摘要:作物长势是粮食产量估测与预测的主要信息源，随着高时空分辨率遥感数据的不断出现，遥感数据已呈现出明显的大数据特征，以深度学习为基础的作物长势监测和产量估测已成为指导农业生产的重要手段之一。本文通过总结深度学习模型样本以及模型结构的发展历程，概括了深度学习在区域尺度的研究现状，其中从样本构建和样本扩充两方面概述了模型样本，从卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）及其优化结构和模型可解释性总结了深度学习模型结构的进展；随后从无人机平台和卫星平台两方面阐述了田块尺度国内外作物长势监测和产量估测研究的最新进展；最后指出了目前存在的问题和未来拟重点加强的研究任务，主要包括通过基于区域和参数的迁移学习以改善小样本的限制；深度学习模型和作物生长模型有机结合，以提高模型的可解释性；无人机平台与卫星平台相结合，确保时空融合过程中尺度转换的精度；深入探索深度学习在作物长势监测方面的应用潜力。

摘要:针对东北稻区秸秆粉碎质量不达标影响后续整地质量，机具下地作业次数多土壤压实严重的问题，设计一种连接装置可连接秸秆粉碎还田机与整地机具，一次下地实现秸秆粉碎还田与整地的复式作业。综合考虑秸秆粉碎还田与犁耕之间的交互作用与匹配性，从横垂面、纵垂面、水平面3个运动平面对连接装置进行理论分析，并通过仿真对连接装置进行稳定性分析。通过理论分析，进行连接装置横垂面幅宽匹配性、纵垂面作业位置匹配性、水平面动力学匹配性研究；根据理论分析得的连接参数，进行连接装置结构设计；通过ANSYS Workbench进行关键连接装置的静力学分析及动态分析，设计的装置满足强度要求及运输状态的稳定性要求。复式作业与分段作业的田间试验表明，复式作业能够达到犁耕的工作稳定性要求，耕深平均值为17.3cm，耕深稳定性系数为91.2%，耕宽平均值为119.2cm，耕宽稳定性系数为93.6%；复式作业植被覆盖率为95.7%，分段作业植被覆盖率为98.3%，二者无显著性差异，且复式作业油耗比分段作业少，可减少油耗3.15kg/hm2。

摘要:宽苗带冬小麦种植和肥料分层施用技术具有较好的应用推广价值，为了促进农艺农机融合，设计了一款宽苗带冬小麦分层施肥播种联合作业机，以及一套与其配套使用的精量排肥/排种控制系统。首先确定了联合作业机的整体架构，并对其限深机构、三点悬挂机构等进行重点设计，其中限深机构的支架安装倾角设置为15°，使限深轮旋转中心与旋耕机构刀轴旋转中心的水平间距增大115mm，以避免前抛土块或秸秆对限深机构正常滚动的影响，另将传统三点悬挂机构上悬挂点由球形副变换为移动副，使种肥分层投送机构的纵向横梁时刻与地面平行；然后开发了精量排肥/排种控制系统，确定了嵌入式主机、液压马达电控驱动模块等关键硬件的选型方案，设计了嵌入式主机的操作软件界面，使联合作业机能够精准控制深、浅层肥和种子的排量；最后对联合作业机主要技术参数、旋耕深度等15项指标进行检测，试验结果表明，联合作业机所测指标均满足规定的性能要求，能够满足田间的肥料分层施用、宽苗带播种农艺技术要求。

摘要:针对带勺式马铃薯排种器作业过程中存在漏播问题，分析排种器工作过程，设计漏播检测与补种系统。对检测模块、补种模块、单片机模块、显示模块和声光报警模块进行电路设计、硬件选型和机械结构设计，针对整个控制系统的控制要求编写控制程序，实现马铃薯漏播检测与补种控制。采用高速摄像技术，对补种模块动作的响应速度进行分析，结果显示，可以满足排种器在当前最快运行速度6.8km/h下的连续补种需求。搭建试验台进行系统漏播检测与补种的成功率性能测试，结果表明，当取种带线速度为0.14~0.54m/s时，原始漏播率为5.9%~11.4%，经该系统补种后，最终漏播率为0.9%~2.1%，该漏播检测模块漏播检测成功率为100%，补种模块的补种成功率平均为83.0%，在试验速度范围内，随着取种带线速度的增大，该系统漏播检测仍准确，且补种成功率较为稳定。

摘要:为解决杂交蒜尺寸差异大而导致排种过程中单粒合格指数低及漏播指数高的问题，设计了一种扰种齿辅助气吸式大蒜排种器。以杂交蒜为研究对象，阐述了扰种齿辅助气吸式大蒜排种器的工作原理，基于杂交蒜自身的物理特性和农艺种植要求，构建了扰种齿曲面方程，确定排种器的关键结构参数；在此基础上以取种合格指数为试验指标，基于EDEM软件对排种过程进行仿真分析，确定最佳扰种齿结构参数；最后以作业速度、排种盘转速、真空度为试验因素，以合格指数高、漏播指数低为试验指标，进行了杂交蒜排种性能试验；在回归模型优化的基础上得出，当作业速度为1km/h、排种盘转速为11.66r/min、真空度为5kPa时，取种合格指数为87.1%、漏播指数为8.8%，满足大蒜单粒取种要求。

摘要:秸秆还田是土壤培肥与丰产增效的重要技术途径，对农业可持续发展具有重要的现实意义。但目前针对秸秆还田作业质量的测试评价研究仍十分有限，尤其缺乏耕整作业后的秸秆在土壤各层空间分布效果的综合定量评价。以生产环节的旋耕秸秆还田质量评价为例，利用2D数字图像法、3D逆向工程技术和Matlab计算模块等现代信息技术构建了一套秸秆还田作业质量的综合测试评价技术，所研发的测试评价技术针对秸秆在地表层和地下层的分布状态构建出融合单元格、埋覆率、深度方向、水平横向、水平纵向等多尺度水平的复合型评价指标，基于该技术及指标集评价分析了3cm（T3）、5cm（T5）、7.5cm（T7.5）、10cm（T10）、12.5cm（T12.5）和15cm（T15）6种不同长度秸秆经旋耕混埋后在土壤各层空间中的分布状态，结果表明，在地表层，各区间秸秆占比变异系数先减小后增大最后趋于平稳，T5处理的变异系数最小，为10.2%；随着秸秆切碎长度的增加，秸秆埋覆率减小，并呈对数关系，模型决定系数大于0.97。在地下层，沿深度方向分割，秸秆切碎长度越短，中下层（5~15cm）秸秆占比越多，T3与T5处理秸秆占比分别为76.8%和71.7%，优于其他处理；沿水平方向分割，不同处理的变异系数无明显规律，但从整体而言，T3和T5处理的水平横向与水平纵向变异系数均不大于22.8%，分布均匀性明显优于其他处理；按单元格分割，各单元格的变异系数与无秸秆单元格占比都随秸秆切碎长度增加而逐渐增大，T3和T5处理的变异系数分别为73.6%与73.1%，无秸秆单元格占比均为15.7%，秸秆分布较均匀。综合分析表明，〖JP2〗秸秆切碎长度对旋耕还田质量有显著影响，T3和T5处理的秸秆混埋效果较好，考虑能耗因素，半喂入收获机选择秸秆切碎长度5cm为宜。

摘要:针对油麦兼用型气送式集排器排种过程中混种部件内压力梯度变化方向与种子输送方向不匹配，造成种子倒流和逆流，降低集排器各行排量一致性的问题，设计了一种基于文丘里原理的混种部件，确定了文丘里混种室和输种管的主要结构及关键参数，分析了输送气流速度、种子速度、混种部件结构对总压力损失的影响。应用DEM-CFD耦合仿真对比分析了3种输种管与2种文丘里混种室组合的6种结构混种部件对种子迁移轨迹、输送气流压力分布及输种性能的影响，结果表明：加速混合段的文丘里混种室与弯管接头的输种管组合的混种部件输种性能较优，输种管垂直管段内油菜和小麦各区域种量一致性变异系数分别为9.63%和13.43%。利用智能种植机械测试平台开展较优组合的混种部件对排种性能影响试验，结果表明：油菜种子倒流率低于3.2%，无种子逆流，小麦种子无倒流和逆流；油菜和小麦各行排量一致性变异系数分别低于5%和3.9%，总排量稳定性变异系数分别低于1.15%和1.35%，满足油菜和小麦排种性能要求，可为气送式集排器混种部件的结构改进提供参考。

摘要:针对气流输送式排种系统分配器工作过程中存在紊流等现象破坏种子流分配均匀性的问题，以鲫鱼流线型曲线为仿生原型，提出了一种分配器仿生设计方法。对鲫鱼进行三维扫面，获取点云数据，利用Matlab软件拟合得到4条鲫鱼流线型曲线，设计4种不同结构分配器，同时采用标准k-ε模型非稳态的Lagrangian耦合算法对4种仿生结构分配器与原结构分配器进行气固两相流耦合仿真对比，得到最优结构。采用二次回归通用旋转组合设计试验，以播种量和风机频率作为影响因素，以各行排量一致性变异系数作为试验指标，对最优结构分配器开展验证试验。仿真分析结果表明：根据前上部曲线设计的分配器基本消除紊流现象且压力损失与各行排量一致性变异系数最小，确定其为最优结构。验证试验结果表明：优化后的分配器各行排量一致性变异系数不大于3.72%，满足实际生产需求，说明流线型分配器能够有效提高排种系统种子分配均匀性。

摘要:为解决在滴灌带浅埋铺设过程中，当机具紧急停车时滴灌带易产生松弛拥堵等现象，以及铺设装置对地形适应能力差等问题，设计了一种适用于玉米播种机且具备自动锁紧功能的滴灌带浅埋铺设装置。阐述了该滴灌带浅埋铺设装置的基本结构和工作原理，并对关键部件进行了理论分析与设计。对滴灌带卷盘转轴进行模态分析表明，该轴在正常作业时不会产生共振现象，并确定了滴灌带输送与自动锁紧装置、仿形装置和开沟铺设装置的关键结构和工作参数。依据玉米宽窄行种植模式要求，将滴灌带铺设装置集成在玉米播种机上并进行田间试验。结果表明：当机组作业速度为4~6km/h时，滴灌带输送顺畅，铺设深度合格率为93.0%，铺设深度变异系数为22.3%，覆土量为619.5g，能够满足滴灌带浅埋铺设的要求，当机组紧急停车时，滴灌带铺设自动锁紧装置及时锁紧，有效防止了滴灌带的松弛、拥堵现象。

摘要:因田间地表起伏，高地隙施药机在作业过程中车体极易发生横滚方向的倾斜，同车体刚性连接的喷杆同时倾斜，甚至与作物、地面碰触，影响喷药均匀性和作业安全性。为此基于机电液一体化控制方法，设计了高地隙施药机喷杆自动调平系统。设计电控液压调平机构，使喷杆与车体柔性联接，实现在横滚方向上喷杆与车体的相对转动。采用姿态测量方法实时检测喷杆横滚角度，对横滚角度进行平均值滤波以准确感知喷杆姿态。采用增量式PID算法计算并输出信号至液压电磁阀以控制调平油缸动作，实时调节喷杆在横滚方向上的姿态。以华盛泰山3WP-500G型施药机为平台，在场地试验过程中，通过改变响应阈值与平均值滤波器参数，对系统响应速度、稳定性和控制误差进行对比分析，确定了喷杆自动调平参数最优组合，测试调平误差最大值为1.84°，均方根误差小于等于0.689°。田间试验结果表明，调平误差最大值为1.53°，平均值为0.135°，均方根误差为0.454°，喷杆调平后角度保持1°以内，70%时间角度在0.5°以内，满足喷杆自动调平控制要求。

摘要:针对油菜移栽机以半自动化为主，缺乏与基质块苗取苗机构相匹配送苗装置的问题，设计了一种油菜基质块苗移栽机双向递进式送苗装置。阐述了送苗装置工作过程，测定了油菜载苗基质块力学特性，确定了送苗过程中载苗基质块稳定输送的工作参数，构建了送苗过程中横向递进送苗阶段和纵向连续送苗阶段运动学模型。以苗框底高、上导杆高度、纵向送苗速度为因素，送苗同步率、送取苗成功率为评价指标，开展了单因素试验和三因素三水平二次正交组合试验。单因素试验结果表明：当苗框底高为5~25mm、上导杆高度为45~55mm、纵向送苗速度为80~140mm/s时，送苗效果较好。二次正交组合试验结果表明：苗框底高为10.7mm、上导杆高度为50.0mm、纵向送苗速度为140.0mm/s时送苗效果较优，较优参数组合下台架试验得出送苗同步率为94.54%，送取苗成功率为93.13%，田间验证试验结果表明送苗同步率为92.20%，满足油菜移栽机送苗技术要求。

摘要:针对喷杆式喷雾机在农作物生长中后期进行施药作业时需加装吊喷杆、分禾器等施药辅助装置，而加装后立式折叠喷杆易产生干涉，甚至无法折叠等问题，设计一种基于3WF-1000型喷杆式喷雾机的宽幅水平折叠喷杆。采用解析法与遗传算法对喷杆水平展开机构及喷杆展开角速度进行优化设计，实现喷杆水平展开与折叠动作的流畅、平稳；提出一种喷杆偏心圆锥铰链调平方法，结合圆锥形铰链销角度调节以及上、下配合锥面摩擦力矩作用，喷杆调节角可达6.5°；通过力学分析确定喷杆避障与防回弹机构压簧压力范围及离合器结构参数；建立动力学传递函数数学模型，优选弹簧摆式悬架弹簧刚度为1500N/m与阻尼板阻尼系数为3500N·s/m。对喷杆及其关键部件进行静力学特性和运动学仿真，结果表明所设计喷杆结构参数合理，稳定性和展开流畅性均满足设计要求。场地试验表明，所设计的水平折叠式喷杆展开过程稳定无卡滞，偏心圆锥铰链调平机构可有效校正喷杆下垂，田间试验中，雾滴平均沉积度为27.1 个/cm2、沿喷杆方向喷雾分布变异系数为5.1%。

摘要:为实现长江中下游农业区宽苗带小麦少耕播种需求，本研究结合区域小麦种植农艺特点，设计一种土壤分流式宽苗带小麦少耕播种机。通过对表土盖种装置结构与抛土运动学分析，设计耕抛刀辊结构参数，得到覆盖种带运动学条件；通过对沟土匀摊装置结构及螺旋叶片作用下土壤受力与速度分析，设计沟土匀摊装置结构参数，明确影响播种深度与其稳定性关键因素为终止螺旋极径、螺距、螺旋叶片转速。以播种深度合格率与播种深度稳定性系数为评价指标，运用离散元仿真结合中心组合正交试验，建立播种深度合格率与播种深度稳定性系数回归方程，确定较优参数组合为终止螺旋极径119mm、螺距140mm、螺旋叶片转速98r/min，此时，播种深度合格率为86.38%、播种深度稳定性系数为78.84%。在稻茬离田与稻茬还田两种模式下田间试验表明，机具作业运行稳定，厢沟质量满足小麦后期生长排水需求，镇压辊滑移率良好，试验过程未出现稻茬、秸秆缠绕堵塞现象；两种模式下播种深度合格率分别为83.12%、80.67%；播种深度稳定性系数分别为74.78%、72.25%，满足长江中下游农业区宽苗带小麦少耕播种标准和农艺要求。

摘要:针对油葵脱粒生产中存在的油葵籽粒含杂率、损失率高等问题，设计了一种切流式油葵脱粒筛分机。利用RecurDyn软件建立了振动筛动力学模型，以筛面质心点为对象分析了筛面运动规律。结果表明，该振动筛的运动有利于油葵籽粒向前输送和分散，可有效避免堆积堵塞现象。通过单因素试验确定了滚筒转速、喂入量、预设脱粒间隙的取值范围；以滚筒转速、喂入量、预设脱粒间隙为试验因素，油葵籽粒含杂率、损失率为评价指标，设计Box-Behnken试验，运用Design-Expert 10.0.7软件对Box-Behnken试验结果进行方差分析，建立了评价指标与试验因素的回归模型。以降低油葵籽粒含杂率、损失率为目标，对滚筒转速、喂入量、预设脱粒间隙进行多目标寻优求解，获得了较优工作参数组合：滚筒转速264r/min、喂入量1.9kg/s、预设脱粒间隙36mm。脱粒试验结果表明，油葵籽粒含杂率、损失率分别为1.94%、2.64%，满足脱粒要求。

摘要:轴流泵在最优工况流量点的两侧效率下降快，在小流量工况时流量-扬程曲线还存在马鞍形的不稳定流量区域。针对此问题为轴流泵设计了一种双层流道结构，此结构在几何上表现为在靠近轮毂侧从紧临叶轮出口边起延伸至后导叶体内增加了一个筒形隔板。以此内筒和导叶轮毂的间距与导叶流道宽度的比值λ作为变量几何参数，研究了不同几何参数对轴流泵外特性及内部流场的影响。研究结果表明：叶轮出口后的双层流道结构能够在不稳定流量区域提高扬程、减小流量-扬程曲线的正斜率，扩大安全运行流量范围。在大于设计流量时，双层流道减少了导叶后流道近外壁区域的流动分离，显著提升了扬程。通过对比分析λ为1/3、1/4和1/5时的计算结果，发现双层流道在λ=1/3时扬程提升效果最佳，3种间距的扬程差别在4%以内。

摘要:吉林省是中国重要的粮食主产区和商品粮生产基地，全面、客观地揭示吉林省近20年耕地生产力水平，对挖掘区域增产潜力，推动耕地资源可持续利用，保障区域粮食安全具有重要意义。本文基于Google Earth Engine（GEE）平台提取2000—2019年吉林省MODIS-EVI数据，结合变异系数和Sen-Mann Kendall趋势检验，构建耕地生产力时空分析方法，研究吉林省20年耕地生产力时空变化、稳定性及变化趋势。结果表明:吉林省耕地生产力在20年间整体处于上升趋势，中西部耕地集中连片区生产力的变化趋势好于东部较为破碎耕地片区，西部耕地与东部耕地生产力差距逐渐缩小。吉林省东部山区的耕地生产力高于西部平原区，耕地生产力低值区位于城镇周边和西北部盐碱泡沼分布密集的低洼地带；高值区集中在河流附近耕地连片区域。不同地貌类型成因中，湖成地貌、风成地貌条件下耕地生产力低于流水地貌和火山熔岩地貌。耕地生产力稳定性呈东南高西北低的趋势，其中水田的生产力稳定性优于旱地和水浇地。利用时序遥感数据监测吉林省耕地生产力，可为高标准农田建设、耕地质量提升等工程的开展提供技术支撑。

摘要:针对以往土地利用监测大都采用监督分类算法，成本较高、错分漏分严重且受人为因素影响较大的问题，提出了一种粒子群优化概率神经网络的半监督分类算法。该算法通过粒子群优化算法优化分类器的参数，提高分类器的精度，运用香农熵选择高置信度的样本扩展初始训练样本集，将大量未标记的样本扩展到训练样本集中，减少了初始标签样本的数量，节约了成本，并与随机森林法、最大似然法、概率神经网络算法进行对比分析，总体精度较其他算法提高了1.25~6.57个百分点，Kappa系数达到0.8以上。对新乡市1996年、2004年、2013年、2020年的遥感影像进行土地分类，结果表明1996—2020年间新乡市的建设用地以中部地区新乡县为中心不断扩张，耕地面积也在不断增加，其他用地面积不断减少，沿黄河绿地面积不断增加；土地流转方面耕地转建设用地最为明显，本研究为新乡市进一步合理开发土地资源提供了理论依据。

摘要:通过引入多源多时相卫星遥感数据，提出了一种基于多核主动学习的农田塑料覆被分类算法，实现农业塑料大棚和地膜的精准分类。首先基于多时相Sentinel-1雷达和Sentinel-2光学遥感影像，提取其光谱特征、纹理特征等，以构建多维特征空间。然后构建多核学习模型，实现多源、多时相特征的自适应融合。最后构建基于池的主动学习策略，通过引入训练样本的淘汰机制，进一步提升分类模型的泛化能力。试验结果表明，本文所提分类方法的总体精度为95.6%，Kappa系数为0.922，相较经典支持向量机、随机森林、K近邻、决策树、AdaBoost模型，多核学习模型精度提高5.7、12.1、11.4、22.3、10.3个百分点；且在相同分类精度下，主动学习较被动学习可减少一半以上的标签数据；同时相较仅使用单时相及单传感器遥感影像而言，精度分别提高3.7、12.7个百分点。结果表明，多核主动学习能够有效进行多传感器、多时相数据融合，并可以在小样本条件下取得更高的分类精度，从而为农田塑料覆被的遥感监测提供模型参考。

摘要:甘蔗株高为甘蔗品种与土壤、气象、水文等因素的综合反映，是甘蔗长势监测与估产的重要指标。研究以华南地区气候与天气条件为基础，通过对覆盖甘蔗全生长期的23景时间序列Sentinel-1A数据进行预处理、矩阵转换与Cloude-Pottier分解，求得双极化雷达植被指数（Dual-pol radar vegetation index, DPRVI）。分析了该指数与甘蔗长势参数(株高)随甘蔗不同生长期的动态变化规律。采用4种经典的经验回归模型（线性、二次多项式、指数、对数），以分段函数形式对不同生长期的甘蔗株高进行反演，建立最佳反演模型。实验结果表明，拟合模型在分蘖期前相关性最高，二次多项式模型拟合效果最优，决定系数R2与均方根误差分别达到了0.882与0.118cm，对反演效果最好的分蘖期之前的二次函数模型进行验证，结果表明决定系数R2达0.839，平均绝对偏差为7.4%，说明DPRVI反演甘蔗株高是有效的。将DPRVI与其他3种经典的反演参数进行对比，结果表明，DPRVI的性能优于其他3种参数。通过分析可得，DPRVI可以较好地反演甘蔗生长前期的株高变化，反演的株高参数可供农业管理部门参考。

摘要:针对蔬菜叶片重金属镉检测传统方法存在的检测仪器体积大、检测成本高和具有破坏性等问题，提出一种基于可见光-近红外波段光谱蔬菜叶片重金属镉检测方法，并设计了一款无需预处理、检测速度快、体积小且便于携带的重金属镉检测仪，能够适用于移动式的现场检测。配置4个重金属镉胁迫梯度（0、1、3、5mg/L）营养液，培育各镉胁迫的生菜样本，通过高光谱成像系统采集叶片反射光谱数据，利用主成分分析法（Principal component analysis，PCA）筛选出3个特征波长（550、680、800nm），采用偏最小二乘回归法（Partial least squares regression，PLSR）搭建重金属镉检测模型，该模型测试集相关系数Rp为0.9149，测试集均方根误差为0.5271mg/kg。使用自制的仪器做标定试验，选择A/D采集电压做参考，用标定数据进行建模，模型训练集相关系数Rc为0.8581，训练集均方根误差为0.4975mg/kg，测试集相关系数Rp为0.8432，测试集均方根误差为0.5526mg/kg，模型预测效果较好。最后对便携式重金属镉无损检测仪检测精度进行验证，选取与建模无关的30组镉胁迫生菜叶片实时检测，与标准理化值对比，均方根误差为0.32mg/kg，绝对测量误差为-0.69~0.66mg/kg，平均绝对误差为0.26mg/kg，结果表明检测仪能够实现生菜叶片镉含量的实时无损检测。

摘要:利用表型信息采集系统获取不同生长环境下的植物形态结构和生理生化数据，研究植物体对不同胁迫的反应，从而进行抗性育种和筛选优质良种。本文构建了一套由双CCD相机、热成像仪、水分控制模块、称量模块、光源等组成的多源表型信息采集系统，采用YOLO v3目标检测算法和图像处理算法提取了植物投影叶面积、株高、叶片数量、冠层温度等表型参数。以簸箕柳作为研究对象，开展了干旱胁迫试验，并进行关联分析。结果表明干旱胁迫下簸箕柳株高、投影叶面积、日耗水量、水分利用效率都随时间推移显著低于正常施水情况。通过相关性分析可得，簸箕柳投影叶面积与鲜质量及干质量都呈现线性正相关，决定系数分别为0.89和0.78；植株鲜质量和植株干质量之间呈正相关，决定系数为0.76；扦插后时间与平均冠层温差之间呈正相关，决定系数为0.79；日耗水量差与扦插后时间呈一定的正相关，决定系数为0.84；平均冠层温差与平均日耗水量差呈正相关，决定系数为0.85。通过多源采集植物表型参数信息并进行关联分析，为植物在干旱胁迫下的长势相关参数的实时、连续评估提供了可行性技术，并可指导抗性育种中水分的施用和抗旱基因型的快速筛选。

摘要:由推扫式高光谱成像系统所采集的图像中会出现特有的条纹噪声，这些噪声会穿过化学计量学模型，最终出现在反映被测指标空间分布情况的可视化预测图中，干扰其空间特征的呈现及解读。以银杏叶含水率为例，基于偏最小二乘回归（PLSR）预测模型，将经去条纹标定法处理后的图像分别与原始图像及经传统均值滤波增强后的图像进行比较，研究去条纹标定法对化学计量学指标空间分布预测的改进作用。去条纹标定法和传统均值滤波增强不会对感兴趣区域均值PLSR预测模型决定系数R2P产生明显影响，其随主成分数增加，呈先增后减趋势，当主成分数为10时R2P均达到最大，且预测准度相当。将化学计量学模型应用到像素光谱，进行指标空间分布预测时，随主成分数由6增至10，模型的波段增益系数逐渐增大，导致化学计量学可视化图像中条纹噪声逐渐增加：在由原始图像或经传统均值滤波增强图像得到的含水率可视化图像中，条纹噪声逐渐增加，甚至完全湮没叶面内部含水率空间分布信息；而去条纹标定法能够明显抑制本征条纹噪声，即使当主成分数增加到8时（R2P为0.88），含水率可视化图像仍然几乎不见条纹干扰，在叶面空间分布的细节特征依旧清晰可辨，显著提升对含水率空间分布的预测效果。比较研究表明，去条纹标定法明显抑制推扫式高光谱成像系统本征条纹噪声，能够提高靶向指标空间分布的可视化精度；在保留空间细节免受条纹干扰的情况下，得以采用波段增益系数更大的预测模型，从而提高指标空间分布的可视化预测准度。

摘要:针对梨炭疽病和黑斑病发病症状很相似，难以区分，导致实际生产中不便对症施药的问题，以砀山酥梨叶片为研究对象，探究利用高光谱技术来识别梨叶片炭疽病与黑斑病的可行性。首先，运用高光谱成像系统采集砀山酥梨正常叶片、炭疽病叶片和黑斑病叶片的高光谱图像，提取图像的平均光谱反射率。采用多元散射校正法(Multiplicative scatter correction, MSC)、Savitzky-Golay卷积平滑法和标准正态变换法(Standard normal variate, SNV)分别对原始光谱数据进行预处理。然后，采用主成分分析算法(Principal component analysis, PCA)、连续投影算法(Successive projections algorithm, SPA)、无信息变量消除法(Uniformative variable elimination, UVE)、竞争性自适应重加权算法(Competitive adaptive reweighted sampling, CARS)、随机蛙跳算法(Shuffled frog leaping algorithm, SFLA)提取特征波长，分别获取了27、12、15、26、20条特征波长，并将其作为后期建模的输入变量。经对比发现，在各基于特征波长建立的支持向量机(SVM)分类识别模型以及BP神经网络分类识别模型中，SPA-SVM识别模型效果最佳，测试集准确率为93.25%，建模集准确率为94.80%。试验结果证明，利用高光谱技术能够有效识别砀山酥梨叶片的黑斑病与炭疽病。

摘要:为提高基于电容法的小麦秸秆含水率检测模型的检测精度，扩大含水率检测范围，提高模型适应性，本文以小麦秸秆为研究对象，使用LCR数字电桥，测量含水率为10.43%~25.89%的秸秆在频率0.05~100kHz、容积密度90.03～179.42kg/m3和温度25～40℃内的电容，利用连续投影法（Successive projections algorithm，SPA）和主成分分析法（Principal component analysis，PCA）对原始数据进行预处理，提取特征频率，选用反向传播神经网络（Back propagation neural network，BPNN）在全频率及2个特征频率下分别建立秸秆含水率、容积密度、温度的定量分析模型，引入麻雀搜索算法（Sparrow search algorithm，SSA）优化反向传播神经网络模型。试验结果表明，基于全频率构建的模型较基于SPA算法构建的模型预测效果略好，综合考虑模型复杂度和预测性能，本研究选用基于SPA算法结合SSA算法优化后的BP神经网络模型(SPA-SSA-BP)作为小麦秸秆含水率的检测模型，其预测集R2P、RMSEP和RPDP分别为0.9832、0.00550和7.715。利用该模型对13个含水率为10.62%～25.59%的秸秆样本进行预测，含水率预测结果的相对误差为-5.27%～5.52%，其中96.8%的预测误差在±5%以内。由此说明，模型具有较高的准确性和较好的鲁棒性。

摘要:随着近红外光谱检测仪种类的增多，不同仪器间的校正模型存在无法共享问题，可利用模型传递解决。以食用油为研究对象，在主机上建立油酸质量比的极限学习机校正模型，利用迁移学习中的TrAdaBoost算法把主机模型传递到从机上，探讨标准化样品数量对模型传递效果的影响，并与直接标准化算法、缺损数据重构算法和极限学习机自编码器的模型传递算法进行对比。结果表明：主机模型经TrAdaBoost算法模型传递后，从机预测集决定系数R2从0.489上升到0.892，预测集均方根误差(Root mean square error of prediction，RMSEP)从4.824mg/g下降到0.267mg/g，且模型效果几乎不受标准化样品数量的影响。说明TrAdaBoost算法可以有效应用于模型传递领域，实现了不同光谱仪器之间的共享。

摘要:为实现田间环境下对玉米苗和杂草的高精度实时检测，本文提出一种融合带色彩恢复的多尺度视网膜（Multi-scale retinex with color restoration，MSRCR）增强算法的改进YOLOv4-tiny模型。首先，针对田间环境的图像特点采用MSRCR算法进行图像特征增强预处理，提高图像的对比度和细节质量；然后使用Mosaic在线数据增强方式，丰富目标检测背景，提高训练效率和小目标的检测精度；最后对YOLOv4-tiny模型使用K-means〖DK2〗++聚类算法进行先验框聚类分析和通道剪枝处理。改进和简化后的模型总参数量降低了45.3%，模型占用内存减少了45.8%，平均精度均值（Mean average precision，mAP）提高了2.5个百分点，在Jetson Nano嵌入式平台上平均检测帧耗时减少了22.4%。本文提出的Prune-YOLOv4-tiny模型与Faster RCNN、YOLOv3-tiny、YOLOv4 3种常用的目标检测模型进行比较，结果表明：Prune-YOLOv4-tiny的mAP为96.6%，分别比Faster RCNN和YOLOv3-tiny高22.1个百分点和3.6个百分点，比YOLOv4低1.2个百分点；模型占用内存为12.2MB，是Faster RCNN的3.4%，YOLOv3-tiny的36.9%，YOLOv4的5%；在Jetson Nano嵌入式平台上平均检测帧耗时为131ms，分别是YOLOv3-tiny和YOLOv4模型的32.1%和7.6%。可知本文提出的优化方法在模型占用内存、检测耗时和检测精度等方面优于其他常用目标检测算法，能够为硬件资源有限的田间精准除草的系统提供可行的实时杂草识别方法。

摘要:为实现自动化识别死兔，提高养殖管理效率，以笼养生长兔为研究对象，以基于优化Mask RCNN的实例分割网络和基于LiteFlowNet的光流计算网络为研究方法，构建了一种多目标背景下基于视频关键帧的死兔识别模型。该模型的实例分割网络以ResNet 50残差网络为主干，结合PointRend算法实现目标轮廓边缘的精确提取。视频关键帧同时输入实例分割网络和光流计算网络，获取肉兔掩膜的光流信息和掩膜边界框中心点坐标。利用光流阈值去除活跃肉兔掩膜，通过核密度估计算法获取剩余中心点坐标的密度分布，通过密度分布阈值实现死兔的判别。实验结果表明，肉兔图像分割网络的分类准确率为96.1%，像素分割精确度为95.7%，死兔识别模型的识别准确率为90%。本文提出的死兔识别模型为兔舍死兔识别和筛选工作提供了技术支撑。

摘要:为提高苹果采摘机器人的识别效率和环境适应性，使其能在密集场景下对多苹果目标进行快速、精确识别，提出了一种密集场景下多苹果目标的快速识别方法。该方法借鉴“点即是目标”的思路，通过预测苹果的中心点及该苹果的宽、高尺寸，实现苹果目标的快速识别；通过改进CenterNet网络，设计了Tiny Hourglass-24轻量级骨干网络，同时优化残差模块提高了目标识别速度。试验结果表明，该方法在非密集场景下（即近距离场景）测试集的识别平均精度（Average precision，AP）为98.90%，F1值为96.39%；在密集场景下（即远距离场景）测试集的识别平均精度为93.63%，F1值为92.91%，单幅图像平均识别时间为0.069s。通过与YOLO v3、CornerNet-Lite网络在两类测试集下的识别效果进行对比，该方法在密集场景测试集上比YOLO v3和CornerNet-Lite网络的平均精度分别提高了4.13、29.03个百分点；单幅图像平均识别时间比YOLO v3减少0.04s、比CornerNet-Lite减少0.646s。该方法无需使用锚框(Anchor box)和非极大值抑制后处理，可为苹果采摘机器人在密集场景下快速准确识别多苹果目标提供技术支撑。

摘要:针对奶牛进食行为监测通常要为每头奶牛配备监测设备，但受限于设备成本，很多应用于奶牛养殖场的奶牛行为监测方法难以普及的问题，提出了一种多目标奶牛进食行为识别方法，基于YOLO v3算法，根据目标差异，将牛舍中的奶牛分为3类目标来实现奶牛进食行为监测，以通过单台设备监测多头奶牛的进食行为。YOLO v3算法具有计算成本高、能源消耗大、设备依赖性强等不足，针对该问题，参考彩票假设，提出了一种基于幅值迭代剪枝算法的更优稀疏子网络筛选方法，使参数数量下降了87.04%，平均精度均值（mAP）达到了79.9%，较原始网络提高了4.2个百分点。说明了通过幅值迭代剪枝技术降低奶牛行为监测任务成本的可行性，验证了基于彩票假设从奶牛进食行为识别模型中筛选出更优稀疏子网络的有效性，为降低动物行为监测任务的成本提供了参考。

摘要:针对鱼种类多、数据采集难度大，且需要细粒度图像识别等问题，提出了一种基于度量学习的小样本学习方法。采用基于度量学习的小样本学习网络以及ResNet18的残差块结构，提取鱼图像的深层次特征，并将其映射至嵌入空间进而在嵌入空间判断鱼的种类。为了进一步提升识别准确率，利用小样本学习模型在mini-ImageNet数据集进行预训练，然后将训练的结果迁移到Fish100细粒度数据集上进行精细化训练，得到最终鱼图像识别的判别模型。使用本文模型与常用的5种小样本学习模型，在鱼图像数据集Fish100和ImageNet上进行对比试验，结果表明本文模型的识别效果最佳，在两个数据集上的识别精度分别达到了94.77%和91.03%，且精度、召回率和F1值均明显优于其它模型。

摘要:针对目前传统检测方法实施难度大、易交叉感染的问题，设计了奶牛瘤胃pH值和温度无线检测单元、Sub-1G无线传输网络和阿里云实时显示界面，实现了奶牛瘤胃pH值和温度的连续监测。瘤胃检测单元采用LabSen331 pH值复合电极进行pH值检测，采用Pt1000铂电阻进行测温。信号调理电路使用AD8603运算放大器，模数转换电路使用AD7792。核心控制电路使用STM8L151微控制器，通过315MHz无线信号传输数据到项圈中继节点。无线传输网络基于TI-15.4协议实现。数据经项圈节点中继后，由数据集中器通过串口通信发送给物联网网关。通过4G网络，网关按照MQTT协议将数据传输至阿里云。本文进行了pH值和温度测量准确性、检测单元功耗、无线传输网络可靠性等验证试验和现场监测试验。验证试验结果表明，pH值测量误差小于±0.02，温度测量误差小于±0.3℃，检测单元使用2200mA·h/3.6V锂电池供电，检测间隔设为10min时，电池寿命可达1800d，无线传输网络可在180m内可靠传输。现场试验结果表明监测系统记录值和人工测定瘤胃液pH值之间具有良好的相关性（r=0.961, P<0.05），本文设计的监测系统可以连续监测奶牛瘤胃pH值和温度的变化，为奶牛健康监测和精准饲喂提供参考。

摘要:针对现有农作物病虫害检索模态较为单一问题，以17种常见的枸杞虫害图像和文本描述为研究对象，将跨模态检索引入枸杞虫害检索领域，提出一种融合注意力机制的枸杞虫害图文跨模态检索方法。首先，借助Transformer模型和循环神经网络分别获取带有上下文信息的细粒度图像和文本特征序列；然后，利用注意力机制对特征序列进行聚合以挖掘图像和文本的显著性语义信息；最后，为了深入挖掘不同模态间语义关联，采用跨媒体联合损失函数对模型进行约束。试验结果表明，本文方法在自建的枸杞虫害图文跨模态数据集上平均精度均值平均值达到了0.458。与现有的8种方法相比，平均精度均值平均值提高了0.011~0.195，优于所有对比方法，可为农作物病虫害多样化检索提供技术支撑和算法参考。

摘要:质量追溯相关数据通过物联网感知设备采集后添加到区块链，在数据存储环节可以解决数据易被篡改问题从而增强数据可信度。数据直接存储在区块链中会造成系统吞吐量小、响应时间长，利用“数据库+区块链”的双存储设计虽然能大大提高响应速度，但是针对果蔬质量追溯系统，其响应速度依然不能满足要求。基于哈希加密算法的不可逆性、区块链数据结构天然的不可篡改性和Hyperledger Fabric平台完善的成员管理机制在数据存储环节增强了数据可信度，针对果蔬质量追溯的特点设计了数据哈希值二次上链和验证的方法，改进了“数据库+区块链”的双存储设计，改进后的方法在数据查询方面时间复杂度由原来的线性阶降低为常数阶。通过试验发现，所设计的系统能够实现数据无法篡改进而提高数据可信度，改进后的方法在数据查询方面效率大幅提升，平均查询用时为0.066s，且随着数据条数增加查询用时基本保持不变，解决了区块链技术应用在果蔬质量追溯系统中查询效率低的问题。基于Hyperledger Fabric平台，利用改进后的方法开发实现了果蔬质量追溯系统，并取得了较好的应用效果。

摘要:为确定花生最佳灌溉方式和生物炭用量，于2018—2019年连续2年在辽西北阜新蒙古族自治县实验站开展大田试验。以小白沙1016花生为材料，采用2因素裂区设计，主区设置沟灌（F）、滴灌（D）和膜下滴灌（M）3种灌溉方式，副区设置0t/hm2（B0）、10t/hm2（B10）、20t/hm2（B20）、40t/hm2（B40）4个生物炭用量水平，研究不同灌溉方式和生物炭用量互作对土壤有效磷含量、花生根系形态及磷素积累量的影响。结果表明：灌溉方式和生物炭用量存在显著互作效应。10t/hm2生物炭处理在膜下滴灌下获得最高产量，2年平均增产14.2%。生物炭能够有效促进花生根系形态的优化，且在膜下滴灌下施用10t/hm2生物炭可明显增加花生的根长、根表面积和根体积。与不施生物炭相比，10t/hm2生物炭处理显著提高表层土壤有效磷含量和植株磷素积累量，其中以膜下滴灌与10t/hm2生物炭耦合处理的提升效果最为明显。因此，MB10处理为本试验最佳耦合模式，此模式可以充分发挥互作效应，通过创造良好花生根系形态，增强表层土壤有效磷含量，进而促进植株对磷素的吸收积累，最终实现花生增产。

摘要:为评价播期和播深对冬小麦越冬前生长性状的影响，以农大211冬小麦为试验材料，于2015—2017年在中国农业大学北京上庄实验站进行了4个播期水平（9月23日、10月3日、10月13日和10月23日）、3个播深水平（2、4、6cm）的随机区组大田试验，探究不同栽培措施对越冬前冬小麦各生长指标（单株叶面积、主茎叶龄、分蘖数、地上部干物质量、分蘖节入土深度、地中茎长度和株高）的影响。并于2016年和2018年开展梯度播种试验，设置不同播期（2016年9月23日、10月3日、10月13日和2018年10月23日、11月3日），对分蘖节入土深度进行定量化模拟。结果表明: 随着播期推迟，单株叶面积、主茎叶龄、分蘖数和地上部干物质量均显著减少（P<0.05），地中茎长度和株高随着播种深度的增加逐渐增加。播期、播深、播期与播深的交互效应均对冬小麦分蘖节入土深度有显著影响，冬小麦分蘖节入土深度与越冬前积温为负相关的线性关系，随着播期推迟分蘖节入土深度逐渐增加，冬小麦分蘖节入土深度和播深呈对数曲线规律。依据梯度播种试验数据进行分蘖节入土深度的模拟，建立了分蘖节入土深度与越冬前有效积温和播种深度的定量关系。研究结果对于评价冬小麦地上地下部性状、制定防冻保苗措施具有重要意义。

摘要:为了探寻黄土高原丘陵区干化土壤修复措施，采用野外试验，布设1000cm深地下土柱，并在土柱表层进行9种不同覆盖处理（种植刺槐、苜蓿、柠条、枣树、早熟禾和覆盖石子、树枝、地布和白色地膜），以土柱表面完全裸露作为对照，用中子土壤水分仪测量0~1000cm不同深度土壤含水率，通过2014—2018年连续观测数据分析发现:在天然降水条件下刺槐、苜蓿、柠条和枣树处理试验年降水入渗深度表现为逐年减小，最终仅有100cm，并在试验第2年后土壤含水率一直处在负增长状态，其中刺槐、苜蓿、柠条在第4年时1000cm土柱水分均被消耗而降低，整个土柱干化程度加重，而枣树耗水较轻，300cm以下的深层土壤干化程度并未加重；早熟禾年降水入渗深度可达300cm，试验期间土壤水分消耗量小于当年降水量，0~300cm以内干化土壤水分得到缓解；石子、树枝、地布和白色地膜的5年最大修复深度可达280、300、580、600cm；石子和树枝覆盖的土壤水分缓解深度达700cm，白色地膜和地布覆盖土壤水分缓解深度可达1000cm;裸露地表在天然降水下土壤水分缓解深度达520cm，土壤水分修复深度达240cm。

摘要:为探究网式过滤器的水力性能，充分了解网式过滤器内部最初流场、滤芯网面流量分布情况，应用计算流体动力学方法对网式过滤器3种入口流速（0.5、1.5、2.5m/s）以及3种滤网目数(60、80、100目)对过滤器流场进行数值模拟。通过试验对模拟结果的可靠性进行验证，结果表明：过滤器的水头损失集中在出口侧滤芯上，该部分水头损失占总损失的87%；水流在腔体内可分为出口侧加速区、出口侧减速区、堵头回流区和漩涡区4部分；滤网面流量分布严重不均，高流量区域主要分布在出口侧，入口流速由0.5m/s增至2.5m/s过程中，网面最大与最小流量均相差3.3倍，滤网目数为60、80、100目时，网面最大与最小流量相差3.3、3.1、2.3倍，且滤网目数增至100目时，最大与最小流量位置向两侧偏移；堵头处死水区压力大、流速低，泥沙易于沉淀，建议扩大堵头容积以承接更多的泥沙；可以考虑增大腔体体积、改变腔体角度、在入口处设置导流片，从而改善流场分布；建议在滤网上增加环状片体，改善网面流量分布，从而提高过滤器的使用寿命以及过滤效率。

摘要:为探明亚表层有机培肥结合地膜覆盖对土壤孔隙结构及其水盐运移的调控机制，以内蒙古河套灌区典型盐渍土为研究对象，设置了地表不覆膜（CK）、地膜每年覆盖（PM）和亚表层单次有机培肥+地膜每年覆盖（OMP）3个处理，3年后采用X射线CT扫描和图像处理技术获取了部分亚表层（15～21cm）与深层（35～41cm）土壤孔隙结构信息，同时测定了土壤剖面水盐含量，分析了土壤孔隙结构与水盐分布特征的关系。结果表明，PM处理与CK相比，亚表层大孔隙度（＞30μm）无明显差异（P>0.05），但深土层降低了0.48个百分点（P<0.05）。OMP处理与CK相比，亚表层及深土层大孔隙度分别提高了11.95、0.75个百分点（P<0.05），其中不同当量直径孔隙度和孔隙连通度均差异显著（P<0.05）。与CK和PM处理相比，OMP处理春灌后0～40cm土层含水率分别提高12.02%和6.33%（P<0.05），全盐含量分别降低了16.22%和13.21%（P<0.05）；收获后0～40cm土壤含水率分别降低40.69%和35.77%（P<0.05），返盐率分别降低了12.22、11.56个百分点（P<0.05）。大孔隙度、土壤孔隙连通度与水盐含量显著相关（P<0.05），增加当量直径小于1.500μm孔隙度可以显著提高春灌后土壤保水效果，而增加当量直径小于500μm孔隙度可以促进春灌后盐分淋洗。通过在亚表层施用有机肥结合地膜覆盖可以优化土壤物理结构，增强盐渍土水盐调控能力。

摘要:为探讨循环曝气地下滴灌不同肥气耦合处理对作物生长、光合特性及产量的影响规律，以番茄（京鲁6335）为研究对象，利用循环曝气装置实现水肥气一体化灌溉，设置4个曝气量(高曝气O1，中曝气O2，低曝气O3，不曝气S，掺气比例分别为16.25%、14.58%、11.79%和0)，3个施肥量(高肥F1，中肥F2，低肥F3)，采用双因素随机区组试验设计，共12个处理，研究不同肥气耦合处理对温室番茄生长特性、叶绿素含量、光合作用、干物质积累及产量的影响。结果表明：对温室番茄进行循环曝气地下滴灌可显著提高植株株高和茎粗、叶片叶绿素含量和气孔导度，增强光合作用，提高干物质积累量和产量。随曝气量的升高，株高和茎粗总体上呈现增大趋势，曝气灌溉较不曝气灌溉处理株高最大增幅为22.57%，茎粗最大增幅为7.25%。同一施肥水平下高曝气灌溉处理较不曝气灌溉处理番茄植株净光合速率、气孔导度、蒸腾速率平均分别增大52.46%、60.64%和36.88%，叶绿素a含量、叶绿素b含量平均升高33.17%和48.71%。中肥水平下高曝气灌溉处理干物质积累总量和果实干物质积累量较不曝气灌溉处理平均提高31.66%和36.95%，单株产量和单果质量较不曝气灌溉处理平均提高12.80%和19.51%，同一曝气水平下，中肥处理番茄株高、茎粗、净光合速率、叶绿素a含量和叶绿素b含量和植株干物质量较高肥和低肥处理均有显著增大。循环曝气地下滴灌肥气耦合下番茄单株产量与植株株高、茎粗和净光合速率均呈极显著正相关(P＜0.01)，高曝气灌溉中肥处理番茄产量与植株株高、茎粗和净光合速率相关系数高于其他试验处理。因此，考虑各处理对番茄植株生长特性、光合特性、干物质积累量和产量的综合影响，高曝气灌溉中肥水平是本试验条件下温室番茄较优的灌溉施肥模式。

摘要:含有丰富蛋白资源的辣椒叶长期作为农业废弃物被掩埋和焚烧造成了严重的环境污染与资源浪费，同时辣椒素作为优质的天然生物抗菌物质因强烈的刺激性气味限制了其开发与应用。基于微胶囊技术方法以植物辣椒叶中提取的蛋白质为壁材，辣椒素为芯材，采用喷雾干燥和真空冷冻干燥法制备了叶蛋白辣椒素微胶囊，并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、激光粒度仪及高效液相色谱技术对不同干燥方式下叶蛋白、辣椒素及其微胶囊的理化特性进行表征。结果表明：微胶囊在不同干燥方式下微观结构差异显著，喷雾干燥下微观结构呈球状，结构完整，而真空冷冻干燥下呈片状结构，形态不一；X射线衍射分析表明不同干燥方式得到的微胶囊均呈弥散衍射型特征峰，证明了辣椒素被完全装载到叶蛋白中，且在样品制备的过程中没有形成晶体；傅里叶变换红外光谱分析表明不同干燥方式下辣椒素包埋过程均没有产生新的化学键，其未与叶蛋白发生化学反应；热重分析表明，不同干燥方式得到的微胶囊热稳定性均有所提高，且叶蛋白的热稳定性低于辣椒素，保证了辣椒素的成功释放；粒径分析表明喷雾干燥法所制备的微胶囊粉末D90为70.2μm，明显小于真空冷冻干燥方式下的微胶囊粒径，更易于包埋物的释放；微胶囊包埋率在喷雾和真空冷冻干燥条件下分别为90.38%和85.43%，表明喷雾干燥法对制备叶蛋白辣椒素微胶囊具有优异性。

摘要:为解决水稻干燥过程中热源波动大、变温工艺要求快速调整温度的需求，设计了一种配合负压干燥机变温控制的同轴侧入式壳形变温干燥混配装置。以气流旋转驱动壳体内叶片导向配风为径向混合方式，采用机电联动式齿盘精量调节阀门开度，实现高效气流均匀混合。为提高变温控制精度以及混配温度的稳定性，应用神经元网络预测与回归试验设计方法分析混配阀门开度与热风温度、风机频率及系统温度差值的关系，建立了变温混配装置的混合控制模型。利用大涡模拟的原理，借助Fluent软件对变温干燥混配装置进行混合温度场模拟，得到了最佳混配效果的距离为26.85cm，模拟结果与红外线热像验证图吻合良好。试验研究表明：变温控制满程时间为0.75s，最大变温温差的均值为0.96℃，控制合格率达84%以上。出机水稻含水率在合理范围内，干燥后水稻品质较优，满足生产要求。

摘要:不同季节的茶叶外形和品质均具有较大差异，针对运用植被指数检测不同季节茶鲜叶游离氨基酸含量存在难度，选取了10个茶树品种3个季节（春茶、夏茶和秋茶）茶鲜叶中游离氨基酸含量数据和高光谱数据进行分析。首先，对原始光谱数据进行5种光谱变换：倒数T1/R、对数T1gR、一阶微分TR＇、倒数的一阶微分T（1/R）＇和对数的一阶微分T（1gR）＇，并进一步利用不同光谱变换优化了经典植被指数，最终比较了经典植被指数和优化植被指数对不同季节茶鲜叶游离氨基酸模型的影响。结果表明：茶鲜叶建模集和验证集游离氨基酸含量的变化趋势从大到小均为春茶游离氨基酸含量、秋茶游离氨基酸含量、夏茶游离氨基酸含量；光谱变换优化后的植被指数与茶鲜叶游离氨基酸含量的相关性均高于经典植被指数与茶鲜叶游离氨基酸含量相关性，相关系数绝对值范围为0.10~0.30；基于TlgR-VI构建的多元线性回归（MLR）模型在不同季节的建模集和验证集中均得到了较好的精度，且适用于多生育时期茶鲜叶氨基酸含量的估测。基于TlgR-VI构建的全生育时期MLR具有较高的精度，建模集决定系数R2和均方根误差（RMSE）分别为0.38和0.72%，验证模型精度R2和RMSE 分别为0.20和0.84%。光谱预处理在不同品种、不同生长季的茶鲜叶游离氨基酸检测中具有正效应，优化植被指数为茶叶品质估算提供了有益的技术支持。

摘要:农用柔性底盘通过偏置转向轴转向，4个独立的电动轮既要用于行进，又要驱动转向，控制难度大。为探明柔性底盘前轮转向过程的转向特性，建立了7自由度整车动力学模型，并通过Matlab/Simulink软件建立相应的交互控制仿真模型，进行了不同车速下单轮驱动转向与双轮比例控制转向的仿真与分析，根据仿真结果制定了控制策略；在此基础上，设计了实车的电子控制硬件与软件系统，进行了实车转向试验。结果表明：转向时两前转向轮之间存在较强的耦合作用，耦合的关键因素是两转向轮转向角偏离阿克曼转向几何导致的轮胎回正力矩，该回正力矩阻止这种偏离，同时偏离程度越大，回正力矩越大，反之亦然；前轮转向系统具有较强的非线性，转向角相同时，转向过程中所需的车轮驱动力矩与车速的平方成正比；7自由度整车动力学模型转向仿真结果与实测结果吻合程度较高。该研究可为柔性底盘前轮转向通用控制策略的制定提供仿真平台与理论依据。

摘要:针对目前对电动拖拉机试验平台测控系统的设计方法较少的问题，提出了一种可重构测控系统的设计方法。根据拖拉机旋耕机组的工作特性要求，搭建了一种串联式混合电动拖拉机快速原型试验平台。该平台采用双电机独立驱动结构，结合dSPACE和Matlab/Simulink建立了实时测量控制系统，提出了通信模块化和控制策略模块化的设计方法。基于规则控制策略，分别对该快速原型试验平台进行了纯电动模式和混合动力模式下的旋耕作业试验，结果表明，当旋耕负载转矩变化范围为31~64N·m，其转速范围为529~550r/min，与设定值的最大相对误差约为2.037%，在控制允许范围内，表明试验平台各测控系统响应速度和控制效果良好；在混合动力模式下，启动发动机发电机组，电池电压和SOC随时间推移逐渐增大，表明串联式混合动力系统运转正常，验证了该平台通信模块化和控制策略模块化设计方法的可行性。

摘要:为提高拖拉机作业机组无人作业的智能化水平，实现机组横向运动、纵向运动和机具提升作业的协同控制，设计了无人作业协同控制系统。以播种作业机组为研究对象，将拖拉机机组无人作业协同控制系统划分为规划层、决策层和执行层。规划层结合播种农艺要求和机组运动学特性，采用经/纬度坐标规划作业路径，为了同时满足直线作业区域与转向曲线区域的路径跟踪，提出自适应预瞄路径跟踪控制算法。决策层制定了拖拉机机组无人作业联合控制策略，实现拖拉机-播种机联合作业精准控制。执行层对拖拉机转向机构、机具提升机构、油门踏板、制动器、离合器等机构进行硬件线控设计。在此基础上，分别开展无人播种作业仿真与田间试验，仿真结果验证了拖拉机播种机组无人作业协同控制系统的可行性。田间试验表明：拖拉机转向器、油门踏板、离合器、制动器、机具提升机构严格根据规划层与决策层制定的控制指令协同动作。试验过程车轮转向平均误差0.45°，直线段横向误差均值为0.035m，转向段横向误差最大值为0.11m；机具提升响应时间为1.2s、机具提升转角超调量小于1.5°；油门踏板、制动器、离合器均根据决策指令完成操纵动作。无人作业协同控制系统满足拖拉机机组无人作业的需求，可为无人农场提供技术支撑。

摘要:为了进一步提升山地果园运输机械的复杂地形适应性，设计了一种基于重心自适应调控的山地果园运输车。根据山地果园实际环境特点，进行运输车的总体设计并阐述基本工作原理；根据设计要求，分别开展履带底盘、可移动载物台以及控制系统的关键部件设计，并针对斜坡、斜坡台阶和斜坡壕沟3种路况制定整机重心控制策略；基于多体动力学分析软件RecurDyn搭建运输车虚拟仿真样机，验证设计方案和控制策略的合理性和可行性；最后进行样机试制并进行整机性能试验。试验结果表明，在坡面角10°，负载0、50、100、150kg的情况下，整机重心位置经过调控后，运输车偏航45°时的直线行驶最大牵引力分别为1.89787、2.13948、2.32892、2.42524N，相比调控前分别增加了21.11%、20.65%、26.40%、26.93%；运输车下坡极限翻倾角分别为45°、43°、42°、40°，相比调控前分别增加了7.14%、13.16%、13.51%、14.29%；运输车横向极限翻倾角分为40°、38°、35°、35°，相比调控前分别增加了8.11%、8.57%、12.90%、20.69%；运输车上坡极限越障高度分别为210、200、200、190mm，相比调控前分别增加了10.53%、25.00%、33.33%、46.15%；运输车的下坡极限跨壕宽度分别为450、480、510、520mm，相比调控前分别增加了7.14%、14.29%、21.43%、26.83%。结果表明：在不同负载条件下，本文提出的可移动载物台以及整机重心控制策略能够有效提升运输车的坡地行驶性能，在山地果园实际作业环境具有良好的地形适应性。

摘要:研究一种基于变胞铰链Ra (Reconfigurable axis)的新型3(Ra)PS变胞并联机构的可重构特性和统一运动学分析方法。根据约束螺旋系统表明，在一个构态下，(Ra)PS支链对平台没有约束，而在另一个构态下，通过改变可重构铰链Ra铰内轴线的位置，可以提供一个约束力。支链的两个构态使3(Ra)PS变胞并联机构具有4种构型，其中包括2R1T（2个旋转1个平移）、3R1T（3个旋转1个平移）、3R2T（3个旋转2个平移）和6 DOF(Degree of freedom)构型。根据支链两构态的差异，提出以一个支链构态作为另一个支链构态特例的统一运动学建模方法。在此基础上，建立3(Ra)PS变胞并联机构的驱动选择方案和可以包含4种构型的统一运动学模型。对逆运动学和正运动学进行求解，数值算例验证了理论结果的正确性。这种特殊类型的并联机构为特殊变胞机构的工作空间、路径规划和控制奠定了基础。

摘要:使用位移流形理论对具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的3T1R并联机构进行了构型综合。分析空间球面4R机构的一般运动学方程，通过求极限计算了一种特殊空间球面4R机构连杆在奇异位形的两个瞬时连续转动轴线。根据具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的球面机构，得到其连杆位移流形的表达式，从而设计了具有两种运动模式的3T1R并联机构。通过旋量理论，验证该3T1R机构在运动模式变换过程中的自由度和驱动副选取的正确性。结果表明，该3T1R并联机构具有固定转动轴线和变转动轴线两种3T1R运动模式，4条支链的4个驱动副能实现上述两种模式下机构的控制，当机构处于两种运动模式的变换位形时，需要增加一个辅助驱动副，才能实现该机构两种运动模式的变换。