摘要:生猪养殖业是我国畜牧业的重要组成部分，持续增长的养殖规模对养殖装备性能要求不断提升，目前我国生猪养殖业正处于智慧畜牧业初级阶段，自动化装备已得到广泛应用，智能化设备正在持续发展。本文分析了当前生猪养殖业中常用的自动化装备和技术，从其在栏体、饲喂、环境控制以及粪污处理方面的技术手段，不同装备的优缺点与适用场景进行对比分析；基于当前发展进程对生猪养殖新阶段的智能装备和技术进行阐述，结合智能感知、物联网、云计算等技术对已有的智能饲喂、环控装备进行分析，并阐述了人工智能技术在生猪养殖设备中的应用，包括机器视觉与语音处理技术在生猪养殖智能检测系统中的应用，以及机器人技术替代人工进行养殖作业的发展。最后总结了当前生猪自动化养殖装备发展的研究重点，并展望了生猪自动化、智能化装备研究的发展趋势。

摘要:为解决东北稻区秸秆全量还田条件下，现有驱动式搅浆机存在动力消耗大、严重破坏土壤结构并使得秸秆漂浮等问题，设计了一种无驱动式自动调平水田埋秆起浆整地机，机具前排星形耙片细碎土壤并掩埋秸秆，后排轧滚进一步碎土埋秆，平地装置平整地表，由电液控制系统实现自动调平，能够为水稻插秧作业创造优良地块条件。通过理论分析和优化设计，确定了优化后星形耙片的各项结构参数和排列方式；设计了带有齿板和刀齿的轧滚，倾斜布置的齿板和直立的刀齿分别对土壤进行横向与纵向的滑切，可提高碎土埋秆效果；改进设计了平地板，〖JP2〗确定了板高为150mm，并针对前进速度、板宽、推压角开展了仿真试验，得到最优工作参数为：前进速度2.4km/h、板宽290mm、推压角44°；采用中心不动法的调平策略，设计了基于倾角传感器和PID算法的自动调平电液控制系统，实现了自动调平系统的快速平稳控制。田间试验结果表明，整机作业后地表平整度为0.73cm，秸秆覆盖率为91.4%，压茬深度为5.98cm，泥浆度为1.18g/cm3，机具各项指标均优于国家标准，该设计可为东北稻区秸秆全量还田条件下水整地机具研究提供参考。

摘要:针对机器视觉获取种子空间分布信息时，传统开沟器作业过程中，种子落入种床后，土壤快速回落覆盖种子，导致种床中种子原始图像采集困难的问题，设计了一种开沟延时回土装置，通过导土装置、压种装置和回土装置的配合作业，延长土壤回落时间，形成有利于原始图像采集的避让空间，并在图像采集完毕后将泛起土壤推回种床，保证土壤回填率，达到延时回土的目的。通过理论分析确定导土装置、回土装置等关键装置结构参数。以开沟速度、开沟深度、回土板转角为试验因素，开展土壤回填率离散元仿真试验，确定最优作业参数为开沟速度1.6m/s、开沟深度30mm、回土板转角40°。在最优参数组合下，进行土壤回填率田间试验和种子图像采集田间试验。结果表明，开沟延时回土装置土壤回填率为96.5%，开沟延时回土装置较未安装回土装置的开沟器土壤回填率提升39.6个百分点；工业相机可以在导土装置形成的避让空间中采集到种床中种子的原始图像。试验结果表明，设计的结构可以有效避免回落土壤对图像采集的影响，并保证土壤回填率，实现了种床中种子图像的采集，为计算机视觉技术检测播种作业质量奠定了基础。

摘要:为实现农业机械全田块高效自主作业，提出一种增益系数自适应的Stanley模型路径跟踪算法。以横向偏差和航向偏差为输入变量构建隶属度函数，设计模糊推理和解模糊化过程实时确定控制模型增益系数，提高Stanley模型对不同曲率路径的自适应能力。为验证所提算法有效性，以移动小车为平台开展联合收获机回字形全田块自主作业路径跟踪试验，结果表明所提算法显著改善Stanley模型路径跟踪精度，直线作业速度2.5m/s、转弯速度1m/s时，直线段和曲线段最大跟踪误差均小于3cm。大初始横向偏差路径跟踪试验表明，模糊Stanley模型较Stanley模型大幅度减小路径跟踪上线距离，满足农业机械全田块高效自动导航作业要求。

摘要:针对传统油菜精量直播机多采用被动式地轮驱动排种器，高速时地轮易打滑，导致漏播、断条等现象，影响高速作业精量播种效果，且手动变速箱调整播量难以实现播种粒距、播量的精准调节等问题，设计了一种以STM32为主控器，通过蓝牙模块与手机端微信小程序进行实时数据交互的油菜随速播种控制系统。该系统采用地轮编码器和北斗接收器两种模式分别获取拖拉机低速和中高速作业时的前进速度，主控器分析各传感器数据并生成电机控制指令驱动闭环步进电机带动排种轴转动，实现排种轴转速与拖拉机前进速度匹配及无级播量调节；同时利用微信小程序设置目标粒距、传动比、地轮直径等参数以适用于不同类型播种机，并显示总播量、播种面积等关键参数；分析得出吸附种子临界负压为1477Pa，切换测速方式临界速度为3.7km/h，测速范围为1.44~12.77km/h，电机调速频率为5Hz。台架试验结果表明：随速播种控制系统播种性能优于恒定转速播种，播种速度2.6~7.8km/h时粒距合格指数大于87%。田间试验结果表明：本系统搭载一器双行正负气压组合式油菜精量排种器在作业速度为1.44~7.99km/h时播量误差小于3.9%、粒距合格率不低于84%，满足随速播种要求。

摘要:针对华北一年两熟区玉米根茬地小麦免耕播种机作业时存在开沟器易堵塞、通过性差等问题，提出精准对行避茬的方法，设计一种小麦免耕播种机双导轨滑移式调偏系统。通过理论分析构建调偏横移机构的下悬挂臂力矩平衡、偏移距离及液压缸受力平衡方程，确定影响调偏横移机构提升性能与调偏性能的关键因素。调偏控制系统运用临界比例度法对PID控制进行参数整定，通过土槽试验平台对调偏控制系统的性能进行验证，超调量全部小于5%，平均响应稳态误差小于3mm，移动响应时间为2.8s。田间试验结果表明，当行间秸秆覆盖量、作业速度逐渐增大时，小麦免耕播种机的纵向调整距离和播种均匀性变异系数随之逐渐增大，避茬率逐渐减小，即当免耕播种机作业速度小于等于1.4m/s，行间秸秆覆盖量小于等于1.5kg/m2时，避茬率大于等于90%，纵向调整距离小于等于2.5m，小麦播种均匀性变异系数小于等于26.75%，可满足小麦免耕播种机的调偏作业要求。

摘要:现有的大型喷杆喷雾机的喷杆大多采用传统桁架结构，随着喷杆长度的增加，配套机构、设计复杂度及整机质量相应增加，整机质量大，农田中行走的通过性差，陷车风险高；喷杆平衡控制难度加大，降低了整机的可靠性和便利性；特别是在水田喷施作业中，大型喷杆喷雾机的功能受到很大限制。本文提出了一种旋翼悬浮式喷杆，分别融合地面机械高续航、载重大和空中无人机作业灵活、受地形地貌限制小的优点，并设计了自动调平控制系统以实现喷雾机喷杆在喷施作业过程中保持水平姿态。分析了喷杆的受力情况，对自动调平控制系统进行了辨识和建模，采用“陀螺仪+激光雷达”进行双传感器融合控制的方式，开展了旋翼悬浮式喷杆自动调平控制算法的仿真试验、台架试验和田间试验。试验结果表明：采用双传感器融合的模糊PID控制算法优于单传感器的角度PID控制算法，可较好地避免出现失稳状态；在田间试验中，当喷杆进入稳定状态后，整根喷杆各点离地高度均值在1.4~1.5m之间，标准差不大于0.1027m，具有较好的水平度；所采集的10个不同时刻喷杆各点高度均值的变异系数为1.40%，说明喷杆悬浮高度的稳定性较好。该研究验证了旋翼悬浮式喷杆作业方法的可行性。

摘要:针对玉米中后期封行后高地隙植保机难以下田、传统植保无人机雾滴穿透性差导致病虫害难以防控等问题，本文将脉冲烟雾机的热力雾化和低量喷雾技术与高效率的植保无人机进行结合，提出了植保无人机搭载热雾喷施系统的植保作业方案，设计了热雾喷施管路与遥控作业系统，并开展了灌浆期玉米植保作业试验。以清水代替农药进行喷雾作业，在试验区域设置水平和垂直采样点，通过水敏试纸收集沉积在各采样点的雾滴，并利用雾滴分析软件测出热雾植保无人机雾滴在不同采样区域的沉积分布结果。试验结果表明：喷雾区域采样范围-2~6m的雾滴粒径和雾滴密度分布差异较为明显，在距喷口0~2m水平位置雾滴较为集中，垂直方向玉米冠层至底层的雾滴粒径和密度依次减小，整个采样区域内雾滴密度均超过20个/cm2。雾滴覆盖率和沉积量总体变化趋势一致，其中，距喷口前方1m位置各垂直采样层叶片正面的雾滴覆盖率均取到最大值，从上层到地表依次为18.02%、13.48%、4.37%和2.11%，冠层叶片正面雾滴沉积量在此区域也达到最大值，为0.36μL/cm2，整体上叶片正面的雾滴覆盖率和雾滴沉积量均大于同位置叶片反面数值。此外，除少数采样点位置因雾滴重叠、黏连导致雾滴谱宽度大于2μm以外，其他采样点的数据均符合低容量喷洒条件下雾滴谱宽度小于等于2.0μm的技术指标。该研究可为热雾植保无人机在玉米等高秆作物中后期植保作业的参数优化和使用提供参考依据。

摘要:针对缺少系统测试播种机关键部件运行参数和性能指标测试平台的问题，设计了一种播种机关键部件性能测试平台，阐述了该平台的工作过程，确定了其种肥量检测系统、气流供给与检测模块、地轮驱动模块、三点悬挂模块、液压动力模块及显示与控制系统的结构及关键参数，并以Stewart类自由度并联结构设计了模拟地表坡度的运动框架。播种机关键部件性能测试平台空载和各系统模块工作性能测试试验结果表明：该平台可实现排种与排肥过程中8路导种管和导肥管内种肥排出信号及种肥质量检测，可提供排种轴与排肥轴转速为20～120r/min时，高速气送式排种与排肥所需流量为1.6992～2.5575m3/h的输送气流，并可测试排种与排肥环节气流压力与流量、播种机传动系统转速与转矩；通过运动框架可模拟-5°～5°地表坡度中地表不平对播种机排种性能的影响，运动框架设置的倾斜角度与角度传感器测定的倾斜角度偏差率为0～0.25%、往复摆动角度偏差率为0～0.275%，平台运行稳定，满足不同排量的排种与排肥性能测试要求。

摘要:针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差，种群压实导致充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题，设计了一种组合孔内充式油莎豆排种器。对复式型孔的外孔和内孔长度进行了设计，提高了充填性能；基于最速降线原理设计了回流板曲面，理论分析了回流板上端倾角范围、安装位置及种子在回流板上运动情况；分析了种子与强制排种装置碰撞过程，设计优化了强制排种装置。利用EDEM仿真分析了种群回流运动过程和强制排种过程，探明了回流板种群运动过程，得出在倾斜角为32°的回流板安放位置回流效果较好，表明回流板可以增强种群流动性，避免种群堆积；分析证明了强制排种装置可提高排种器的集穴效果，实现3粒投种一致性。最后进行了投种一致性高速摄影试验、排种轮单排孔排种试验、双因素试验和集穴试验，通过高速摄影分析了油莎豆种子位移及速度变化规律，其结果与数值模拟基本一致，从排种轮单排孔排种试验得出3排型孔排种合格率差异不显著，双因素试验得出在复式型孔内孔长度为8mm、转速为20r/min条件下，排种器合格指数、漏播指数、重播指数可达96.4%、1.5%和2.1%。在较优内窝孔长度和回流板条件下进行集穴试验，试验结果表明在转速为10、20r/min时集穴效果最佳。

摘要:为了实现蔬菜移栽机取投苗的稳定性和高效性，针对夹钵取投苗方式，设计了一种全自动曲柄摇杆-导轨组合式取投苗装置。取投苗装置与送盘装置、导苗装置及分苗装置配合完成自主送盘、取苗、投苗与分苗。用解析法对取投苗装置中的摆杆-导轨及曲柄摇杆进行了结构参数设计，用矢量方程法和ADAMS仿真对取投苗装置的运动过程进行计算分析，并利用高速摄像机拍摄取投苗装置的实际运动轨迹，与仿真结果进行对比，验证了设计的正确性和可行性。以辣椒钵苗为试验对象，选取取投苗速度、苗株高度及基质含水率为试验因素，以取苗成功率、伤苗率、投苗成功率及取栽成功率为评价指标进行正交试验。试验结果表明：在给定因素水平下，整机单行取投苗速度90株/min、苗株高度110mm、基质含水率50%时，取投苗效果最佳，取苗成功率为95.14%，伤苗率为1.39%，投苗成功率93.05%，取栽成功率91.67%。

摘要:为了提高自动移栽机移栽效率，设计一种双排移栽机械手联动式高速移栽装置。利用安装在两个移栽臂上的双排移栽机械手交替取苗和栽苗的方法，采用联动控制方式使移栽效率翻倍。通过优化移栽机械臂和移栽机械手结构，并对其关键部件进行参数设计和运动学分析，综合考虑影响移栽成功率的关键因素，确定穴盘苗苗坨含水率、苗龄、爪针限位孔中心距为试验因素，以200穴欧石竹穴盘苗为试验对象，进行单因素试验和多因素正交试验，确定双排移栽机械手联动式高速移栽装置的最佳工作参数。试验结果表明：当穴盘苗苗坨含水率为32.6%、苗龄为46d、爪针限位孔中心距为16.7mm时，取苗成功率为94.7%，与软件计算结果94.2%接近，符合花卉、蔬菜移栽作业的技术要求。

摘要:针对我国大白菜收获机械化水平低、配套技术与装备缺乏的现状，在分析大白菜主要种植模式和机械化收获要求的基础上，对大白菜机械化收获关键技术进行了研究，确定了先切根再夹持导向、输送的机械化收获方案，并设计了一种适合我国南方地区田间作业的履带自走式单行大白菜收获机。该收获机主要由切割装置、夹持导向装置、倾斜输送装置、水平输送装置、收集装置、液压传动系统等关键部件组成，可一次性完成大白菜的切根、夹持导向、输送与装箱等收获作业。为了获得该机的良好作业性能，对各关键装置和部件进行了理论计算与分析，并进行了样机试制和田间性能试验。田间试验结果表明，当机器前进速度约为0.30m/s，切根装置、夹持导向装置以及夹持导向装置的液压马达驱动转速分别设置为300、300、175r/min时，该大白菜收获机平均生产率达0.11hm2/h，平均切根合格率为93.40%，平均夹持成功率为95.86%，平均输送成功率为100%，平均作业损失率为7.84%，收获机各关键部件工作稳定，收获效果较好，基本满足大白菜的机械化收获要求。

摘要:针对油菜薹机械化收获装备匮乏的问题，设计了一种龙门式电驱动油菜薹收获机，实现油菜薹切割、夹抛、输送、收集、跨厢面遥控自走功能。阐述了收获机整机设计方案，设计了立式回转夹抛切割装置，确定了分禾器、割刀和夹抛辊结构参数；通过割台夹抛过程力学与运动学分析，明确了油菜薹切割、夹抛输送作业影响因素，确定了割刀、夹抛辊结构和运动学要求；搭建油菜薹收获试验台，以切割效果、输送效果为评价指标开展单因素试验和正交试验，结果表明当割刀转速为234r/min、夹抛辊转速为120r/min、喂入速度（机具前进速度）为0.56m/s时综合收获效果最佳。田间收获验证试验表明,设计的收获机作业效率可达到0.41hm2/h，综合切割效果为95.6%，综合输送效果为95.2%，满足油菜薹收获要求。该研究可为油菜薹机械化收获装备的结构设计优化提供参考。

摘要:针对红花采收机械存在的花丝破碎率高，采收效果差的问题，基于低速对切与分段切割的设计思想，研究设计了一种红花采收机双动对切式末端执行器，利用双动刀和多工作段凸轮实现低速夹持切割与分段作业。构建刀具-花丝切割力学模型，对切割过程进行理论分析，确定影响末端执行器性能的关键因素为：切刀进给速度、刃口倾斜角和切刀刃面倾角；并以凸轮转速（切刀进给速度）、刃口倾斜角和切刀刃面倾角为试验因素，以花丝采净率与花丝破碎率为评价指标，进行了三因素五水平二次正交旋转组合试验，得到试验因素与评价指标间的数学模型，对回归模型进行多目标优化，确定最佳参数组合为：凸轮转速27.9r/min、刃口倾斜角16.1°、切刀刃面倾角19.7°，对应花丝采净率为91.78%，花丝破碎率为5.32%。在最佳参数组合下进行田间验证试验，结果表明，花丝采净率为91.25%，破碎率为5.57%，与优化结果误差不超过5%，表明所设计末端执行器能实现花丝的低破碎率采收。

摘要:针对鲜食大豆采收劳动强度大，人工采摘效率低，缺少相应收获机械装备等问题，结合鲜食大豆种植模式和采摘期植株物理特性，设计了一种弹齿滚筒式鲜食大豆采摘装置。阐述了弹齿滚筒采摘装置的工作原理，对采摘过程中的豆荚进行运动学分析，并对装置关键部件进行了参数设计和结构优化，确定了影响作业效果的因素。通过单因素预试验确定了关键参数的范围，以前进速度、滚筒转速、割台高度为试验因素，以掉落率、挂枝率、破损率为试验指标进行三因素五水平二次正交旋转中心组合试验，建立了试验因素与试验指标间的数学模型，并分析了各因素对试验指标的影响。对模型进行粒子群算法优化，预测最优参数组合为：前进速度0.43m/s、滚筒转速245r/min、割台高度4cm，对应的掉落率、挂枝率和破损率的预测值分别为10.6%、4.4%、5.6%。对最优参数组合进行田间验证试验，结果为掉落率11.8%，挂枝率4.0%，破损率6.1%，试验结果与理论预测值的相对误差均不高于10.1%。方差分析表明各评价指标的实际值和预测值之间不具有显著性差异。研究结果可为鲜食大豆采摘装置设计提供参考。

摘要:针对新疆插盘食葵人工取盘收获劳动强度大、成本高的问题，设计一种由原位脱粒装置、籽粒回收装置组成的插盘食葵原位脱粒收获原理机。基于静力学及运动学理论分析，对击打-刷脱组合式原位脱粒装置进行设计，并确定影响食葵脱粒效果的主要因素；结合食葵籽粒特点初步确定气吸式籽粒回收装置结构参数，应用离散元与流体耦合分析方式对籽粒回收装置进行仿真分析，模拟集料斗和密封收集箱的作业过程，并得到满足籽粒收集性能的风机作业参数。采用单因素试验分别确定机具作业速度、脱粒刷转速、击打辊转速的合理取值范围，基于单因素试验结果，以机具作业速度、脱粒刷转速、击打辊转速为试验因素，食葵盘未脱净率、籽粒破损率为评价指标，整机开展正交试验。试验结果表明，当机具作业速度为0.3m/s、脱粒刷转速为130r/min、击打辊转速为80r/min时，原理机工作性能最佳，食葵盘未脱净率、籽粒破损率分别为7.11%、1.13%，研究结果可为插盘食葵机械化收获提供参考。

摘要:半喂入联合收获机脱粒装置栅格凹板分离的谷粒混合物，虽经抖动板均布，进入清选筛后仍存在筛面两侧多中间少的问题,影响清选质量。为此提出了利用双圆锥离心风机均布筛面谷粒混合物的筛面双侧横向气流均布思想。双圆锥离心风机工作时，具有K字形叶片叶轮的大小端之间存在风压差Δp，它可以产生横向气流。根据喂入量所需的清选气流全压、风量和风速，设计了具有K形叶片叶轮的双圆锥离心风机；计算了理论压力差及其所产生的横向风速；进行了气流流场数值模拟比较分析。经二次旋转正交组合模拟试验和多目标优化表明：当叶轮大端直径x1为308.72mm，风机转速x2为1186.71r/min、叶片锥度x3为3.12°时，最大横向风速va为3.26m/s，清选损失率y1为1.08%，籽粒含杂率y2为0.68%，指标达到相关标准要求，优于现有机型水平（清选损失率为1.5%左右，籽粒含杂率大于0.8%）。

摘要:针对二层及三层筛式花椒筛选机筛选摆动频率、筛净率及筛选效率低等问题，设计了四层筛式花椒筛选机，利用顶层筛与第2层筛连接、第3层筛与底层筛连接，两套连接装置由偏心轮驱动和连杆牵引摆动时互为反向运动，从而减小摆动不平衡力矩，提升筛选最高摆动频率。开展了整机结构与关键部件设计，机架及四层筛的振动模态仿真，分析了机架与筛面稳定性、摆动机构参数、筛面倾角与摆角，进行了筛选稳定性和筛选性能试验。结果表明：筛选机机架、顶层筛、第2层筛、第3层筛和底层筛的1阶振动频率分别为9.7、9.9、11.7、9.3、9.4Hz，整机固有振动频率约为11.8Hz；筛选频率越高则最大喂入量和筛选效率越大；筛选机摆角为2.77°、顶层及底层筛倾角分别为6.95°和8.12°时，最优筛选频率为9.0Hz，最大喂入量达792kg/h，筛选效率为559kg/h，花椒壳筛净率和损失率分别为98.1%和3.1%，花椒籽筛净率和损失率分别为94.1%和4.2%。

摘要:针对传统两相流CFD-DEM模型中忽略一些次要力以及颗粒-湍流作用导致计算精度不高的问题，建立了考虑Loth升力、虚拟质量力、压力梯度力以及湍流调制等多种机制的全耦合模型，分析了进口颗粒体积分数、输送速度和颗粒直径对固-液两相流动的影响。研究结果表明，升力驱使颗粒向管道中心聚集，且Loth升力比传统Saffman和Magnus升力预测的颗粒分布更接近实验。随着进口颗粒体积分数的增加，各相的轴向速度均明显减小，同时颗粒对湍流的调制作用导致流体均方根速度降低。随着输送速度的增加，颗粒在管道中心更加聚集，而流体均方根速度快速增加。随着颗粒直径的增加，颗粒在管道中的分布更加不均匀，而对流体均方根速度的影响很小。输送速度对压降影响最大，进口颗粒体积分数次之，颗粒直径对其影响最小。

摘要:针对现有监测方式难以大面积准确监测植株个体水分状况，且猕猴桃果园的郁闭性导致根域土壤含水率（Root domain soil water content，RSWC）监测方法匮乏的问题，使用多层感知机（Multi-layer perceptron，MLP）和冠层植被指数来预测果实膨大期（5—9月）徐香猕猴桃植株40cm深度的RSWC。在MLP训练数据的预处理中，采用Pearson相关系数作为输入（植被指数）与输出（RSWC）的相关性评价指标，采用单因素方差分析作为输入与输出的显著性评价指标。进一步考虑冠层采集范围可能对模型精度造成的影响，将数据分割为不同尺度对MLP进行训练评估。结果表明，重归一化植被指数（Renormalized difference vegetation index，RDVI）与RSWC具有最高的相关性与显著性，相关系数和P分别为0.744和0.007，该指数可以作为RSWC反演的输入量。对不同尺度RDVI的建模数据表明，模型精度与RDVI采样面积A及对角线长度L有着较强的相关性（R2分别为0.991和0.993），为了使模型精度最大化，采样面积应在2.540~3.038m2之间。通过使用该尺度的RDVI建立的MLP模型达到最大精度（R2为0.638，RMSE为0.016）。本研究可为建立非接触性猕猴桃果园土壤含水率估算方法与果园灌溉系统设计提供依据。

摘要:为验证基于花后累积地上生物量比例动态参数（D-fG）的作物动态收获指数（D-HI）遥感估算方法在大范围获取作物收获指数空间信息的可行性和有效性，以我国黄淮海平原河北省衡水市为研究区，以冬小麦为研究对象，在前期田间冠层尺度确定作物收获指数估算敏感波段中心和最大波段宽度基础上，利用哨兵-2A(Sentinel-2A)遥感模拟反射率数据及其真实遥感数据开展基于花后累积地上生物量比例的区域冬小麦收获指数遥感估算研究。在基于不同波段组合Sentinel-2A遥感模拟数据筛选出的冬小麦动态收获指数估算最优波段信息基础上，利用Sentinel-2A影像数据实现区域作物收获指数空间信息准确获取。结果表明，在Sentinel-2A多光谱遥感模拟反射率波段λ1（672~680nm）和λ2（855~875nm）条件下，基于D-fG遥感参数信息的D-HI估测精度最高，其中，均方根误差（RMSE）、归一化均方根误差（NRMSE）和平均相对误差（MRE）分别为0.0404、10.83%、9.56%，证明Sentinel-2A卫星遥感数据在冬小麦收获指数估算中具有一定应用潜力。同时，在估测D-HI精度最高的模拟遥感数据波段信息基础上，基于Sentinel-2A卫星遥感红光和窄近红外波段组合的灌浆期不同阶段和成熟期D-HI估测区域总体验证精度指标RMSE、NRMSE和MRE分别为0.0502、13.81%、12.00%。上述结果表明基于Sentinel-2A卫星数据和花后累积地上生物量比例的作物动态收获指数遥感估算方法在大范围D-HI空间信息获取中具有一定可行性和有效性，为基于宽波段多光谱卫星遥感数据的大范围作物动态收获指数空间信息准确获取提供一定技术方法借鉴。

摘要:玉米籽粒构成和精细结构与玉米产量及品质直接相关。本文提出一种基于CT图像的玉米籽粒三维结构自动测量方法，快速提取、统计玉米籽粒成分和结构性状，评估不同玉米品种籽粒间性状差异。首先，利用Micro-CT获取批量玉米籽粒CT图像，通过Watershed算法准确分割出单颗籽粒；进而，设计基于注意力机制RAUNet-3D网络准确提取出籽粒胚；最后，建立自动化玉米籽粒表型管道，计算籽粒、胚、胚乳和空腔的共23项性状，用于玉米籽粒性状分析和品种鉴定。选取4个玉米品种籽粒（登海605、京科968、先正达408和农华5号）共120颗籽粒进行验证，结果表明籽粒CT扫描成像效率提高到1min/粒，籽粒表型提取效率为10s/粒，胚分割精度可达93.4%，粒长、粒宽和粒厚的R2分别为0.902、0.926和0.904，籽粒品种分类精度达90.4%。本文方法实现了玉米籽粒及其胚、胚乳、空腔三维结构无损、快速测量，提取的性状能够表征不同玉米品种籽粒间表型差异，为开展大规模玉米籽粒三维表型鉴定奠定了基础。

摘要:体质量是评价家禽生长状况的关键指标，但家禽姿态的变化会影响体质量估测精度。本研究提出了一种SE-ResNet18+fLoss网络对平养模式下黄羽鸡姿态关键帧进行识别，融合了注意力机制SE模块和残差结构，并改进了损失函数，通过Focal Loss监督信号来解决样本不平衡问题，同时引入梯度加权类激活图对末端分类规则的合理性进行解释。利用4295幅鸡只图像构建数据集，测试集中鸡只的站立、低头、展翅、梳理羽毛、坐姿和遮挡6类姿态情况识别的F1值分别为94.34%、91.98%、76.92%、93.75%、100%和93.68%；黄羽鸡姿态关键帧的识别精确率为97.38%、召回率为97.22%、F1值为97.26%、识别速度为19.84f/s，识别精度、召回率和F1值均优于ResNet18、MobileNet18 V2和SE-ResNet18网络，在提高黄羽鸡姿态关键帧识别精度的同时保证了实时性，为准确估测家禽体质量提供了技术支持。

摘要:群养生猪行为的识别与跟踪是智能养殖中监测猪只健康的关键技术。为在猪只重叠与遮挡复杂场景中，实现群养生猪行为识别与稳定跟踪，提出了改进ByteTrack算法。首先，采用YOLOX-X目标检测器实现群养生猪检测，然后，提出改进ByteTrack多目标跟踪算法。该算法改进包括：设计并实现BYTE数据关联的轨迹插值后处理策略，降低遮挡造成的IDs错误变换，稳定跟踪性能；设计适合群养生猪的检测锚框，将YOLOX-X检测算法中的行为类别信息引入跟踪算法中，实现群养生猪行为跟踪。改进ByteTrack算法的MOTA为96.1%，IDF1为94.5%，IDs为9，MOTP为0.189；与ByteTrack、DeepSORT和JDE方法相比，在MOTA与IDF1上均具有显著提升，并有效减少了IDs。改进ByteTrack算法在群养环境下能实现稳定ID的猪只行为跟踪，能够为无接触式自动监测生猪提供技术支持。

摘要:针对球形果蔬的视觉检测过程中存在的表面图像获取遗漏或重复，造成面积识别不准、相关品质特征检测准确率低的问题，提出了一种保证图像中球形果蔬表面各处面积比例与真实值一致的外表面投影展开算法。首先，在果蔬样品滚动过程中获取多组图像，裁剪其中正对相机的窄列区域进行拼接展开，随后，通过相机获取图像方式建立几何关系，计算展开图中每行像素的理论长度并进行尺寸缩放，得到各处面积比例符合真实值的样品外表面投影图像。利用标准球进行投影算法准确率验证，应用田口试验设计L16(34)正交试验，以果杯速度、裁剪宽度、相机高度为主要影响因素衡量检测的准确度，试验结果表明三因素影响均显著，确定最优参数为果杯速度0.40m/s、裁剪宽度9像素、相机高度255mm，标准球的表面积投影准确率为95.47%。以最优参数进行苹果、脐橙和番茄3种球形果蔬的表面投影试验，并探索不同样品角度对投影准确率的影响，3种水果检测准确率分别为84.0%、92.2%和87.6%，验证了果蔬表面二维投影算法的可行性。

摘要:针对人工测量、统计作物茎秆显微切片图像中维管束数目、面积等关键参数主观性强、费时费力、效率低的问题，提出一种基于图像处理的水稻茎秆截面参数自动检测方法。首先构建了一个基于改进Mask R-CNN网络的水稻茎秆切片图像分割模型。网络以MobilenetV2和残差特征增强及自适应空间融合的特征金字塔网络为特征提取网络，同时引入PointRend增强模块，并将网络回归损失函数优化为IoU函数，最优模型的F1值为91.21%，平均精确率为94.37%，召回率为88.25%，平均交并比为90.80%，单幅图像平均检测耗时0.50s，实现了水稻茎秆切片图像中大、小维管束区域的定位、检测和分割；通过边缘检测、形态学处理及轮廓提取，实现茎秆截面轮廓的分割提取。本文方法可实现对水稻茎秆截面面积、截面直径，大、小维管束面积，大、小维管束数量等6个参数的自动检测，检测平均相对误差不超过4.6%，可用于水稻茎秆微观结构的高通量观测。

摘要:为更好地助力荔枝病虫害防治工作，推进荔枝产业健康发展，本文以所收集的荔枝病虫害图像数据集为研究对象，基于轻量型卷积神经网络ShuffleNetV2模型，提出一个高精度、稳定且适用于荔枝病虫害的识别模型SHTNet。首先，在ShuffleNetV2模型中引入注意力机制SimAM，不额外增加网络参数的同时，增强重要特征的有效提取，强化荔枝病虫害特征并抑制背景特征。其次，在保证模型识别精度的同时，采用激活函数Hardswish减少网络模型参数量，使网络更加轻量化。最后，在改进模型上采用迁移学习方法，将源数据（Mini-ImageNet数据集）学习到的知识迁移到目标数据（数据增强后的荔枝病虫害图像数据集），增强模型识别不同的荔枝病虫害种类的适应性。实验结果表明，与原始ShuffleNetV2模型相比，本文提出的荔枝病虫害识别模型SHTNet的准确率达到84.9%，提高8.8个百分点；精确率达到78.1%，提高9个百分点；召回率达到73.2%，提高8.8个百分点；F1值达到75.8%，提高10.2个百分点；且综合性能明显优于ResNet34、ResNeXt50和MobileNetV3-large模型。本文提出的荔枝病虫害识别模型具有较高的识别精度和较强的泛化能力，为荔枝病虫害实时在线识别奠定了技术基础。

摘要:针对现阶段特征提取网络当测试样本出现歪斜、模糊、缺损等变化时识别效果不够理想，利用训练样本扩充、变换、缩放等方式改善网络性能并不能动态地满足实际的复杂病害图像识别任务的问题，在ResNet50中引入双层注意力机制与通道特征提取机制，设计基于全局特征提取的深度学习网络（Global feature deep learning network，GFDL-Net），该网络包括通道特征提取子网络（Squeeze and excitation net，SE-Net）和双注意力特征提取子网络（Double feature extraction net，DFE-Net），分别从通道空间特征提取与平面关键点特征提取两方面改善了网络的全局特征提取能力。为了验证GFDL-Net的有效性，对辣椒、马铃薯、番茄等15种病害图像加入不同角度的旋转、色彩变换等测试，发现在样本加入旋转后与ResNet50、BoTNet、EfficientNet相比，平均识别准确率分别高出20.05、18.62、21.97个百分点；加入明暗度、饱和度、对比度变换后与ResNet50、BoTNet、 EfficientNet相比，平均识别准确率分别高出3.57、0.53、3.98个百分点，而识别速度分别为ResNet50、BoTNet、EfficientNet的4.4、4.9、2.0倍。试验证明GFDL-Net在图像全局特征提取能力方面的改进能有效提升网络的泛化能力与鲁棒性，可将其应用于解决变化样本的农作物病害识别任务中。

摘要:花生在储运过程中极易受到各种霉菌的污染而产生真菌毒素，其中以黄曲霉毒素B1（AFB1）最为常见。提出了基于嗅觉可视化技术的花生AFB1定量检测。利用顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术（HS-SPEM-GC-MS）分析得到不同霉变花生的指示性挥发性物质成分，据此选择12种化学染料制备特异性强的色敏传感器阵列，用于采集不同霉变程度花生样本的气味信息。引入遗传算法（GA）结合反向传播神经网络（BPNN）优化预处理后的传感器特征图像的颜色分量。借助支持向量回归（SVR）构建基于优化特征颜色分量组合的定量模型实现花生AFB1的定量检测；在此过程中，比较网格搜索（GS）和麻雀搜索算法（SSA）对SVR参数的优化性能。研究结果显示：SSA-SVR模型性能整体优于GS-SVR模型性能；且基于7个特征颜色分量组合的最佳SSA-SVR模型的预测相关系数（RP）达到0.9142，预测均方根误差为5.6832μg/kg，剩余预测偏差为2.3926。研究结果表明，利用嗅觉可视化技术可实现花生AFB1的定量检测。

摘要:为实现在复杂水体下对鱼道过鱼进行监测，提出了一种基于YOLOv5s的改进模型，并用TensorRT部署应用于某水电站鱼道现场。首先，针对水下图像模糊、目标检测困难的问题，提出了将Swin Transformer（STR）作为检测层，提升了模型对目标的检测能力；其次，针对鱼群密集、图像信息少的问题，将Efficient channel attention（ECA）注意力机制作为主干特征提取网络C3结构的Bottleneck，减少了计算参数并提升了检测精度；然后，针对检测目标定位差、回归不收敛的问题，将Focal and efficient IOU loss（FIOU）作为模型损失函数，优化了模型整体性能；最后将模型部署在TensorRT框架进行优化，处理速度得到了大幅度提升。基于实际采集的复杂水体数据集进行实验，结果表明，本文算法mAP为91.9%，单幅图像处理时间为10.4ms，在相同条件下，精度比YOLOv5s提升4.8个百分点，处理时间减少0.4ms。模型使用TensorRT部署后单幅图像推理时间达到2.3ms，在不影响检测精度的前提下，推理速度提高4.5倍。综上，本文算法模型在保证快速检测的基础上，具有较高的准确性，更适用于复杂水体下鱼道过鱼监测。

摘要:针对猕猴桃种植领域命名实体识别任务中实体词复杂度较高，识别精确率较低的问题，提出一种融合字词语义信息的猕猴桃种植实体识别方法。以BiGRU-CRF为基本模型，融合词级别和字符级别的信息。在词级别上，通过引入词集信息，并使用多头自注意力（Multiple self-attention mechanisms，MHA）调整词集中不同词的权重；同时使用注意力机制忽略不可靠的词集，将注意力集中在重要的词集上，从而提高实体识别效果；在字符级别上，引入无监督的基于转换器的双向编码表征（Bidirectional encoder representations form transformers，BERT）预训练模型增强字的语义表示。在包含12477条标注样本和7个类别实体的猕猴桃种植领域自制语料上进行了实验，结果表明，本文模型与SoftLexicon模型相比，F1值提高1.58个百分点。此外，本文模型在公开数据集ResumeNER上与Lattice-LSTM、WC-LSTM等模型进行实验对比取得了最佳效果，F1值达到96.17%，表明本文模型具有一定的泛化能力。

摘要:为解决现有水产品供应链中各企业环节的区块链间信息孤岛的问题以及实现各企业间的安全交易，提出了基于区块链跨链技术的水产品交易模型。在分析水产品供应链交易业务流程的基础上，针对水产品跨链交易的功能需求，构建基于跨链技术的水产品交易模型；基于此模型设计跨链交易流程及相应的智能合约，实现水产品供应链中企业间的跨链交易；最后，利用Hyperledger Fabric平台实现了水产品跨链交易模型的原型系统。系统性能测试结果表明，平均交易成功率为99%左右，而平均交易延迟为0.2s左右。因此，所提出的水产品跨链交易模型既能够满足现有水产品供应链在区块链链上交易的需求，也保证了跨链交易的可行性。

摘要:为揭示水气互作对辣椒根系形态、产量和品质的影响效应，设置地下水灌溉C（溶解氧质量浓度5mg/L）作为对照，2个加气量：A（溶解氧质量浓度15mg/L）和O（溶解氧质量浓度40mg/L），2个灌水量：W1和W2（0.8倍和1.0倍作物-蒸发皿系数）开展随机区组试验，基于相关性分析和主成分分析对不同处理进行综合评价。结果表明，加气灌溉对辣椒根系形态、产量、品质、株高和氮素利用效率均有明显的促进作用。处理AW1产量最高，为6.78t/hm2，较处理OW1和CW1产量分别增加39.04%和42.89%，较处理AW2产量增加30.80%（P<0.05）。与处理CW1相比，处理AW1的可溶性糖含量（BRIX）、可溶性蛋白含量和糖酸比（SAT）分别增加29.49%、75.24%和68.10%（P<0.05），处理AW1根干质量、总根长、根体积和根表面积分别增加13.63%、11.09%、59.47%和6167%（P<0.05）。与处理CW2相比，AW2辣椒株高、氮素吸收量、产量和灌溉水利用效率分别增加17.88%、66.56%、26.28%和26.12%（P<0.05）。根系形态指标（根干质量、总根长、根体积和根表面积）与氮素吸收量、株高、产量、BRIX含量和可溶性蛋白含量均呈显著正相关，且处理AW1综合得分最高。综上，综合考虑提质、增产、节水3方面，确定加气量15mg/L、灌水量0.8倍作物-蒸发皿系数为最佳水气调控模式。

摘要:针对西北干旱区灌区生态环境脆弱、水资源短缺、复杂不确定性等问题，以石羊河流域红崖山灌区为例，耦合2型模糊集、模糊可信度约束规划和多目标规划等理论方法，构建了基于2型模糊集的多目标农业-生态水土资源优化配置模型。模型以灌溉水损失最小、生态植被灌溉水满意度最大、生态植被灌溉水费用最小和主要粮食作物经济效益最大为目标，对红崖山灌区10个决策单元的地表水、地下水和粮食作物种植面积进行优化配置。求解模型得到不同可信度水平和不确定性程度下的水土资源优化配置方案。结果表明：耦合2型模糊集的模型能够提供丰富的配置方案，水量对可信度水平的敏感性高于不确定性程度，作物种植结构对可信度水平不敏感。以不确定性程度参数为0.5、可信度水平为0.7时为例，生态植被均通过地表水灌溉，作物通过地表水、地下水联合灌溉，玉米的产量和经济效益均大于小麦。相比前人研究，本研究考虑生态植被灌溉需求，优化结果更加真实合理。本研究可为决策者提供较为符合灌区实际的配置方案，为西北干旱区灌区现代化建设提供科学指导。

摘要:为探究节水改造工程对灌区土壤盐渍化的影响，以河套灌区永济灌域为例，将节水改造工程实施阶段分成4个时期，基于遥感技术对各时期的土地利用类型和不同土层深度的土壤盐分进行解译，从土壤盐分的空间分布状态、土壤盐分指标（总储盐量及单位储盐量）的时间演变等方面分析不同节水改造时期土壤盐渍化的时空演变规律，并从点尺度和区域尺度综合分析土壤盐渍化对地下水的响应，同时结合灌区灌溉、排水等因素分析土壤盐渍化的演变机制。结果表明：随着节水改造工程的实施，土壤盐渍化程度南低北高的空间分布状态逐渐明显，盐渍化等级最高的区域均为盐荒地，2005—2010年土壤盐渍化程度增加，主要表现为春季、秋季0~40cm的重度盐化土（主要盐渍化等级）所占比例相比2000年分别平均增加106.98%~806.38%和44.26%~190.60%，2010—2015年土壤盐渍化程度逐渐减轻，主要盐渍化等级向等级小的方向转移，2015—2021年，土壤盐渍化程度减轻程度较为明显，主要表现为春季0~20cm中度、重度盐化土所占比例之和（主要盐渍化等级）相比2005—2010年平均下降9.15%，春季20~40cm、秋季0~20cm和20~40cm土层轻度、中度盐化土所占比例之和（主要盐渍化等级）分别增加15.02%、-2.62%和6.26%；随着节水改造工程的进行，春、秋两季0~40cm土层储盐量均呈先增后减的趋势，2010年达到最大值，其中0~20cm春、秋两季总储盐量分别为1.489×106t和1.396×106t，至2021年，春、秋两季平均总储盐量仍大于2000年；不同时期土壤含盐量与地下水埋深满足对数关系，春季、秋季土壤含盐量与地下水埋深的决定系数R2分别为0.744和0.672，春、秋两季轻度盐化土、中度盐化土、重度盐化土和盐土的地下水埋深平均值分别为2.351、2.144、1.953、1.752m，秋季地下水埋深平均值相比春季分别降低7.85%、8.27%、12.16%和9.88%。

摘要:为探明保护性耕作对东北寒地黑土土壤水热状况和玉米产量的影响，基于秸秆全量还田和免耕播种为核心的黑土地保护性耕作方式，设置宽窄行秸秆全覆盖还田（FM）、均匀行秸秆全覆盖还田（LM）、秸秆旋耕全量还田（LX）和常规垄作秸秆离田（LN）4种模式，探究保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应、玉米干物质量、产量构成及水氮利用效率的影响。结果表明：在玉米生育期内，保护性耕作能够显著提高土壤含水率，调节土壤温度，针对不同的气温变化，进行“增降温”。保护性耕作处理较LN处理0~60cm土层平均土壤体积含水率增加27.28%~63.86%，气温最高时使平均土壤温度降低3.20%~7.63%，成熟期气温低时使平均土壤温度增加2.32%~5.37%。保护性耕作显著提高了水分利用效率（WUE）以及作物对氮素的吸收与利用，其中WUE较LN处理提高7.26%~12.90%，同时氮素吸收效率、氮素收获指数分别提高14.29%~42.86%、4.00%~12.00%。保护性耕作能够提高玉米产量，促进玉米干物质积累，玉米产量、干物质量分别较LN处理提高37.7~431.0kg/hm2和2322.3~5451.7kg/hm2，LM处理产量变异系数最小，产量最稳定。

摘要:为探明加气灌溉技术对土壤呼吸速率的影响及调控机制，完善加气灌溉技术下土壤呼吸排放机理，以国家土壤质量湛江观测实验站为平台开展为期3年（2019—2021年）的定位试验，每年开展2次试验观测，研究加气灌溉（Aerated irrigation，AI）和不加气灌溉（CK）两种处理对土壤呼吸速率、土壤温度、含水率、含氧量、土壤细菌生物量及根系生物量的影响，采用偏最小二乘回归分析（Partial least square regression analysis，PLSR）方法建立两种处理下土壤呼吸速率与土壤温度、含水率、含氧量、土壤细菌生物量及根系生物量的回归方程，筛选出加气灌溉技术下影响土壤呼吸速率变化的主要土壤环境因子。研究结果表明，AI处理后土壤呼吸速率和土壤含氧量分别提高12.30%~20.54%和19.90%~25.70%，同时植株根系生物量和土壤细菌生物量分别提高15.30%~22.67%和35.10%~69.17%，土壤含水率降低3.36%~14.30%，不同处理对土壤温度影响不显著。回归拟合结果表明，两种处理下土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水率均呈二次多项式负相关关系，与土壤含氧量呈线性正相关，与根系生物量呈幂函数正相关，与土壤细菌生物量呈指数正相关。PLSR模型的变量重要性投影（Variable importance for projection，VIP）值表明土壤温度（VIP值为1.48）、土壤含氧量（VIP值为1.40）、根系生物量（VIP值为1.25）和细菌生物量（VIP值为1.09）是影响土壤呼吸速率变化的主要影响因子，加气灌溉技术可以通过改变土壤含氧量、根系生物量及细菌生物量对土壤呼吸速率产生驱动作用。研究结果可为完善加气灌溉下土壤呼吸速率变化响应机理、合理制定有效的土壤碳排放调控管理措施提供理论依据。

摘要:为提高生物质颗粒生产自动化水平，实时监控制粒机组生产过程中作业参数，解决当前存在的粉料喂入量不精确导致的压缩室壅堵问题，设计了一套生物质制粒远程监控系统，依托运行于远程上位机内的模糊PID控制算法，PLC通过OPC与之通信实现对粉料喂入量的控制; 以5G网络作为远程数据传输途径，选择5G工业路由器作为网络数据收发器，通过网页、手机APP或微信小程序实现客户端的远程监控功能。本系统设置了用户监控层、数据网络传输层和测控现场层; 基于系统远程监控要求，工业路由器与PLC之间通过PROFINET协议实现数据传递; 并使用MQTT协议，实现其与云服务器之间数据传输。根据对系统稳定性、喂料量准确性及其通信性能的试验，稳定时电流实际值与目标值平均相对误差在1%~12%范围内波动，变异系数在0.19%~0.28%范围内波动，满足生物质颗粒生产需求，有效提高了生物质颗粒生产智能化水平。

摘要:为探究辐射与对流在联合干燥过程中的匹配机理，了解红外与热风之间的影响机制，需要搭建精准调控介质温湿度、风速和辐射温度的红外联合热风干燥试验平台。选择碳晶涂层式加热板、超声波加湿器、离心风机、四线式轴流风机等硬件进行设计、组装样机，并选取白萝卜片和猕猴桃片作为两种质地均匀和不均匀的代表物料验证该机均匀性效果。该装置由控制系统、加热腔室、料盘料架、气流分配室、加湿装置等组成。控制系统以触摸屏为主机，与各从机进行串口通讯，实现人机交互、逻辑运算、数据存储等功能。技术参数具体为热风风速调节范围0～3m/s，辐射温度及热风温度调节范围为常温至120℃，相对湿度调节范围为30%～60%，误差均在3%以内。气流分配室仿真结果表明采用稳压腔和高、低转速轴流风机结合的方式有效改善沿管道轴线方向风速高、周围低的问题。优化后均匀性验证试验结果表明速度偏差比最大可达5.9%，速度不均匀系数为4.6%。验证试验结果表明，红外联合热风干燥不同区域物料的干燥特性曲线和中心温度上升曲线基本接近，满足干燥装备均匀性良好的要求。

摘要:为明确高压静电场（High voltage electrostatic field，HVEF）辅助牛肉腌制过程中的传质动力学规律，将HVEF与传统湿腌法结合，分析比较了1.5kV HVEF和3.0kV HVEF对腌制过程中牛肉的总质量、含水率、NaCl含量变化量的影响，并通过扫描电镜对不同腌制处理牛肉的微观结构进行观察。结果表明：与传统湿腌比较，HVEF辅助处理可显著提高腌制牛肉含水率、总质量以及NaCl扩散速率（P<0.05），且3.0kV处理组效率更高，传统湿腌、1.5kV HVEF辅助湿腌、3.0kV HVEF辅助湿腌的NaCl表观扩散系数分别为5.593×10-10、6.284×10-10、1.142×10-9；HVEF辅助腌制的牛肉肌原纤维束膜被破坏，肌原纤维之间更松散，有利于NaCl和水分在肌肉中扩散。

摘要:速冻方式不同对鱼肉温降速率、均匀性以及解冻后品质的影响不同，最佳速冻方式选取已成为行业内提升鱼类速冻效率与维持鱼肉品质的主要方式之一。以罗非鱼为例，结合3D扫描逆向建模与计算流体力学数值模拟等技术直观获取冷风式速冻、氯化钠和氯化钙浸渍速冻方式下罗非鱼温度时空分布规律，并通过与实验值比较验证模拟结果的准确性与可靠性，综合对比分析不同速冻方式对罗非鱼冻结速率、均匀性以及水分流失的影响规律，确定最佳速冻方式并提出优化设计方案。研究结果表明，温度模拟值与实测值最大偏差为1.81℃，最大均方根误差与平均绝对百分比误差分别为1.017℃、18.9%，且冻结过程罗非鱼温度降至-15℃时，3种速冻方式所需冻结时间模拟值与实测值最大相对偏差仅为6.89%。其次，氯化钠和氯化钙两种浸渍速冻方式下罗非鱼冻结速率基本相同，相比冷风式速冻冻结时间约降低73%，冻结均匀性提升10~40倍。两种浸渍速冻方式下罗非鱼解冻后水分流失率仅为3.89%和3.92%，分别比冷风式速冻方式降低10.37%和9.68%左右。最后，提出了一种氯化钠液流化速冻方式优化方案，通过综合考虑冻结速率、均匀性及能耗确定最佳流速为2.5m/s，且相比鱼体头朝入口水平放置与竖直放置，鱼体背朝入口水平摆放方式的冻结效率最优。

摘要:针对基于离散元法的玉米粉碎过程仿真研究中缺乏准确模型的问题，本文以玉米籽粒为研究对象，设计搭建了颗粒物料冲击破碎试验装置，运用切片法构建了适用于Ab-T10破碎模型的玉米籽粒凸面体模型，开展了玉米籽粒的Ab-T10破碎模型参数标定和玉米籽粒的冲击破碎特性研究。以破碎概率和t10为冲击破碎特性评价指标，开展了5种不同含水率玉米籽粒的冲击破碎试验。试验结果表明，玉米籽粒的破碎概率和t10随着冲击比能增加而增加，随着玉米籽粒含水率的增加而减小，临界破碎速度随着玉米籽粒含水率的增加而增加；以Ab-T10破碎模型中破碎概率和t10的理论公式对玉米籽粒冲击破碎试验数据进行了拟合（R2adj高于0.86），确定理论公式中参数值，实现了玉米籽粒Ab-T10破碎模型的参数标定。以构建的籽粒模型和标定的Ab-T10破碎模型参数进行粉碎仿真试验，结果表明，不同含水率玉米籽粒的粒径累计分布规律的实测值与仿真值具有较好的一致性，粉碎后颗粒平均粒径的实测值与仿真值相对误差低于6.54%，说明构建的玉米籽粒模型和标定的Ab-T10破碎模型参数可以表征玉米籽粒冲击粉碎过程。

摘要:面向机器人力控自适应抓取，设计一种微型直线串联弹性驱动器及其机电一体化系统。开展非线性校正试验，采用BCM法对微型直线串联弹性驱动器感知系统进行校正，以提高力控系统测量精度。基于双位移传感器构建驱动力、位移同步感知方法，并开展模型辨识试验建立目标变形轨迹及驱动力观测模型，根据目标变形轨迹模型建立驱动力PID控制策略。开展阶跃力控与自适应抓取试验，优化力控制器参数并研究串联弹性力控自适应抓取特性。试验结果表明，建立的微型串联弹性驱动器具备感知驱动一体化特性，可在无力传感器的情况下实现驱动力准确感知与控制。微型串联弹性驱动器力控超调量极低，当目标驱动力幅值为15N时，超调量为0.6%。在机器人力控自适应抓取试验中，指尖抓持姿态可通过驱动力控制实现调控，使指尖抓持力方向指向物体质心，从而达到增强抓持稳定性的目的。

摘要:微动机构是实现超精密定位的重要部件。本文基于平衡附加力原理设计一种放大比可调的精密微动放大机构，并完成机构强度、动态、运动学分析。基于平衡附加力原理设计了一种无附加力及位移的微动放大机构，可确保运动过程的安全性及精密性。采用有限元法完成了机构强度分析，结果表明系统强度满足设计要求。采用有限元法及实验分析完成了机构的动态性能分析，二者最大相对误差为9.41%，结果表明机构动态性能符合设计要求且运动过程中不会发生共振。采用理论计算、有限元分析及实验分析完成了机构运动学分析，在完成3种方法线性拟合基础上解析了机构运动方程，微动放大机构理论与实验分析相对误差为9.4%（二者最大绝对误差为0.85μm），有限元与实验分析相对误差为7.8%（二者最大绝对误差为0.57μm），运动线性拟合相关系数不小于0.998。结果表明微动放大机构具有强度及动态性能优良、运动精密、线性度高等优点。