摘要:耕地质量指标数据获取是耕地质量评价的基础，遥感为相关数据的快速、大面积获取提供了一种新的手段与方法。本文首先分析了耕地质量内涵和功能，在此基础上利用文献计量法对我国近5年耕地质量评价指标研究进行归纳，结合国外土壤质量的研究现状，提出了基于遥感技术的耕地质量评价指标体系，包括地形条件、土壤属性和田间利用状况3个维度。然后分析了不同维度各指标获取方法的研究现状，概述了目前常用的遥感数据分析方法及对应的技术原理，遥感可有效获取田面坡度、田块状况、田间道路通达度、林网化程度等指标计算所需的基础数据，土壤属性的大尺度获取方法还需进一步研究。最后针对遥感技术获取耕地质量评价指标亟待解决的问题，提出了建议与展望：挖掘耕地质量评价指标的不同尺度遥感特征；加强耕地质量评价指标遥感信息的自动化提取研究；建设耕地质量评价的遥感大数据平台，促进遥感技术在耕地质量评价中的应用。

摘要:在“主从式”AGV协同作业中，跟随AGV的定位和导引，除了获取环境信息，还需要观测领航AGV的位姿进行路径跟随，对精度和稳定性有更高的要求。为了提高跟随AGV的导航精度，提出一种惯性导航与多目视觉结合的组合导航方法。针对多传感器的数据融合问题，提出一种基于自适应无迹卡尔曼滤波的跟随AGV最优位姿估计方法。惯导传感器输出信号用于跟随AGV的状态预测；路径跟踪导航与RGB-D视觉导航组成多目视觉导航，作为系统观测修正惯导的累积误差。实验表明，本文提出的复合导引方案具有更快的偏差收敛速度、更稳定的路径跟踪状态和队形保持，提高了双车协同搬运系统的实时性和鲁棒性。

摘要:为满足目前农业机械（简称农机）自动驾驶中农田障碍物检测的需求，提出了一种使用三维激光雷达检测田间障碍物的方法。该方法首先对采集的环境点云进行预处理，采用体素栅格下采样滤波，将稠密的点云在不损失特征信息的情况下进行减量；采用三维长方体对角点划定感兴趣区域以便快速计算；采用随机采样一致性（RANSAC）算法检测出农田地面点云，将地面点云与地面上障碍物点云进行分割。然后对地面上障碍物点云基于K维树（K-d tree）进行欧氏聚类，其中聚类的距离阈值为0.6m。最后判断聚类的点数量和外接长方体体积，过滤掉点数和体积过大或过小的无效聚类从而得出障碍物。应用32线激光雷达在北京市小汤山国家精准农业示范基地采集田间环境点云，分别对田间机具、草堆、田埂、地头矮房、路边树木和田间行人进行检测，结果表明该方法对田间常见障碍物有较好的检测效果。考虑到人是田间行车安全的重要因素，在田间进行了行人横穿于雷达视野前方且与雷达距离分别为5、10、15、20、25、30m时算法的检测效果试验，试验结果表明田间行人在30m内平均检出率为96.11%。该方法可用于大田环境下障碍物的检测，为农机自主行走过程中的避障策略研究提供了基础。

摘要:针对无人农场场景下油菜联合直播机组自动导航自主作业需求，提出一套对凸多边形边界田块具有普适性的油菜联合直播作业路径规划算法。在拟定油菜直播作业对路径规划算法基本要求的基础上，将作业区域分成内部方向平行作业区与外围轮廓平行作业区，对应方向平行作业路径和轮廓平行作业路径；进一步将作业路径分为工作路径和非工作路径，对后者包括的行间转移衔接路径、区域衔接路径、拐角衔接路径、进入路径和退出路径等的生成原理进行详细阐述，通过“最小跨度法”得到方向平行路径最优作业方向，通过贪婪算法与Google OR-Tools对方向平行路径行调度次序进行排序优化。综合考虑作业路径总长度、算法耗时和重漏面积等指标，针对油菜联合直播机组免少耕和旋耕播种作业，以东方红-LX804型拖拉机+2BFQ-6型免耕直播机等机组为对象，对比测试了4个实际典型田块下不同作业参数、地头转弯策略和调度策略下的算法性能。测试结果表明，规划所得路径对应的油菜播种作业面积覆盖率大于等于95.14%，重播率小于等于2.63%，有效工作路径占比大于等于57.39%，算法耗时小于等于8.003ms，算法稳定高效，满足油菜联合直播作业对路径规划的基本要求。

摘要:针对目前日光温室中番茄采摘主要靠人工且费时费力的问题，设计并制作了一种可以应用于日光温室的番茄采摘机器人。该机器人能够在大棚垄道间巡检并自动识别成熟番茄，完成采摘、收集。本设计以STM32微控制器为主控制器，使用麦克纳姆轮全向移动平台作为机器人的移动底盘，采用由Raspberry Pi 4B控制器驱动的深度相机作为成熟番茄的识别装置，底盘上平台安装风力补偿风机、可水平滑动的6自由度机械臂，机械臂搭载了附有薄膜压力传感器的柔性手爪。整个上平台由安装在底盘下平台的垂直升降机构驱动，滑动机构和升降机构均配有测距传感器，通过Raspberry Pi 4B所驱动的摄像头识别与捕捉，再通过串行总线将成熟番茄的坐标数据传输至STM32控制器，STM32控制器通过机械臂逆运动学分析驱动机械臂、滑轨与升降平台的联合动作，配合机械臂末端关节动作，即可实现番茄采摘。

摘要:针对水稻宽窄行栽培模式中苗床整地的技术特点，设计一种带状少耕整地复式作业机具，解决规模化水田整地作业的少、免耕技术问题，实现水田苗床间隔精细整地、浅松及条施肥复式作业。根据现有水稻宽窄行种植行距要求，通过对其带状旋耕部件运动学分析以及特殊旋耕刀片设计，确定了带状旋耕机构的关键参数，实现300mm整地作业带，相邻300mm区域为免耕带；通过EDEM离散元运动学仿真，运用正交旋转组合试验的方法优化多区段旋耕刀组最佳排列方式、机具的前进速度和刀轴转速。田间试验结果表明，水田带状旋耕复式整地机碎土率、地表平整度、单条耕作带宽、耕作带宽稳定性系数分别为92.97%、18.4mm、300.9mm、95.3%，满足规模化水稻苗床土壤整地要求。

摘要:针对黄土高原坡地土壤-旋耕部件互作机理研究以及坡地专用旋耕机具设计缺乏准确可靠离散元仿真参数的问题，以典型坡地粘壤土（含水率13.4%±1%）为研究对象，选取EDEM中Hertz-Mindlin with JKR Cohesion接触模型，对相关仿真参数进行标定。首先，对土壤颗粒间接触参数进行了标定，以土壤颗粒的仿真堆积角为响应值，基于Design-Expert软件中Box-Behnken的方法，确定了土壤堆积角的回归模型；通过模型寻优得到了恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数及表面能参数分别为0.15、0.33、0.05和9.04J/m2，此时土壤堆积角仿真值为41.59°，与实测值相对误差为3.8%。其次，对土壤与旋耕刀材料65Mn钢的接触参数进行了标定：通过静摩擦、斜板及碰撞等试验得到了土壤与65Mn钢之间静摩擦因数、滚动摩擦因数和恢复系数的范围，进一步以土壤在65Mn钢板上的静滑动摩擦角为响应值，基于Box-Behnken的方法得到了土壤静滑动摩擦角的回归模型；对该模型寻优得到了土壤颗粒与65Mn钢间的静摩擦因数、滚动摩擦因数及恢复系数分别为0.50、0.06和0.18，此时静滑动摩擦角仿真值为24.0°，与实测值相对误差为1.7%。最后，通过坡地旋耕试验验证模型参数的有效性：土壤颗粒水平、侧向位移实测值和仿真值最大相对误差分别为4.3%和5.1%。结果表明标定的参数准确可靠。

摘要:在玉米-大豆轮作免耕种植模式下，针对玉米根土结合体较大且垄向分布不均匀，阻碍大豆垄上双行播种开沟器垄向运动，导致播种深度均匀性和行距一致性较差等问题，设计了一种锯齿式大豆垄上双行播种开沟器。在阐述锯齿式大豆垄上双行播种开沟器结构和工作原理的基础上，对前刀曲线进行了设计，推导出前刀曲线方程；分析了侧刃切割根系力学模型，确定侧刃为锯齿形；对玉米根土结合体进行农艺学测量，确定了锯齿形侧刃的关键参数；根据大豆播种的农艺要求，明确了开沟器主体内导种管以交错形式布置，同时确定了锯齿式开沟器的入土隙角为5°。离散元仿真试验结果表明：锯齿式开沟器能有效切断玉米根系且有较优的工作稳定性，进而验证了设计的合理性。在机组前进速度7km/h、开沟深度50mm条件下，以根系切断率为主要指标进行田间性能试验，结果表明：锯齿形侧刃有较强的锯切能力，平均根系切断率达97.25%。与双圆盘开沟器进行田间对比试验，结果表明：锯齿式开沟器比双圆盘开沟器开沟深度变异系数降低43.33%、种子横向距离变异系数降低60.81%。仿真试验和田间试验均表明锯齿式开沟器满足免耕大豆垄上双行播种农艺要求。

摘要:为提高作业监测数据状态预测精度，并保证无效数据的实时清洗，提高数据质量并降低监测设备的缓存压力，从而降低对后续地块作业质量评价准确性的影响，减轻数据并发带来的网络压力，本文针对免耕播种机长时序的田间周期性作业规律，提出基于多条件时间序列分析的监测数据清洗方法及模型，该模型包含3个长短时记忆特征提取模块，分别提取了工况参数中车速、瞬时面积和播种量的时空特征，再利用通道融合（CONCAT连接）保证了融合后的特征具有个体差异性。通过该模型可以实时判断当前时刻的免耕播种机工况时序状态值，实现了某位置点作业工况的状态预测，从而间接判断图像抓拍系统的实时清洗状态。40次迭代后不同模型的对比结果表明：多条件特征通道融合的时间序列模型对有效点和无效点的预测精度都超过了85%，抓拍图像清洗平均准确率为92.4%。因此，本文的研究方法以免耕播种机工况状态作为抓拍图像清洗依据是有效的，数据清洗后约有63%的冗余数据被剔除。

摘要:针对现有条播或大行株距穴播机难以满足西洋参窄行密植精密播种农艺要求、西洋参机械化种植缺乏适用播种机械的问题，设计了一种采用多行并联气力针式排种装置和行星轮点播式导种装置的窄行密植西洋参精密播种机。阐述了播种机及排种装置结构原理与整机传动方案，重点设计了行星轮点播式全约束导种装置，通过机构分析确定了行星轮系的结构参数；通过卸种过程理论分析和高速摄影试验，明确了卸种轨迹影响因素和卸种水平位移，确定了导种装置插播器接种口尺寸和合适卸种正压；通过导种轨迹理论与仿真分析，明确了插播器运动规律和低位零速投种条件，确定了导种装置投种控制凸轮轮廓。播种机田间试验结果表明，当吸种负压为-4.5kPa、卸种正压为3.0kPa、作业速度为0.54km/h时，设计的播种机穴粒数合格率为86.2%，重播率为4.4%，空穴率为9.4%，播深合格率为92.8%，穴距合格率为93.9%，满足西洋参播种农艺要求。

摘要:穴盘苗疏植移栽是设施农业育苗的关键步骤，可为幼苗提供优良的生长环境，实现增产增收。针对疏植移栽环节中，可调株距设备自动化程度低，人工作业效率低下，易损苗伤苗等问题，本文设计了一种基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器，可实现不同株距之间的疏植移栽作业。首先，对末端执行器整体结构进行设计，确定其工作原理；其次，通过理论分析确定圆柱凸轮与取苗手指各关键参数，并分析其作业状态下受力情况；然后，利用EDEM与Recur Dyn建立苗钵根土复合模型，进行耦合仿真单因素模拟试验，确定后续正交试验因素范围；最后，搭建了穴盘幼苗疏植移栽试验平台，以取苗针夹角、入土角、取苗针间距和变距速度为试验因素，以苗钵最大形变量和移栽成功率为试验指标，进行正交试验。在最优参数组合为取苗针夹角10°、入土角4°、取苗针间距8mm、变距速度5mm/s下，选取128穴至72穴与72穴至50穴两种疏植移栽要求进行验证试验，移栽后128穴钵体形变量平均值为(1.13±0.68)mm，72穴钵体形变量平均值为(1.51±0.64)mm。总移栽成功率为93.33%，整机移栽效率为22株/min，满足不同穴盘规格疏植作业需求，适用性强。

摘要:为减少油菜割晒机拨禾轮易缠绕和挂禾等问题，提出了一种双曲柄平面五杆拨禾轮机构，建立了该拨禾轮机构的运动学分析模型。根据双曲柄平面五杆机构存在的约束条件，基于编制的拨禾轮拨指运动分析程序，采用人机交互方式得到了一组满足油菜割晒拨禾要求的拨禾轮机构结构参数组合，实现了拨禾轮拨指低速入禾、加速推送、快速出禾和拨指翻转的动作要求，与偏心式拨禾轮相比，同等回转半径和转速下，增大了拨指动态轨迹“环扣”的高度和宽度。分析了拨禾轮机架初始安装角度以及机具前进速度等参数变化对拨禾轮拨指运动状态、速度、加速度和轨迹的影响，分析得出拨指在一个旋转周期内速度为非匀速变化，拨禾过程拨指速度缓慢变化，加速度无突变，通过拨禾轮转速和机具前进速度合理匹配，可实现零速扶禾，对油菜穗头冲击小，减少缠绕。对比分析得出双曲柄平面五杆机构拨禾轮的拨禾轮线速度比可以按拨禾轮匀速转动并以拨禾轮轴为中心的拨指尖静态轨迹最小内接圆半径为长度的圆周线速度近似计算。开展了双曲柄平面五杆机构拨禾轮和偏心式拨禾轮油菜割晒机对比试验，田间试验表明，相同试验条件下，采用双曲柄平面五杆机构拨禾轮的割晒机铺放角度不大于25°，铺放角度差不大于8°，拨禾轮转速对铺放角度的影响不显著（P=0.165＞0.1），拨禾轮类型差异对铺放角度的影响极显著（P=0.002＜0.05）。拨禾轮转速对铺放角度差的影响不显著（P=0.750＞0.1），拨禾轮类型差异对铺放角度差的影响显著（P=0.015＜0.1），双曲柄平面五杆机构拨禾轮试验全程未出现拨禾轮挂禾和缠绕现象。

摘要:为研究适用于大蒜联合收获的智能化切根装置，提出了基于机器视觉的非接触式定位切根方法，设计了一种基于深度卷积神经网络的大蒜切根试验台。试验台采用深度学习的方法，对采集到的图像进行目标检测，利用APP完成人机交互和结果显示，由深度卷积神经网络给定切根的切入位置，电机控制系统自动调整定位双圆盘切根刀完成切根处理。目标比较试验表明：鳞茎、根盘和蒜根3种目标中，鳞茎可用率为94.79%、置信度得分为0.97697，适合作为检测目标；检测模型比较试验表明：对比基于Faster R-CNN、SSD、YOLO v2、YOLO v3和YOLO v4算法的10种模型，选择ResNet50作为特征提取网络改进的YOLO v2模型,兼顾检测速度与精度(测试程序中的检测时间为0.0523s、置信度得分为0.96849)；切根试验表明：以鳞茎作为目标，采用改进的YOLOv2模型，置信度得分为0.97099，可用率为96.67%，切根合格率为95.33%，APP中的检测时间为0.0887s，满足大蒜联合收获切根要求。

摘要:针对高秆禾草收获机在南方山坡地带作业易发生倾翻的问题，设计了防倾翻预警系统。该系统主要由上位机、控制器和传感器组成，通过倾角传感器和压力传感器共同监测，实现防倾翻预警功能。对整机质心进行了测量，测得整机质心与驱动轮轴之间的水平距离为944.5mm、质心高度为1080.4mm、质心与纵向中心平面的距离为27.9mm，确定了质心位置；利用软件RecurDyn对整机在7.2km/h车速下进行了典型工况的动力学仿真分析，横向直行、转向和纵向上下坡的临界倾翻角分别为24°、11°、33°和31°，其中在转向工况下，临界倾翻横向载荷转移率为0.49；对整机进行了静态倾翻试验，横向直行和纵向上下坡的临界倾翻角分别为24.7°、34.2°和31.8°；基于整机尺寸和质心位置搭建了比例模型，在固定转向路径下进行了动态倾翻试验，试验结果表明：转向临界倾翻角为14°，临界倾翻横向载荷转移率为0.54，为高秆禾草收获机应用于复杂工况的行驶作业提供了理论支持。

摘要:针对当前核桃破壳装置自定位结构复杂，破壳行程无法控制，脱壳率低，核仁损伤率高的技术问题，通过对核桃失稳破壳、裂纹扩展临界条件及破壳位移分析，基于定间隙单果挤压破壳原理，设计了一种凸轮摇杆双向挤压核桃破壳装置。进行了双螺杆定量喂料、凸轮摇杆双向挤压破壳机构、挤压/落料U形块结构、凸轮机构运动角及位移、摇杆位移方程以及凸轮轮廓曲线等设计。以挤压间隙、凸轮轴转速、核桃周径作为试验因素，以一露仁率、二露仁率、碎仁率、脱壳率作为试验指标，进行L9（34）正交试验。结果表明，各因素对指标影响的主次顺序为核桃周径、挤压间隙、凸轮轴转速；最优水平组合为核桃周径范围34~37mm、挤压间隙7mm、凸轮轴转速53r/min。以最优组合进行验证试验，结果表明一露仁率为61.39%，二露仁率为23.30%，碎仁率为15.31%，脱壳率为92.36%，与传统型核桃剥壳取仁装置相比，高露仁率提高14.69个百分点，满足核桃产业初加工的需求。

摘要:针对传统无人自转旋翼机自动控制采用一自由度PID和优化算法相结合，因自转旋翼机的响应滞后特性，一自由度PID不能同时满足快速响应和抑制干扰的问题，提出基于粒子群算法和模拟退火算法的二自由度PID控制器，同时设计前馈控制器的降噪方法，实现对无人自转旋翼机的有效控制。通过搭建Matlab仿真模型验证其可行性，其仿真结果表明本研究中算法相对于传统一自由度PID控制响应速度较快，前馈控制器能有效地抑制外部干扰，鲁棒性强，且系统响应速度快，响应时间提升约11%，响应精度更高，收敛误差小，约是传统PID的1/6，控制系统更稳定。同时在2种不同飞行环境下实际飞行实验验证了基于PSO-SA的二自由度PID控制器可行性，可为无人自转旋翼机在农业航空领域中的应用提供理论基础。

摘要:针对目前国内缺乏专业的液态肥喷洒机，设计了主要由罐体、吸料系统、排料系统和喷洒器等部件组成的牵引式液态肥喷洒机，建立了喷洒作业理论模型，并对真空泵排量、罐体结构、喷嘴喷射速度等关键参数进行了设计与计算。采用仿真软件对喷洒器散射挡板形状、散射挡板朝向、喷嘴形状和喷嘴喷射速度等关键因素进行了仿真分析，结果表明，为达到较好的喷洒效果，应采用扇形散射挡板、圆锥形喷嘴和13m/s左右的喷射速度，散射挡板与水平面呈正夹角。以喷洒幅宽、均匀性变异系数、平均厚度为喷洒性能指标，采用正交试验对喷洒作业进行了优化仿真，得出对喷洒幅宽影响显著的因素是散射挡板长轴长度，对地面水平均厚度影响显著的因素是散射挡板倾斜角，各个因素对于喷洒均匀变异性系数的影响不显著。结合设计目标，当行进速度5km/h时，优先选取散射挡板与水平夹角35°、散射挡板长轴长度32cm、喷射速度13m/s和喷嘴高度1m，可得试验喷洒幅宽为11m，地面水平均厚度为1.65mm，喷洒均匀性变异系数CV为34.86%，仿真分析与试验结果基本一致，验证了设计的准确性和可靠性，达到了设计目标，满足使用要求。

摘要:为进一步提高倾斜对置圆盘侧抛式有机肥抛撒装置在抛射均匀性与抛射距离等方面的性能，采用抛离角、散射角和有效抛距等参数定性定量描述了射流形态，通过理论分析建立的数学模型，得到圆盘转速、圆盘倾角与刮肥板的形状等因素可影响射流形态，通过仿真试验分析抛撒装置的结构参数与射流参数之间的关系，结合仿真结果创新设计宽底外延倾斜四边形刮肥板、抛离角控制挡板等零部件，通过样机试验检验射流的抛射效果。研究结果表明：抛离角控制挡板高为140mm，上导流板导出角为40°时，可将射流的抛离角控制在最佳抛离角30°左右，宽底外延倾斜四边形刮肥板可将散射角降低至25°，获得窄幅射流减小射流的迎风面，得到11.6m的有效抛距，宽底外延倾斜四边形刮肥板与抛离角控制挡板共同作用下可形成无导向阻碍的柔性筒腔，行走抛射覆盖均匀。通过部件设计与结构参数优化有效控制了抛撒装置的射流。

摘要:为研究轴流泵在小流量工况双驼峰区域下的水力稳定性，探讨轴流泵扬程-流量曲线稳定性与内流场特性的关系，针对一比转数为825的轴流泵进行了测试研究。依次通过外特性能量曲线测试、内流场示踪粒子高速摄像机拍摄、壁面压力脉动采集、叶轮进出口截面速度LDV测试，获取了叶轮在小流量工况下的内外水力特性。由能量特性结果发现轴流泵的扬程-流量曲线存在双驼峰现象：第1次驼峰出现在0.5QBEP~0.6QBEP之间，对应着进口轮缘侧的切向速度出现明显波动，速度环量剧增，同时压力脉动峰峰值出现极大值，结合内流场测试结果表明第1次驼峰与叶轮进口回流生成相关；第2次驼峰出现在0.33QBEP~0.4QBEP之间，叶轮进口回流已然生成，虽然强度不断增强，影响范围更广，但进口侧叶轮室壁面的压力脉动峰峰值不再增强，而出口侧叶轮室壁面的压力脉动峰峰值迅速增加，同时出口近轮毂及中间侧的速度分布明显恶化，回流区域增加，表明第2次驼峰与叶轮出口流场的剧烈变化相关。

摘要:为检测水肥一体机肥液电导率（EC），并将其控制在合理范围内，基于物联网技术，设计了远程水肥灌溉控制系统，将自整定模糊PID控制算法引入远程开发者服务终端中，通过模糊PID控制算法调控本地端变频注肥泵的频率进而精准控制EC，并对本地端PID和远程端模糊PID控制算法进行了对比试验验证。结果表明：目标EC越大，稳态EC越精确，但稳态时间和超调量均增大；与传统本地端PID控制相比，该系统响应速度快、EC波动幅度小、稳定，当目标EC为2.5mS/cm时，稳态时间和超调量分别达到120s和20.8%，混肥时间和实测EC均能满足水肥控制实际需求。该研究实现了EC的远程模糊PID控制，以及灌溉施肥系统的计算机、手机微信多终端灌溉数据监测和开关量控制。

摘要:京津冀地区耕地资源的不均衡分布使得社会经济发展的地域差异性突出，厘清其耕地时空异质性对于地区协调可持续发展有着重要意义。基于京津冀地区，采用耕地动态变化模型及地理探测器等方法对1990—2020年间其耕地空间分布演化与影响机制进行了探讨。结果表明：北京市率先进入工业化城镇建设，天津市次之，河北省滞后，相对的耕地变化动态度高值也先后出现。耕地分布集聚特征显著，呈现“东南密西北疏”的核密度格局。土地利用结构改变特征明显，面积净增长的主要有建设用地、林地及水域，面积净减少的主要有耕地、草地及未利用地。耕地流失主要表现出环北京及环渤海为中心的聚集式特征，且东部流失的热度比西部高，南部比北部高。社会经济及政策因素对耕地利用的影响力呈上升趋势，而自然因素的影响力呈下降趋势。本研究结果可为京津冀地区耕地保护、区域协调发展提供科学依据。

摘要:为提高大尺度冬小麦产量预测精度，以2005—2019年河南省遥感数据、气象数据、土壤含水率等多源时空数据为特征变量，分析其与小麦单产的相关性，并基于随机森林算法对特征变量进行了重要性分析，构建了融合多源时空数据的冬小麦产量预测模型。结果表明：增强型植被指数（Enhanced vegetation index，EVI）、日光诱导叶绿素荧光（Solarinduced chlorophyll fluorescence，SIF）与高程为小麦产量预测的重要因子，与小麦产量呈高度正相关，对小麦产量预测的重要性指标均超过0.45，远大于土壤含水率、降水量、最高温度、最低温度等因子；基于随机森林算法构建的小麦不同生长阶段产量预测模型中，以10月—次年5月和10月—次年4月为特征变量的产量预测模型精度较高，R2分别为0.85和0.84，RMSE分别为821.55、832.01kg/hm2，在空间尺度上，豫西和豫南丘陵山地模型预测相对误差高于平原地区。该研究结果可为大尺度作物产量预测提供参考。

摘要:地形是影响土壤侵蚀的重要因子，在侵蚀估算模型中常用坡度和坡长（LS）来衡量，在大区域上常基于数字高程模型（DEM）提取。SRTM作为大区域尺度上质量高、易获取的高程数据，在全球土壤侵蚀评价中得到广泛应用。但现有地形因子提取算法要求高程和栅格单元的单位（通常为m）一致，需对SRTM进行坐标变换才能使用。针对大区域上SRTM坐标转换时间开销大的问题，提出了一种直接基于SRTM提取地形因子的算法（LSA-SRTM）。该算法利用地理坐标系下的经纬度信息计算栅格单元长度及单元坡长，结合最陡坡降策略获得坡度及流向，进而提取汇水面积，根据坡度设置坡度截断点，根据汇水面积阈值设置沟道截断点，经正、反遍历后获得累积坡长，采用CSLE的分段公式计算LS因子。以Himmelblau-Orlandini数学曲面、5个典型样区的1″SRTM作为数据源，将LSA-SRTM、投影坐标系下的LS算法（LSA-DEM）与手工测量的结果进行对比。LSA-SRTM方法与测量值在数学曲面和典型样区，坡长的R2分别为0.8552、0.7788、0.7269、0.7024、0.6909、0.7255，LS因子的R2分别为0.8907、0.8209、0.8213、0.7142、0.7145、0.8212。在运行时间方面，LSA-SRTM方法具有较高的效率。结果表明，LSA-SRTM算法计算精度、效率更高，可为大区域地形因子提取的研究提供支撑。

摘要:光肩星天牛作为林木的主要害虫，在我国分布极为广泛，且分布区呈不断扩大的趋势。在地理空间尺度上，研究虫灾的空间相关性，并分析影响其分布的因素对于防控光肩星天牛灾害有重要意义。以2008年我国华北地区光肩星天牛虫灾发生情况为研究对象，收集气象因子、社会经济因子以及植被因子，借助于地理探测器分析环境因素对光肩星天牛灾害发生的影响。结果表明，光肩星天牛受害严重的地区集中在山西省北部，河南省、山东省及河北省南部地区发病率较低。影响光肩星天牛发病率空间分布的主要气象因素为降水和气温，主要社会经济因素为人口数和地区GDP。气温和第一、二产业值的作用力较其他因子有显著差异。经济发展水平高对当地病虫害防治有明显的积极作用。交互作用探测显示，任何两种变量结合作用都能更有效地解释光肩星天牛灾害的空间分异性。降雨量和防治率交互作用后对发病率的解释力提升最为显著。

摘要:为了建立覆膜农田遥感识别技术体系，本研究选取甘肃省定西市安定区团结镇作为黄土高原地膜覆盖旱作农业代表性区域，基于Google Earth Engine云平台和Landsat-8反射率数据，采用特征重要性分析优选纹理特征，利用参数优化后的随机森林算法提取覆膜农田区域并选出最佳特征组合方案，最后通过对比随机森林、支持向量机、决策树和最小距离分类4种算法的分类结果来评价不同分类算法的性能。结果表明：优化关键参数后的随机森林算法能够显著提高遥感影像的分类精度；单一特征方案中，基于光谱特征的分类精度最高，且加入指数和纹理特征可提高总体识别精度；利用随机森林特征重要性分析选取的优选纹理特征分类性能优于全部纹理特征，基于“光谱+指数+优选纹理”特征方案的识别结果最佳，总体精度和Kappa系数达95.05%和0.94；与支持向量机、决策树和最小距离分类相比，随机森林优势明显，总体精度分别高3.10、7.74、50.78个百分点。本研究实现了对地形复杂地区覆膜农田空间分布较为精准的识别。

摘要:针对传统葡萄霜霉病人工诊断分级方法低效且存在滞后性的问题，提出了一种改进残差网络的田间葡萄霜霉病识别及病害程度分级模型。在田间采集霜霉病前期、中期、后期以及健康叶片图像，并模拟天气、拍摄角度及设备噪声等影响因素进行数据增容；基于不同发病程度叶片间特征相似度高、区分难度大的特点，在优选ResNet-50模型的基础上，为解决捷径分支信息损失严重和主分支特征提取能力不足的问题，在多个残差块组成的残差体的Base Block中加入步长为2的3×3最大值池化层，实现保留重要信息的降维；改进ID Block中残差块的主分支结构，将其中的第1层1×1降维卷积层替换为3×3降维卷积层且步长为1；设计新的全连接层，用全局均值池化和3层全连接层网络替换原模型全连接层结构，并加入Dropout（随机失活）层避免模型过拟合。原始数据集和增容后数据集试验结果表明，动量因子m为0.60、学习率α为0.001时，改进ResNet-50网络模型与ResNet-34/50/101、AlexNet、VGG-16、GoogLeNet等模型相比具有最好的识别效果。改进后的残差块增强了网络的特征提取能力，在优化超参数的基础上，相较于原始模型准确率提升了2.31个百分点；不同的数据增强方式对提高模型识别准确率均有一定贡献，在综合各种增强方式的数据集上改进残差网络模型的识别准确率高于原始模型4.68个百分点，达到99.92%。本文为复杂环境下葡萄霜霉病病害程度的自动分级提供了一种实时、准确的解决方法。

摘要:为了解决问答社区中相同语义问句文本的快速自动检测，提出一种基于BERT的Attention-DenseBiGRU农业问句相似度匹配模型。针对农业文本具备的特征，采用12层的中文BERT文本预训练模型对文本数据进行向量化处理，并与Word2Vec、Glove、TF-IDF方法进行对比分析，得出BERT方法能够有效地解决农业文本的高维性和稀疏性问题，并且解决多义词在不同语境下具有不同含义的问题。该网络的每一层都使用注意特征的连接信息以及前面所有递归层的隐藏特征，为了缓解由于密集拼接而导致特征向量尺寸不断增大的问题，在模型的最后使用自动编码器进行特征降维。试验结果表明：基于BERT的Attention-DenseBiGRU农业问句相似度匹配模型可以提高文本特征的利用率，减少特征丢失，能够实现快速及准确的农业问句文本相似度匹配，在本文所构建的农业问句相似对数据集上精确率及F1值达到97.2%和97.6%，与其他6种问句相似度匹配模型相比，效果提升明显。

摘要:为了解决多种类植物在生长过程中不同时间点动态变化表型参数提取困难问题,提出了一种基于多视角时间序列图像和深度卷积神经网络Mask-RCNN的植物茎叶实例分割方法,在拟南芥、玉米和酸浆属3种代表性植物上进行了实验。结果表明,训练得到的基于Mask-RCNN的植物分割模型对在不同生长时期的植物茎叶的识别精度(mAP0.5)大部分在70.0%以上,最高可以达到87.5%,模型通用性较好。同时,针对茎叶遮挡问题提出的基于多视角图像的跟踪算法,可进一步提高植物茎叶参数提取的准确率。本文提出的以茎叶为代表的植物器官分割和特征提取方法具有性能高效、成本低、通用性和扩展性好的优势,可为不同场景下植物全生长过程中的多表型参数提取提供参考。

摘要:为减少肉羊集约化养殖过程中因环境恶化产生的应激反应，精准调控CO2质量浓度，提出了基于分布式梯度提升框架（LightGBM）、麻雀搜索算法（SSA）融合极限学习机（ELM）的CO2质量浓度预测模型。首先利用LightGBM筛选出与CO2质量浓度相关的重要特征，降低预测模型的输入维度；然后选择Sigmoid为激活函数，使用具有较强非线性处理能力的单隐含层ELM神经网络算法构建CO2质量浓度预测模型；最后通过麻雀智能优化算法对ELM模型中所需要的超参数进行优化，并将优化后模型应用于新疆玛纳斯集约化肉羊养殖基地。试验结果表明，该模型预测均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和决定系数（R2）分别为0.0213mg/L、0.0136mg/L和0.9886，综合性能指标优于支持向量回归（SVR）、反向传播神经网络（BPNN）、长短记忆神经网络（LSTM）、门限循环单元（GRU）和LightGBM等；CO2质量浓度预测曲线贴近真实曲线，具有良好的预测效果，能有效满足集约化肉羊养殖过程中CO2质量浓度精准预测及调控要求。

摘要:为明确我国高寒区积雪消融对春季农田土壤水分的作用，针对气象站点监测数据、遥感及陆面模式同化数据在时空分辨率方面存在的不足，以地处黑龙江省中部的呼兰河流域为例，利用SWAT（Soil and water assessment tool）模拟流域降雪、积雪、融雪等过程，研究流域内降雪、积雪、融雪的时空变化特征及其对春季农田土壤水分的影响。结果表明：呼兰河流域的平均降雪量、最大日积雪量、融雪量空间分布呈现自西向东逐渐增加的相近特征；积雪量、降雪量、融雪量变化率的空间分布特征相近，这些变化率在流域内大部分区域呈现增长趋势；降雪量、积雪量、融雪量的年时间序列关系密切，与土壤水分的年际变化趋势相近，农田土壤水分的年际变化受降水量影响较大；上年11月至当年3月的各月积雪量、上年11月降雪量、当年4月融雪量与当年春季4、5月农田土壤水分含量的相关性较显著；融雪水在3月下旬至4月上旬补给土壤水分，能够促使农田土壤水分短期上升，积雪量决定了融雪水对农田土壤水分的补给作用；农田土壤水分在融雪前下降趋势平缓，但在融雪后急剧下降。

摘要:针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题，以内蒙古河套灌区下游乌拉特灌域为研究区，通过野外实测与室内试验分析结合，采用冗余分析法探讨了盐渍化改良耕地与荒地春季（4月）和秋季（10月）根层土壤（0~20cm、20~40cm）盐分离子与全盐、pH值、养分之间的相关关系，明确了其变化特征与数量关系，并估算了试验区改良耕地和荒地间1m土体的盐分迁移量。结果表明，改良耕地与荒地土壤阴离子均以Cl-为主，分别占阴离子总量的45.27%、58.78%，阳离子以Na+为主，分别占阳离子总量的60.67%、53.94%。荒地平均全盐含量超过7.0g/kg，土壤盐渍化程度较重。冗余分析表明，改良耕地土壤全盐含量起主导作用的是SO2-4、Cl-、Ca2+，荒地土壤全盐含量起主导作用的是Cl-、Mg2+、Na+。土壤pH值变化与HCO-3有着密切的关系。改良耕地有效磷与Na+呈显著负相关（P<0.05），荒地速效钾与K+呈显著正相关（P<0.05），有效磷与Na+显著负相关（P<0.05）；在前2个排序轴中，改良耕地研究对象与环境关系的变量累积百分比分别为71.38%、71.65%，荒地研究对象与环境关系的变量累积百分比分别为89.02%、89.16%，反映出改良耕地与荒地各自的研究对象与环境变量之间的线性关系。改良耕地中Na+对全盐、pH值、土壤养分的影响最大，其次是Ca2+；荒地中Na+对全盐、pH值、土壤养分的影响最大，其次是K+。在作物一个生育周期内，荒地1m土体中积盐量939.842kg/hm2。地下水补给将盐分带到土壤中，占盐分积累量的70.06%，灌溉期改良耕地地下水迁移给荒地的盐分集中在60~100cm土体中，占积盐量的22.83%，改良耕地水平渗透给荒地的盐量占积盐量7.11%。

摘要:为研究连年施加生物炭对黑土区坡耕地的土壤结构、持水性能、玉米产量及可持续性的影响，从2015年开始，在黑土区3°坡耕地径流小区内，将玉米作为试验作物连续进行4年生物炭效应试验。共设置C0(0t/hm2)、C25(25t/hm2)、C50(50t/hm2)、C75(75t/hm2)和C100(100t/hm2) 5种生物炭的施用量处理。结果表明：4年中土壤容重随生物炭的增加有减小的倾向，孔隙度有逐渐增加的倾向；适量生物炭可有效降低土壤固相比例，提高气相和液相比例，除2015年外，连续3年广义土壤结构指数(GSSI)随施炭量的增加先增大后减小，土壤三相结构距离指数(STPSD)随施炭量的增加先减小后增大，均在第3年C50处理达到最优(99.96、0.63)，同时土壤三相比偏离值R最小(1.03)，三相比最接近理想状态；连续4年大于0.25mm团聚体含量R0.25、平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）随着生物炭的增加有先增加后减小的倾向；连续3年加入50t/hm2生物炭提高土壤稳定性的效果最好；连续4年饱和含水率与施炭量呈正相关；除2015年外，田间持水率随施炭量的增加先增加后减小，分别在C100、C50、C50和C25处达最优，在2018年C25处为峰值37.33%；土壤有效含水率与田间持水率的变化规律相同。玉米各生育期0~60cm土层土壤储水量呈先升高后降低倾向；60~100cm土层土壤储水量与施炭量呈负相关；玉米产量可持续性指数(SYI)在C50处达到最大(0.954)，变异系数(CV)在C100处理处最低(0.022)；逐年施加50t/hm2生物炭对促进玉米产量稳定性与可持续性效果最明显。

摘要:为改善盐碱胁迫农田土壤水盐环境、缓解西北干旱地区土地次生盐渍化，通过一维垂直入渗试验，对不同生化黄腐酸施加量（0、1、2、4、8g/kg）条件下新疆地区中度盐碱土的水盐运移特征及入渗模型参数进行了研究。结果表明：在入渗结束后，与未施加生化黄腐酸相比，施加量为1、2、4、8g/kg条件下的土壤累积入渗量分别增加了1.00%、4.67%、7.14%、3.44%，土壤水分入渗速率随着生化黄腐酸施加量的增加呈现先减小后增大的变化趋势，土壤剖面平均体积含水率分别增加了8.90%、17.70%、20.41%、11.67%；在0~20cm土层，土壤平均脱盐率分别为5.29%、27.04%、42.77%、14.74%。Philip、Green-Ampt模型和代数模型均能较好地模拟不同生化黄腐酸施加量下土壤水分入渗特征，且模型参数与生化黄腐酸施加量间存在函数关系。与未施加生化黄腐酸相比，施加生化黄腐酸后土壤吸渗率S和土壤饱和导水率Ks均减小，且随着施加量的增加均呈现先减小后增大的变化趋势，施加量4g/kg时S、Ks最小；湿润锋处吸力Sf和综合形状系数α呈现先增大后减小的变化趋势，施加量4g/kg时Sf、α最大。施加生化黄腐酸能够显著影响土壤水分入渗和水盐运移特征，且施加量4g/kg对于中度盐碱土具有较好的保水和脱盐效果。

摘要:为实现Penman-Monteith（PM）模型在简易大棚中的蒸散模拟，对PM模型中2个关键参数空气动力学阻力ra和冠层边界层阻力rc组成的6种PM模型使用Bayesian方法进行模型的参数估计和不确定性分析，使用平均相对误差（MAE）、决定系数（R2）和威尔莫特一致性指数（D）3个模型精度指标对模型率定年（2018年）和检验年（2019年）进行模型精度量化评价。结果表明：Bayesian参数估计方法使PM模型在简易大棚日尺度蒸散估算精度较高，6种PM模型中有5种在模型率定年和模型检验年同时满足3个精度指标。Bayesian参数估计方法能有效减小简易大棚日尺度PM模型中部分参数的不确定性，在模型ra2-rc3中参数a2的后验分布区间较先验分布区间在4个生育阶段分别缩小了97.65%、92.38%、93.31%和98.24%，在模型ra2-rc2中参数D50、KQ、Q50和gmax在膨果期后验分布区间较先验分布区间分别缩小了96.44%、56.08%、97.78%和99.75%。筛选出ra2-rc3和ra3-rc3 2种适宜简易大棚日尺度蒸散模拟的PM模型，其中最优模型为ra2-rc3。研究可为提高简易大棚作物灌溉及水分利用效率提供理论依据。

摘要:为证实典型气象条件下宇宙射线中子法测量区域土壤水分准确性的差异和应用普适性，以季节为时间划分尺度，并选取典型气象条件时段，对比研究山地地形下垫面宇宙射线中子法（CRNS）与频域反射法（FDR）土壤水分连续观测效果差异。结果表明：山地地形下垫面，CRNS水平测量足迹的季节变化较为稳定，垂直足迹在耕作层范围内有一定波动。不同季节降水过程的量级差异是引起CRNS测量结果偏差的主要因素，夏秋两季，在高温少雨导致的持续失墒以及较大量级降水过程等土壤水分变化较为剧烈的时段，CRNS与FDR测量结果一致性较好，春季多为小量级降水，作物冠层截留作用导致二者一致性略差，冬季降水量与蒸散发接近平衡，且单次降水量级极小，CRNS与FDR偏差极小。分析典型土壤水分条件下的CRNS测量准确性变化，进一步明确了降水过程对CRNS准确性的干扰，而在持续高温干旱时段则一致性良好，均方根误差（RMSE）、纳什效率系数（NSE）和Kling-Gupta系数（KGE）分别达到0.014m3/m3、0.925、0.919。研究可为CRNS的应用场景选取与数据质量控制提供科学依据。

摘要:为探明黄淮海平原农田蒸散量（ET）和CO2净交换量（NEE）的多因素协同影响，选取中国科学院禹城综合试验站冬小麦-夏玉米农田为研究对象，基于涡度相关观测系统实测的2003—2010年逐日通量数据，利用结构方程模型，分析了农田ET和NEE特征及其影响因素。结果表明：季节尺度上ET和NEE表现出双峰型变化特征，但二者在不同的生长季具有显著差异。与玉米季相比，麦季ET（NEE）的峰值明显高于（低于）玉米季。研究时段内麦季和玉米季ET总量的多年平均值分别为398.63、256.59mm，并且二者均呈波动增加的趋势（P<0.05）；而麦季和玉米季NEE总量的平均值分别为-272.57、-293.57g/m2，但二者的年际变化趋势不显著（P>0.05）。净辐射是影响农田ET和NEE季节变化的重要因素，并主要体现在直接作用上。净辐射和气温通过叶面积指数对麦季ET和NEE产生较大的间接影响；而在玉米季，饱和水汽压差通过叶面积指数对ET和NEE的间接影响较大。此外，土壤含水率和风速对不同生长季ET和NEE的影响存在一定的差异。

摘要:农业旱灾脆弱性动态评价对保障区域农业可持续发展具有重要意义。为分析农业旱灾脆弱性评价子系统及指标的发展趋势，识别影响区域农业旱灾脆弱性变化的主要因素，提出了一种联系数伴随函数——五元半偏减法集对势，据此建立了区域农业旱灾脆弱性动态评价方法，在蚌埠市应用结果表明：蚌埠市农业旱灾脆弱性评价系统中的暴露子系统2001—2010年总体由均势转向偏反势，向着集对势降低的方向发展，农业旱灾脆弱性呈增强趋势，其中，对蚌埠市农业旱灾脆弱性变化影响较大的指标为复种指数，且复种指数存在向反势发展的趋势；灾损敏感性子系统发展趋势波动较大，2001—2010年逐渐由偏反势发展到偏同势，评估结果呈现逐年向好趋势，其中，单位农业增加值耗水量的减少使得蚌埠市农业旱灾脆弱性有较为明显的改善；防灾减灾能力子系统在2001—2009年处于偏反势，2009年之后逐渐稳定为均势，脆弱性状况呈缓慢改善趋势，其中，影响脆弱性的主要指标有节水灌溉率、农民人均GDP。本研究可为改善区域农业旱灾脆弱性状况提供科学的决策依据，也可为解决复杂系统多等级问题提供新的有效途径。

摘要:为推进秸秆综合利用，提升农业农村减排固碳能力，针对秸秆综合利用存在的温室气体排放因子基数不明、底数不清等问题，基于IPCC指南（2006年）温室气体排放核算理论框架，构建秸秆综合利用评价方法。明确评价范围与边界，科学核算不同秸秆利用技术的温室气体排放因子，评价秸秆五料化减排固碳底数，基于不同情景预测2030年和2060年秸秆综合利用的减排固碳潜力。结果表明，2020年秸秆综合利用的温室气体净减排贡献为7.0×107tCO2e，其中，露天焚烧和自然腐解的温室气体排放量为5.6×107tCO2e，秸秆五料化利用减排量为1.26×108tCO2e；肥料化和燃料化利用的减排量最高，减排量分别为7.9×107tCO2e和3.8×107tCO2e。预计到2030年秸秆综合利用温室气体减排固碳贡献潜力为1.52×108~1.72×108tCO2e，到2060年贡献潜力可达2.20×108~2.73×108tCO2e；秸秆肥料化在五料化利用中的减排贡献最大，并持续稳定增加，2030年和2060年减排贡献占比分别为40.7%和31.9%；秸秆燃料化的减排潜力最大，2030年和2060年减排贡献占比分别为55.2%和62.8%。秸秆综合利用应重视土壤/森林碳汇和化石能源替代的双重减碳作用，应坚持农用为主、多元利用的原则，加大力度推进全量利用，减少焚烧废弃的温室气体排放，充分发挥其减排固碳的作用，为实现碳中和目标提供支撑。

摘要:针对目前温室光温调控目标值优化未综合考虑提升作物净光合速率和生产效益的问题，基于NSGA-Ⅱ多目标遗传算法进行光温协调优化模型研究。分别建立蓝莓光温耦合净光合速率模型与Venlo型温室夏季降温补光能耗模型，采用粒子群算法（Particle swarm optimization，PSO）进行参数辨识与验证分析，得到较为准确的目标函数模型；以蓝莓净光合速率最大、Venlo型温室降温能耗最小为优化目标，采用NSGA-Ⅱ算法对光温协调优化模型进行模拟寻优，得到Pareto最优解集。为进一步验证优化效果，对最优解集采取不同选取策略，分别与优化前作对比。结果显示，在维持蓝莓光合速率基本不变的情况下可降耗约21.3%；在优先考虑种植效益的前提下，可在降耗86%的同时平均增加光合速率约28.9%。研究结果可为考虑作物光合提升与降耗综合目标的温室蓝莓光温协调优化模型与控制策略选取提供理论基础。

摘要:稻米供应链具有全生命周期冗长、主体环节参与角色复杂、危害物种类众多、信息多维多源异构等特点，实现稻米供应链动态监管，有助于稻米质量安全保障和溯源。以区块链智能合约为驱动，构建了适用于稻米供应链信息流转特性的动态模型并进行合约化实现与原型验证。首先，在稻米供应链监管信息解析及分类的基础上，基于区块链智能合约构建稻米供应链动态监管模型框架。其次，在监管模型的逻辑框架下，定制化设计身份初始化、数据调用、模型验证、数据传输、贡献评估、信用评估等6种智能合约，并进行模型运行流畅分析。最后，依托动态监管模型及智能合约，设计并研发稻米供应链监管原型系统，并进行仿真分析和案例验证。结果表明，所构建的动态监管模型和原型系统能够解决稻米供应链业务信息、危害物信息及人员信息的全流程实时管理，在信息层面实现稻米供应链全生命周期动态可信监管。

摘要:针对目前我国核桃内部品质混杂、不易检测等问题，提出利用X射线成像技术结合卷积神经网络对核桃内部品质进行快速检测。对获取的核桃X射线图像进行预处理和数据扩充，采用GoogLeNet、ResNet 101、MobileNet v2和VGG 19共4种迁移学习模型构建卷积神经网络，对核桃数据集进行训练。通过预测集准确率、预测损失值、测试集准确率以及运行时间对模型进行分析，优化模型参数，开发核桃内部品质检测分选系统并进行模型验证。研究结果表明：GoogLeNet模型学习率设置为0.001，迭代次数设置为25次时预测效果最优，预测准确率为96.67%。系统验证结果表明：空壳核桃的判别准确率达到100%，平均判别准确率为96.39%。该系统可实现核桃内部品质的无损检测分选。

摘要:针对研究人员难以利用计算机视觉对棉种这类尺寸较小的物体进行双面检测，导致检测效果不佳的问题，设计了一款新型棉种检测分选装置，利用亚克力板在强光和白色背景下透明的特点，将棉种通过上料装置滑入透明亚克力板的凹槽中，随着转盘的转动，同一批棉种的正反两面图像分别由2个不同位置的CCD相机采集得到。利用改进YOLO v4的目标检测算法检测破损棉种，试验结果表明该方法建立的模型对群体棉种中的破损棉种和完好棉种的检测准确率达到95.33%、召回率为96.31%、漏检率为0，检测效果优于原YOLO v4网络，实现了对双面群体棉种的破损识别，为后续脱绒棉种智能检测装备研发提供了技术支持。

摘要:为揭示混合体系中大豆分离蛋白（SPI）和葡聚糖（Dex）之间的相互作用以及Dex质量分数（1%、3%、5%和7%）对SPI结构和功能性质的影响，采用荧光光谱、紫外可见光谱、傅里叶变换红外光谱等表征SPI-Dex非共价聚合物构象变化，并通过粒径、表面疏水性、浊度、溶解性、乳化活性、乳化稳定性以及抗氧化性解析Dex质量分数对SPI功能性质的影响。结果表明：SPI和Dex在中性条件下可以通过疏水相互作用和氢键两种非共价力相互作用，进而改变SPI的结构和功能性质。与单独SPI相比，Dex的添加可以防止色氨酸和酪氨酸残基的暴露，形成更加紧密的三级结构。当混合体系中Dex质量分数低于5%时，随着Dex的不断增加，SPI-Dex聚合物的粒径、表面疏水性、浊度明显降低，溶解性、乳化性、抗氧化性显著提高，其中Dex质量分数为5%时效果最为显著，分别使SPI的溶解度增加了16.35%、乳化活性指数增加了18.71%、DPPH自由基清除率增加了11.30%。

摘要:针对现有拖拉机变速器存在机械结构复杂、挡位数较多、模式切换繁琐等问题，提出了一种串联式液力机械复合传动方案(Series hydraulic and mechanical hybrid transmission，HMD)及其配套拖拉机总体设计方法，包括功能需求、传动路线设计、组件特性分析、性能参数计算、仿真模型搭建、作业性能对比。针对无级调速模块有效性设计牵引性能与匹配性能试验，合理的发动机匹配使得液力传动最高效率达到0.894，重载与轻载区段能够实现无级变速，工况适应性良好。性能对比结果表明：HMD牵引特性场位于原拖拉机与HMCVT之间，各挡牵引功率峰值幅度变化平稳，深谷面积明显减小；犁耕工况下，牵引力覆盖范围平均提升15.3%，负载作业速度平均提升8.2%；旋耕工况下，动力输出功率平均提升1.7%。研究可为多模式无级变速拖拉机总体设计提供技术路线参考。

摘要:针对山地履带拖拉机（简称山地拖拉机）等高线作业时，车身调平和农具仿形作业不同的姿态调整需求，在建立车身及农具运动学模型的基础之上，构建了整个系统的控制策略，设计了车身与农具姿态协同控制系统，其中，对车身和农具的控制分别采用PID算法和双闭环模糊PID算法。基于Simulink对控制算法进行了仿真分析，结果表明：采用PID算法实现车身调平可以满足其基本调平要求；采用双闭环模糊PID算法实现农具姿态调整的控制效果优于PID算法。最后，进行了机组姿态协同调整的静态试验和动态试验，结果表明，采用所设计的姿态协同控制系统：在坡度±15°的坡地上静态调整时，车身横向倾角最大误差为1.10°，农具横向倾角最大误差为0.46°；在坡度14°~16°的坡地上动态作业时，车身横向倾角最大误差为1.90°，农具横向倾角最大误差为0.93°。该姿态协同控制系统精度和稳定性能够满足丘陵山区坡地等高线作业需求。

摘要:针对人体手臂负载弯举过程中易产生肩袖损伤的问题，设计了一种气动肌肉上肢外骨骼机器人。其本体结构由一个肘关节外骨骼机器人和气动式外展肩枕构成，并通过双层护肩结构固定于穿戴者上肢。该设计结合了刚性外骨骼机器人结构的力传递优势和柔性仿生式织物结构的柔顺性优势，在负载弯举过程中对穿戴者的肘关节和肩关节提供必要的助力，同时提高了肩关节处的人机相容性。对比实验结果表明，实验者手持负载并穿戴气动式上肢外骨骼机器人后可以在心率无显著性增加的状态下完成弯举动作，并且在气动式外展肩枕的作用下肩部外展轨迹更近似于自然弯举状态下的轨迹。与无穿戴状态下对比，肱二头肌肌电信号的平均绝对值和均方根分别降为69.92%~70.97%和66.46%~78.85%，冈上肌肌电信号的平均绝对值和均方根分别降为80.67%~81.51%和78.02%~89.22%。

摘要:针对磁流变阻尼器存在由于阻尼间隙固定、长度小等导致的阻尼力较小、动力性能单一及适应性不强等不足，提出并设计一种阻尼间隙可调式磁流变阻尼器。该阻尼器液流通道由圆锥和圆环形液流通道共同组成，其有效阻尼长度可增加到4段。同时通过调整紧锁螺母控制阀芯位置，改变阀芯与左右磁轭的相对位置，可实现圆锥液流通道阻尼间隙连续可调。对所提出的结构进行磁路设计，基于Bingham模型建立其力学模型，利用ANSYS进行电磁场仿真，并设计实物样机进行动力性能实验。实验结果表明，输出阻尼力随阻尼间隙的减小而增大，在阻尼间隙为0.6mm时阻尼力达到7.2kN。可调系数随阻尼间隙的减小而减小，在阻尼间隙为1.6mm时最大可调系数为13.6。另外，不同阻尼间隙下阻尼力为0.2~7.2kN，最大可调系数可达33。本文所提出的磁流变阻尼器结构可进一步提升磁流变阻尼器的动力性能，并可替代不同应用场合的磁流变阻尼器。

摘要:为改善微小型轴向柱塞泵配流副润滑特性，对缸体进行受力分析，建立了配流副油膜润滑模型，以泄漏量、缸体倾覆角、粘性摩擦力矩为优化目标，采用多目标遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithm，NSGA-Ⅱ）对配流盘密封环结构参数进行了优化,包括配流盘密封环径向尺寸R1、R2、R3、R4和腰型槽起点张角θ。模型考虑缸体微观的倾斜运动以及宏观的旋转运动，对楔形油膜的动态变化过程进行了仿真。通过有限容积法对雷诺方程进行离散化处理，得到配流盘表面油膜的压力分布情况，并分析了密封环结构对油膜特性的影响。研究结果表明，密封环最外缘的尺寸对油膜润滑性能影响较小，腰型槽起点张角和密封环内缘尺寸对缸体倾覆角的影响较大；配流盘结构优化后，油膜综合润滑特性提升5.4%,倾覆角和泄漏量分别下降3.8%和29.6%。

摘要:针对机床状态动态标签及差异化分布数据下的预测适应性差与准确度低问题，结合时序特征关系和模型融合方法，建立自适应混合深度学习模型进行机床状态预测。首先，通过融合最小近邻分类器，设计一种基于权值累积的自适应更新法则，建立具有数据自适应性的状态预测模型。在此基础上，提出一种基于中心损失函数的特征距离度量优化策略，构建综合决策损失函数，确保模型有效融合。在提出的一种组合收敛准则基础上，采用BBPT方法训练优化模型，对测试数据进行了验证。实验结果表明，该模型能够自适应动态标签及差异化分布数据，准确预测数控机床状态类别，抗干扰强，响应快。在GPU模式下预测时间最短仅需100ms，较BP和LSTM分类网络，预测准确率和实时性均显著提高。