平衡法对遥感估算结果进行验证和评价。结果表明：Sentinel-2数据具有高时空分辨率，能够与研究区复杂的种植地块相匹配，减少了混合像元的数量；遥感反演参数与地面观测数据拟合度较高，研究区2019年遥感反演的玉米田净辐射量均方根误差为36.256W/m2。利用HTEM模型估算可得，主要生育期内研究区两个玉米试验田的日均实际蒸散发量分别为4.269mm/d和4.339mm/d，实际蒸散发总量分别为525.114mm和533.690mm，其中植被蒸腾量分别为363.483mm和358.196mm，生育初期主要以土壤蒸发形式消耗水分，随着作物的生长，在生育中后期主要以植被蒸腾的形式消耗水分。ET遥感反演结果与水量平衡结果之间差别不显著，两个观测点绝对误差分别为13.533mm和7.774mm。因此，结合地面连续观测系统和Sentinel-2数据估算研究区玉米生育阶段蒸散发量具有较高的精度，可为作物耗水规律研究及区域农业水管理提供技术支撑。

摘要:为探明施加生物炭对黑土坡耕地的持续影响，以东北黑土区1.5°、3°、5°的坡耕地田间径流小区为研究对象，对土壤结构及其养分进行为期4年的观测。于2016年试验开始前，按75t/hm2一次性施加玉米秸秆生物炭，各坡度均设置不施加生物炭的对照组，共计6个小区，后续年份不再施加生物炭。结果表明，单次施加生物炭能够提高土壤气相、液相比例，提高通气性和持水能力，改善土壤三相比例，较对照组土壤孔隙度提高2.83%~5.56%，土壤容重降低1.89%~3.62%。施炭后土壤中有机质、铵态氮、速效钾含量显著提高，分别提高9.54%~18.21%、21.35%~28.02%、11.99%~22.71%。各项指标均随着时间的推移有所降低。采用随机森林回归模型评估得出综合肥力等级指数，并拟合回归方程预测2020—2022年等级指数，比较肥力变化情况得出单次施用生物炭对培肥土壤作用的有效年限为6~7年。

摘要:为探索冬小麦最佳的水肥管理制度，采用田间试验方法，在低水I1（60%ETc，300.0mm）、中水I2(75%ETc，370.0mm)、高水I3(ETc，495.0mm）3种灌溉下，设置低氮N1（180.0kg/hm2）、中氮N2（255.0kg/hm2）、高氮N3（330.0kg/hm2）3种施氮水平，测定不同生育期小麦土壤含水率、地上干物质累积量与最终产量指标，并计算农田耗水量、水分利用效率、氮肥偏生产力、经济效益等指标，分析水肥耦合对各指标的影响。结果表明，灌溉量对农田耗水量影响显著，农田耗水量随灌溉定额的增加而增加；适当的水肥配比可获得较高的地上干物质累积量、产量和经济效益，过量的水肥投入并不会使产量和经济效益持续增加；产量、水分利用效率、氮肥偏生产力、经济效益与灌溉量、施氮量的相关性显著，建立了各指标与灌溉量、施氮量的二次回归方程，计算得到各指标最大值对应的水氮量分别为410.0mm、260.0kg/hm2，370.0mm、260.0kg/hm2，410.0mm、180.0kg/hm2，400.0mm、250.0kg/hm2；通过回归与空间分析得出，灌溉量为359.8~428.9mm (72.6%ETc~87.5%ETc)、氮肥量为225.4~280.9kg/hm2时，冬小麦产量、水分利用效率和经济效益可同时达到最大值的95%以上。本研究可为研究区及其他环境相似地区的水肥制度优化与管理提供参考。

摘要:为研究豆腐废水添加量对生物质水热碳化行为的影响，以芦苇秆为原料，纯水溶剂为参照，在反应温度250℃、停留时间240min、液固比5~30条件下进行了水热碳化实验，分析了水热焦元素组成和燃烧特性的变化规律。结果表明，随着液固比的增加，豆腐废水溶剂中水热焦产率从49.27%增至63.53%，而纯水溶剂中水热焦产率从46.30%下降至38.30%，两者变化趋势相反；豆腐废水中水热焦的C和N质量分数变化范围分别为68.35%~70.30%和1.48%~3.26%，高于纯水中水热焦的相应参数，且随着液固比增加，豆腐废水中水热焦的C和N质量回收率增加；豆腐废水促进了芦苇秆的脱羧反应，水热焦H/C原子比和O/C原子比均与褐煤相近，高位热值最高为29.53MJ/kg，能量密度约为1.80，能量回收率从0.85增至1.17，而燃料比从1.09减小至0.78。在液固比不大于10时，豆腐废水溶剂中的芦苇秆水热焦有与纯水溶剂水热焦相近的燃烧特性，其燃烧性能良好。

摘要:低场二维核磁共振（LF-2D-NMR）图谱可以提供丰富的弛豫信息。在研究8种食用油处于新鲜及氧化状态下的低场T1-T2二维核磁图谱信息的基础上，结合化学计量学方法建立了鉴别油茶籽油与其他食用油、氧化食用油的定性模型及油茶籽油掺兑玉米油、大豆油、葵花籽油的定量模型。结果表明，不同种类食用油的LF-2D-NMR信息存在明显差异，氧化食用油与正常食用油的LF-2D-NMR信息有显著区别，LF-2D-NMR可提供更为丰富的特征信息。基于样品的低场T1-T2二维核磁图谱信息建立的油茶籽油与其他7种食用油或8种氧化食用油的偏最小二乘判别模型的分类效果优秀，模型判别正确率均为100%。此外，还建立了油茶籽油掺兑玉米油、大豆油、葵花籽油的定量预测模型，R2分别为0.988、0.962、0.941。研究表明，低场T1-T2二维核磁共振技术可用于食用油种类判别及油茶籽油掺兑分析。

摘要:乳液的稳定性取决于形成的水油界面处蛋白膜的稳定性，研究界面蛋白的构效关系对蛋白工业化生产十分重要。提取了不同品种大豆蛋白乳液的界面蛋白，分析了界面蛋白的结构特征，并通过对界面蛋白溶解性和乳化性质的分析，解析蛋白质柔性结构对功能性质的影响机制。结果表明，柔性较高的蛋白可以更快吸附到油滴表面，结构更易伸展；柔性较高的界面蛋白中疏水性氨基酸含量较高，表面疏水性增加，其二级结构中α-螺旋结构含量较低，无规则卷曲结构含量较高；紫外光谱和荧光光谱分析表明，界面蛋白质分子在解折叠后暴露出更多的疏水性基团，其溶解性降低，在水油界面处易形成稳定的蛋白膜，从而增加乳液的稳定性。

摘要:为有效促进豆渣中不溶性膳食纤维的可溶化、提高其功能特性，利用空化微射流技术处理生物酶法制油豆渣膳食纤维，采用X-射线衍射、扫描电子显微镜方法分析不同空化微射流处理时间（0、6、12、18min）下豆渣膳食纤维的晶体结构及表观形态变化，并通过粒度、持水性、膨胀性、表观粘度、葡萄糖和胆固醇吸附能力对其理化、功能性质进行表征，明确空化射流对其结构、功能及吸附特性的影响。结果显示：经空化射流处理18min后，样品结构产生粒径减小、结晶度下降、粘度降低等变化；处理12min时膨胀力、持水力分别达到最大值(13.92±0.78)mL/g、(2.83±0.13)g/g，此时对葡萄糖和胆固醇的吸附能力最佳。研究表明，空化射流可有效促进生物酶法制油豆渣不溶性膳食纤维的可溶化，并显著改善其结构及理化性质。

摘要:为明确宰后H2O2处理对欧拉藏羊肉成熟过程中能量代谢、细胞凋亡及嫩化的影响，选取欧拉藏羊背最长肌为试验材料，分别用蒸馏水和50、200mmol/L活性氧激活剂进行过氧化氢处理，在4℃条件下成熟，测定在成熟期间（0、0.5、1、3、5、7d）ROS相对含量、ATP含量、Ca2+-ATPase活力、Na+/K+-ATPase活力、细胞凋亡率、肌原纤维小片化指数（MFI）与肌纤维直径的变化。结果表明，H2O2处理后成熟7d时，50mmol/L H2O2处理组的ROS相对含量比对照组高39.19%（P＜0.05）；50mmol/L H2O2和200mmol/L H2O2处理组的ATP含量、Ca2+-ATPase和Na+/K+-ATPase活力、肌纤维直径比对照组分别低25.73%和25.77%、38.39%和36.70%、27.30%和29.46%、13.68%和13.94%（P<0.05）；两个处理组的细胞凋亡率与MFI比对照组分别高63.07%、50.42%与5.74%、5.19%（P＜0.05）。研究表明，宰后H2O2处理藏羊肉，导致ROS含量增加，改变了藏羊肉能量代谢，诱导了细胞凋亡，促进了藏羊肉的嫩化。本研究可为藏羊肉品质改善提供理论参考。

摘要:针对时域外推过程中常用的阈值选取计算复杂、精度低等问题，基于错误发现率（False discovery rate, FDR）提出了一种阈值自动选取方法，并基于该方法进行了拖拉机动力输出轴（Power takeoff, PTO）转矩载荷谱外推研究。首先，利用开发的拖拉机PTO转矩无线监测系统采集拖拉机作业工况下的载荷数据，并进行数据预处理；将顺序拟合检验与多重检验相结合，采用FDR自动阈值选取法选取了最优阈值，确定了时域外推数据的上限阈值为342N·m，下限阈值为100N·m；基于极大似然估计对超阈值数据进行了广义帕累托分布（Generalized Pareto distribution, GPD）尺度参数和形状参数的拟合，建立了PTO转矩载荷的超阈值模型，并与传统图像法的拟合结果进行了比较，结果表明，两种方法的拟合结果与载荷样本的决定系数均大于0.995；从拟合优度来看，对于上限阈值，自动阈值选取法的拟合优度比图像法的拟合优度降低8.7%，而对于下限阈值，自动阈值选取法比图像法降低31.21%。利用时域外推方法对PTO转矩载荷数据进行外推，对外推1倍后的载荷时间历程与原载荷时间历程进行对比分析；当时域外推因子为131、PTO转矩累积频次达到106次时，得到了PTO转矩载荷谱；基于统计学特征与雨流计数分析对外推载荷谱进行了验证，结果表明，外推后的载荷谱与样本载荷谱分布规律一致，能够在保留载荷特征的前提下实现均值、幅值的双向外推。

摘要:针对拖拉机作业过程中承载幅值大、随机非对称的特点，综合考虑应力集中、尺寸效应、表面质量和载荷特性等因素对疲劳寿命的影响，从相对应力梯度、疲劳损伤区域和实测载荷应力比3方面对传统应力场强法进行优化，获取修正S-N曲线，结合拖拉机田间作业的实测载荷数据，分析某88kW拖拉机转向驱动桥壳的疲劳寿命，并与传统应力场强法的预测结果进行对比。结果表明，相比于传统方法的预测结果（31860h），优化后的应力场强法的预测结果（25467h）更接近实际工作寿命（24000h)。本研究可为农机装备关键零部件的疲劳寿命预测提供分析方法。

摘要:运动学参数误差是影响工业机器人绝对定位精度的主要因素，通过误差标定能够有效地提高工业机器人的精度。运动学模型的完整性、连续性与冗余性对运动学参数的辨识精度影响较大。为尽可能地提高机器人的标定精度，并易于实现机器人误差补偿，本文提出一种基于ZRM-MDH模型转换的机器人运动学参数标定方法。首先，基于零参考模型(ZRM)建立TX60型串联工业机器人的位姿误差模型，结合测量位姿误差辨识ZRM的参数；其次，基于圆点分析法将ZRM转换成MDH模型。在TX60型机器人前侧工作区域内任意选择50个测量点，实施运动学参数误差标定。实验表明，基于MDH模型标定后的机器人平均综合定位误差为0.081mm，而经过ZRM-MDH模型转换后的机器人平均综合定位误差为0.062mm。为验证标定方法的稳定性，在TX60型机器人前侧工作区域内，选择5个区域实施运动学参数误差标定，结果表明，基于ZRM-MDH模型转换获得的标定精度稳定性相对较好。

摘要:针对现有变自由度机构设计中存在以拓扑综合为主、系统研究机构设计过程不充分、创新程度不高等问题，引入进化理论完成变自由度机构的设计。首先，根据设计要求建立“源”树图模型；然后，利用进化计算扩展机构的形式得到欠驱机构的树图模型；最后，将树图模型转换为机构运动简图，通过筛选评价得到满足要求的变自由度机构。在此基础上，构建了一种变自由度机构设计原型系统，该系统包含需求分析、进化计算、评价筛选、设计知识库4个模块，实现了一定程度上的人机混合智能设计。以采摘机传动机构设计为例，验证了该原型系统的有效性及合理性。

摘要:提出并设计一种具有符号式正向运动学、含3个子运动链（SKC）的单输入两滑块输出平面冲压机构。运用拓扑结构降耦方法，优化设计一种零耦合度单输入两滑块输出平面冲压机构，对其进行拓扑结构分析，得到机构耦合度为零（κ=0），从而得到正向位置、速度及加速度的符号解；采用基于Newton-Euler原理的序单开链法，建立了该机构的逆向动力学模型，并求解出机构构件的动态支反力和驱动力矩；对比分析了该方法和Lagrange法在动力学建模精度方面的误差，结果表明，基于Newton-Euler原理的序单开链法具有较高的建模精度。本研究为基于Newton-Euler原理的序单开链法在含多个SKC机构上的推广应用，以及该平面冲压机构的机械结构强度设计与动力学性能优化提供了理论依据。

摘要:为探索管道蠕动机构及其移动方式，设计一种具有折展能力的3-URU管道蠕动并联机构。该机构支链运动副R与U的空间位置关系能等效成Sarrus结构，可实现并联机构的折展，对折展原理和折展干涉进行分析，求得该机构折展比，并通过仿真验证其折展效果。应用螺旋理论计算该机构自由度，求解位置正解方程，并通过蒙特卡洛法求得该机构的工作空间。在管道内对机构进行蠕动步态规划，并利用ADAMS软件进行管道内的蠕动步态验证，得到两平台位移曲线和支链转角变化曲线。研究表明，该并联机构可实现管道内的蠕动，且折叠后体积较小。

摘要:根据高精度温度计量器具检定和校准需求，设计了一种搅拌式高精度恒温槽。在结构上，优化恒温槽内筒结构，内筒采用上搅拌式结构，搅拌腔和工作腔分开，由上下连通结构连为一体，设计了整流格栅和工作介质循环系统，确保筒内工作介质循环和热交换的稳定进行，提高了温场分布的均匀性和稳定性。在温度控制上，采用增量式PID(Proportion integration differentiation)算法，利用粒子群算法自整定PID系数，通过闭环负反馈PID结构实现恒温槽温度精确控制。利用自主研发的软件对恒温槽性能进行测试，结果表明，设计的恒温槽能够实现快速降温和升温过程，-10℃时温场稳定性为0.0011℃/min，工作腔中的上水平面最大温差仅为0.0034℃，下水平面最大温差为0.0020℃，内筒工作腔最大温差为0.0034℃，整个系统自动化程度高、控温稳定，符合国家规定的标准要求。