劉繼展 , 唐善奇 , 單帥 , 居錦 , 李茂 , 朱新新
2016, 47(5):1-8. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.001
摘要:針對機(jī)器人摘取及移送過程中導(dǎo)致的果穗振動與果粒脫落問題,,提出了一種面向穗軸激勵輸入的果穗振動仿真模型,。以葡萄為研究對象,,在果穗“梗-果”結(jié)構(gòu)特性基礎(chǔ)上,,提出了“撓性桿-鉸鏈-剛性桿-質(zhì)量球”復(fù)合果穗模型,并由試驗(yàn)確定了模型中各級梗間鉸鏈彈性系數(shù)與阻尼系數(shù),、果粒尺寸與質(zhì)量的正態(tài)分布規(guī)律,,獲得了主穗軸的抗彎特性。進(jìn)而利用激光3D掃描重構(gòu)得到梗系統(tǒng),,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別進(jìn)行剛性、撓性桿件定義和果粒與梗間鉸鏈的添加,,構(gòu)建得到果穗振動仿真模型,。通過仿真精度驗(yàn)證試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在激勵作用的加速,、勻速和減速階段,,經(jīng)正態(tài)分布統(tǒng)計仿真與實(shí)測中果穗的各果粒擺角均值與標(biāo)準(zhǔn)差相差均在2%和6.6%以內(nèi),表明不同階段其精度均良好,。最終利用該模型分析了不同激勵方式及不同采摘階段對果穗振動的影響,。果穗振動仿真模型的建立,為實(shí)現(xiàn)各類果穗的機(jī)器人“減振低脫”采摘提供了有力的分析工具,。
2016, 47(5):9-14. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.002
摘要:為建立具有真實(shí)彩色信息的果樹三維點(diǎn)云形態(tài)結(jié)構(gòu)模型,用Kinect相機(jī)獲取不同視角下果樹的原始三維點(diǎn)云,,針對傳統(tǒng)最近點(diǎn)迭代算法對待配準(zhǔn)點(diǎn)云的空間位置要求苛刻的問題,,提出了改進(jìn)的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法。首先通過歸一化對齊徑向特征算法搜尋點(diǎn)云關(guān)鍵點(diǎn),,并使用快速點(diǎn)特征直方圖描述子計算關(guān)鍵點(diǎn)處的特征向量,。然后根據(jù)求得的特征向量估計2片點(diǎn)云關(guān)鍵點(diǎn)之間的空間映射關(guān)系,再基于隨機(jī)抽樣一致性算法提純映射關(guān)系并完成點(diǎn)云的初始配準(zhǔn),。最后利用最近點(diǎn)迭代算法完成點(diǎn)云的精確配準(zhǔn),。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過在最近點(diǎn)迭代算法前增加點(diǎn)云初始配準(zhǔn)算法,,有效地提高了點(diǎn)云配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,,能夠?qū)θ我獬跏嘉恢玫?片點(diǎn)云進(jìn)行準(zhǔn)確匹配,平均配準(zhǔn)誤差為0.7cm,。
李南 , 陳子文 , 朱成兵 , 張春龍 , 孫哲 , 李偉
2016, 47(5):15-20. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.003
摘要:根據(jù)移栽蔬菜田間鋤草作業(yè)工況和要求,,基于視覺伺服控制技術(shù),設(shè)計了電驅(qū)鋤草機(jī)器人系統(tǒng),。該系統(tǒng)以中小功率拖拉機(jī)為配套動力,,由伺服電動機(jī)驅(qū)動月牙形鋤草刀護(hù)苗鋤草和對行,減少了能耗與污染物排放,,提高了系統(tǒng)伺服特性,。機(jī)器視覺系統(tǒng)實(shí)時采集田間圖像并處理,對作物進(jìn)行識別與定位,??刂破鹘Y(jié)合視覺系統(tǒng)獲取的刀苗距,、鋤草機(jī)器人前進(jìn)速度、鋤刀相位角度及機(jī)器人橫向偏差信息,,利用智能伺服驅(qū)動器精確控制鋤草刀避苗和對行,。試驗(yàn)表明,在前進(jìn)速度不高于1.5km/h,、作物株距不小于 0.35m工況下,,傷苗率小于10%,田間雜草鋤凈率約為90%,。
郭俊 , 姬長英 , 方會敏 , 張慶怡 , 華風(fēng)玲 , 張純
2016, 47(5):21-26. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.004
摘要:土壤和秸稈在耕作后的位移變化是保護(hù)性耕作和秸稈還田重要組成部分,。為分析和比較耕作后兩者的位移變化,針對正,、反轉(zhuǎn)旋耕2種作業(yè)方式以及180,、230、280r/min 3種轉(zhuǎn)速設(shè)置重復(fù)性試驗(yàn),。試驗(yàn)中按刀輥軸向布置標(biāo)記鋁塊和橫,、縱向秸稈,運(yùn)用示蹤法(以點(diǎn)代面)思想,,即根據(jù)標(biāo)記的鋁塊和秸稈前后坐標(biāo)變化值來代替機(jī)具在幅寬范圍內(nèi)土壤和縱,、橫向秸稈的位移變化。將得到的標(biāo)記點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)定,,并在二維CAD中繪制出標(biāo)記點(diǎn)在二維地表的形態(tài),,該形態(tài)與旋耕刀在刀軸上排列相似。2種耕作方式的地表形態(tài)和位移對比分析表明:正轉(zhuǎn)旋耕的秸稈埋覆率要高于反旋,,反轉(zhuǎn)旋耕破碎率要優(yōu)于正旋,;土壤在耕作后分布較均勻,橫,、縱向秸稈在正反旋作業(yè)后均出現(xiàn)聚集現(xiàn)象,,正旋作業(yè)更為明顯;土壤以及地表秸稈位移反旋作業(yè)大于正旋作業(yè),,但隨著機(jī)具轉(zhuǎn)速增加,,反旋作業(yè)位移呈遞減,正旋作業(yè)位移呈遞增,?;谝陨弦蛩乜紤],可以根據(jù)實(shí)際作業(yè)需要來改變耕作方式,、轉(zhuǎn)速以及刀具在刀輥上螺旋線形狀來滿足不同農(nóng)藝要求,。
2016, 47(5):27-37. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.005
摘要:Panax notoginseng is one of rare medicinal herbs in China, and it is mainly grown in Yunnan Province. Market demand of Panax notoginseng is very large, and hence, until December 2014, the planting area of Panax notoginseng has reached 40000hm2. However, there is no precision seeding device suitable for Panax notoginseng. Seedfilling performance is the key factor that influences the properties of metering device. In order to improve the seedfilling performance of pneumatic cylinder seedmetering device, Yunnan Wenshan notoginseng seeds were adopted as sowing objects, the method of coupling DEM-CFD was used as research technique, meanwhile, variance yields of average normal stress and height of supplying seeds were considered as the optimizing targets. Through single factor experiment, the blowing wind pressure, vibration frequency and vibration angle were numerically simulated. It can be found that the experimental phenomenon and effect were in consistent with the simulation ones. Results showed that the blowing wind pressure can break the original steady state, thus reduce seeds transient normal stress which lower seeds internal friction; vibration frequency increases variance yields of average normal stress of seeds, hence disturbance of seeds was enhanced; and adequate vertical oscillation can effectively improve height of supplying seeds. Reducing internal friction, enhancing disturbance, improving height of supplying seeds can effectively improve the seed filling performance. To find the best parameter combination, this paper used three factors and five levels orthogonal experimental method to test the metering performance, afterwards, the results of the test were optimized and verified. Results showed that at the vibration frequency of 85Hz, blowing wind pressure of 3kPa, vertical oscillation of 45°, experimental index is the best. Test indicators, including eligible index, missing index, multiple index can reach up to 93.02, 1.42 and 5.56, respectively.
耿端陽 , 李玉環(huán) , 孟鵬祥 , 杜瑞成 , 孟凡虎
2016, 47(5):38-45. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.006
摘要:針對現(xiàn)有氣力式玉米排種器播種可靠性差和機(jī)械式玉米排種器存在對高速作業(yè)適應(yīng)性差、對種子外形要求嚴(yán)格等問題,,設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單,、排種效果好的伸縮指夾式精量排種器,,研究了該排種器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對排種性能的影響規(guī)律;通過正交試驗(yàn)確定了影響其排種性能的主次因素為夾持力,、指夾器開啟行程和排種器轉(zhuǎn)速,,在較優(yōu)參數(shù)組合為夾持力0.87N、指夾器開啟行程16mm,、排種器轉(zhuǎn)速45r/min時其株距合格率S為95.4%,、漏播率M為1.9%、重播率D為2.7%,,滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求,。
田立權(quán) , 王金武 , 唐漢 , 李樹偉 , 周文琪 , 沈紅光
2016, 47(5):46-52. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.007
摘要:為滿足水稻田間精量成行成穴機(jī)械直播要求,設(shè)計了一種螺旋槽式水稻田間精量穴直播排種器,。應(yīng)用Matlab軟件對排種過程中螺旋槽內(nèi)水稻芽種的運(yùn)動軌跡進(jìn)行了研究,。采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計,以排種輪工作轉(zhuǎn)速,、螺旋槽長度,、螺旋槽升角為試驗(yàn)因素,穴徑合格率,、穴粒數(shù)合格率和漏播率為指標(biāo),,利用JPS-12型排種器檢測試驗(yàn)臺對排種性能進(jìn)行試驗(yàn),并運(yùn)用Design-Expert 6.010軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,,得到因素與指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)模型。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)螺旋槽升角為71.0°,、螺旋槽長度為10.8mm,、排種輪工作轉(zhuǎn)速為23.2r/min時,穴徑合格率,、穴粒數(shù)合格率和漏播率分別為91.06%,、94.64%和3.64%,排種性能滿足水稻田間播種的農(nóng)藝要求,。
2016, 47(5):53-61. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.008
摘要:針對一種創(chuàng)新設(shè)計的橢圓齒輪-不完全非圓齒輪行星系旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu),,運(yùn)用動態(tài)靜力學(xué)分析方法和動力學(xué)方程組序列求解法,建立機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型,,利用基于VB軟件的動力學(xué)分析軟件,,計算得到機(jī)構(gòu)各運(yùn)動構(gòu)件受力及運(yùn)動副約束反力的變化曲線。搭建機(jī)構(gòu)動力學(xué)試驗(yàn)臺,,開展機(jī)構(gòu)空載動力學(xué)試驗(yàn),,測試得到機(jī)構(gòu)在130、160,、190r/min 3種不同工作轉(zhuǎn)速下的動力學(xué)特性,,通過分析得出:移栽臂工作產(chǎn)生的振動是支座X向振動的主要因素,,是支座Y向振動的非主要因素。同時驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型的正確性,,為機(jī)構(gòu)的動力學(xué)性能優(yōu)化提供了可靠模型和試驗(yàn)基礎(chǔ),。
2016, 47(5):62-69. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.009
摘要:噴桿-吊桿組合式噴霧機(jī)被廣泛應(yīng)用于棉花催熟脫葉劑的噴施,由于棉花采用密植栽培模式,,棉花冠層中下部脫葉劑噴施覆蓋率低,,脫葉效果差,嚴(yán)重影響了機(jī)采棉品質(zhì),。為提高棉花中下部的噴灑覆蓋率,,減小噴霧機(jī)行駛阻力,提出吊桿分禾器參數(shù)優(yōu)化方案,,采用Box-Behnken設(shè)計制定試驗(yàn)方案,,以分禾器前傾角、安裝高度,、作業(yè)速度等參數(shù)作為試驗(yàn)因素,,通過田間試驗(yàn)獲取霧滴覆蓋率、分禾阻力等響應(yīng)數(shù)據(jù),,使用橢球基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Ellipsoidal basis function neural network,,EBFNN)逼近響應(yīng)和試驗(yàn)因素之間的關(guān)系,建立精度可靠的近似模型,,基于該模型對試驗(yàn)因素分析,、優(yōu)化。并得到最佳試驗(yàn)參數(shù)組合:分禾器離地高度210mm,、分禾器前傾角12°,、噴霧機(jī)作業(yè)速度4km/h。在此條件下進(jìn)行田間試驗(yàn),,棉花冠層平均霧滴覆蓋率為22.49%,,與模型預(yù)測值相比誤差為10.89%;分禾阻力試驗(yàn)均方根為70.9N,,與模型預(yù)測值相比誤差為7.78%,。
2016, 47(5):70-76. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.010
摘要:分離室作為蔬菜種子風(fēng)力篩選機(jī)的重要組成部分,其風(fēng)機(jī)頻率和風(fēng)門開度對種子篩選分離的質(zhì)量有著重要的影響,。利用Fluent軟件的RNG k-ε湍流模型和DPM離散相模型,,仿真了物料在分離室中的運(yùn)動過程。用多項(xiàng)式擬合法分析了仿真結(jié)果,,獲得工作參數(shù)(風(fēng)機(jī)頻率和風(fēng)門開度)與清選性能(清潔率和損失率)的關(guān)系,。在此基礎(chǔ)上,對清潔率和損失率進(jìn)行運(yùn)算,得到清選效率,,該指標(biāo)全面綜合地反映了不同工況下清選效果的優(yōu)劣,。由清選效率的三維圖及其等值線圖能夠便捷地分析分離室的最優(yōu)工作參數(shù)。通過以上方法,,得到上海青種子,、菠菜種子和小白菜種子最優(yōu)工作參數(shù)。分別是風(fēng)機(jī)頻率35Hz,、風(fēng)門開度75%,;風(fēng)機(jī)頻率42Hz、風(fēng)門開度80%,;風(fēng)機(jī)頻率36Hz,、風(fēng)門開度80%,對應(yīng)的清選效率分別是88%,、84%和88%,。設(shè)計實(shí)機(jī)驗(yàn)證試驗(yàn),比較了不同工況下清選性能的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果,,二者吻合度較高,,證明了分離室氣固兩相流模型的可靠性。
2016, 47(5):77-82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.011
摘要:針對目前茶園中無專用施肥或撒肥裝備,,傳統(tǒng)的大田撒肥裝置無法適應(yīng)茶樹較窄行距的問題,,根據(jù)茶樹行距和肥料特性,設(shè)計了葉片位置傾角可調(diào)的偏置式撒肥離心盤,?;谌龇蔬^程的受力和運(yùn)動分析,以肥料顆粒為對象,,建立其在離心盤上運(yùn)動的動力學(xué)模型,。基于Design-Expert的正交試驗(yàn)設(shè)計和中心組合曲面響應(yīng)設(shè)計,,首先進(jìn)行撒肥過程的離散元仿真,建立顆粒分布變異系數(shù)與施肥機(jī)行走速度,、離心盤葉片個數(shù),、葉片偏置角度等因素之間的關(guān)系模型并解析;然后進(jìn)行撒肥工作參數(shù)的優(yōu)化,。結(jié)果表明,,各因素對分布變異系數(shù)影響的主次順序?yàn)椋喝~片個數(shù)、偏置角度,、行走速度,;葉片個數(shù)與偏置角度的交互作用對分布變異系數(shù)的影響較為明顯, 葉片個數(shù)與偏置角度的交互作用對分布變異系數(shù)的影響較弱;經(jīng)回歸分析和優(yōu)化可知,當(dāng)葉片個數(shù)為5,、偏置角度為13.44°,、行走速度為0.6m/s時,分布變異系數(shù)達(dá)到最小值6.12%,;驗(yàn)證試驗(yàn)的實(shí)測值與模型理論值的平均相對誤差為11.18%,。因此,基于離散元的撒肥過程仿真可用于離心式撒肥裝置工作參數(shù)的優(yōu)化,,并可獲得較好的茶園撒肥均勻性,。
金鑫 , 杜新武 , 楊傳華 , 姬江濤 , 王世光 , 顏華
2016, 47(5):83-90. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.012
摘要:為了提高膜上移栽機(jī)的缽苗栽植直立度并減少破膜程度,提出了一種曲柄滑槽式栽植機(jī)構(gòu),,闡述了移栽工作原理及結(jié)構(gòu)組成,,并建立了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動數(shù)學(xué)模型?;谠撃P筒捎肕atlab軟件編寫了栽植機(jī)構(gòu)的仿真分析與優(yōu)化程序,,分析了主要參數(shù)對機(jī)構(gòu)運(yùn)動軌跡特性的影響規(guī)律;以缽苗栽植直立度較高且破膜程度較低為優(yōu)化指標(biāo)(即鴨嘴栽植點(diǎn)出,、入土軌跡盡量垂直壟面,,且出、入壟面點(diǎn)和栽植點(diǎn)間距盡量?。?,利用程序優(yōu)選出了一組最優(yōu)的機(jī)構(gòu)參數(shù)組合:在移栽機(jī)組作業(yè)速度v=500mm/s時,L1=150mm,、L3=120mm,、L4=310mm、L=680mm,、θ1=10°,、θ3=15°、θ=20°,;在此組合下栽植器鴨嘴端的絕對運(yùn)動軌跡在出入壟面時呈顯著“γ”型輪廓,,利于缽苗直立與穴口較小撕膜。提出了一種破膜程度檢測方法,,以煙草缽苗為對象進(jìn)行了整機(jī)田間試驗(yàn),,結(jié)果表明:缽苗栽植直立度較高,優(yōu)良率超過93%,,較現(xiàn)有七桿式栽植機(jī)構(gòu)提高10個百分點(diǎn),;栽植器鴨嘴的破膜程度有效減小,最低可降至8%,。
2016, 47(5):91-98. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.013
摘要:通過試驗(yàn)研究和虛擬仿真分析發(fā)現(xiàn),,現(xiàn)有的小型甘蔗收獲機(jī)喂入系統(tǒng)齒輪箱設(shè)計存在缺陷,,易導(dǎo)致喂入系統(tǒng)的甘蔗堵塞。通過分析,對喂入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計,,將齒輪箱換成梯形齒型喂入輥,,同時兩個切割器的刀軸由一對反向同步旋轉(zhuǎn)的液壓同步馬達(dá)驅(qū)動;通過SolidWorks軟件建立喂入系統(tǒng)的三維模型,,再通過ADAMS軟件進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明:改進(jìn)后的喂入系統(tǒng)不僅擴(kuò)大了切割傳動機(jī)構(gòu)的物流通道,,而且將齒輪箱對甘蔗產(chǎn)生的被動的滑動摩擦阻力轉(zhuǎn)化為改進(jìn)后喂入輥對甘蔗產(chǎn)生的主動作用的滾動摩擦驅(qū)動力;改進(jìn)后的喂入輥使甘蔗在螺旋提升輸送裝置上的滯留時間較原來縮短了35.9%,,對甘蔗的最大徑向作用力比齒輪箱降低了86%,,甘蔗更易進(jìn)入物流通道,其輸送性能得到明顯改善,,解決了喂入系統(tǒng)易于堵塞的問題,,對試驗(yàn)部分切割器馬達(dá)壓力測量結(jié)果起到了反證作用;仿真試驗(yàn)也表明適當(dāng)提高喂入輥轉(zhuǎn)速有利于降低甘蔗收獲機(jī)的堵塞率,,為喂入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和位置參數(shù)的改進(jìn)設(shè)計提供了參考依據(jù),。
金鑫 , 杜新武 , 甘幫興 , 姬江濤 , 董祥 , 王國新
2016, 47(5):99-105. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.014
摘要:為了解決小型聯(lián)合收獲機(jī)清選裝置谷糠分離不徹底和損失率較高的問題,利用高速攝影裝置研究了吸雜風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,、揚(yáng)谷器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和通氣孔直徑對清選性能的影響機(jī)理,,以小麥籽粒、穎糠,、莖稈混合物料為對象,,利用研制的旋風(fēng)分離系統(tǒng)試驗(yàn)臺,選取氣孔排布方式,、通氣孔直徑,、吸雜風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和揚(yáng)谷器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為試驗(yàn)因素,清潔率和損失率為試驗(yàn)指標(biāo),,進(jìn)行了單因素和多因素清選性能試驗(yàn),。單因素試驗(yàn)結(jié)果表明,氣孔排布方式為螺旋形時,,清選效果較好,,隨著吸雜風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、揚(yáng)谷器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和通氣孔直徑的增加,,清潔率先上升后降低,,損失率則逐漸增加,最大損失率不超過2%,;正交試驗(yàn)表明:吸雜風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1900r/min,、揚(yáng)谷器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1100r/min,、通氣孔直徑為8mm時,,清潔率平均值大于93%,損失率平均值低于1.5%,損失率比優(yōu)化前降低了25%,。
呂金慶 , 尚琴琴 , 楊穎 , 李紫輝 , 李季成 , 劉中原
2016, 47(5):106-114. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.015
摘要:馬鈴薯收獲前的殺秧作業(yè)對提高馬鈴薯品質(zhì)及收獲效率有顯著的促進(jìn)作用,,現(xiàn)有機(jī)型存在打碎長度合格率差、帶薯率高,、土壤在護(hù)罩上粘著嚴(yán)重等問題,,為此,設(shè)計一種新型馬鈴薯殺秧機(jī),。對其關(guān)鍵部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,,并分析了甩刀排列方式對殺秧性能的影響。以機(jī)具作業(yè)速度,、甩刀刀輥轉(zhuǎn)速,、壟上刀距壟臺高度為試驗(yàn)因素,以打碎長度合格率,、留茬高度,、帶薯率為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行田間試驗(yàn)。結(jié)果表明:護(hù)罩開長孔結(jié)構(gòu)減少了土壤的粘著,;機(jī)器作業(yè)速度為4.5~6.0km/h,、甩刀刀輥轉(zhuǎn)速為1500~1600r/min、壟上刀距壟臺高度為50~52mm時,,試驗(yàn)指標(biāo)打碎長度合格率為94.7%~95.5%,、留茬高度為56.0~59.9mm、帶薯率為0.15%~0.23%,,殺秧機(jī)殺秧效果較好,,滿足馬鈴薯殺秧機(jī)作業(yè)質(zhì)量要求且機(jī)具作業(yè)穩(wěn)定。
劉春香 , 王金武 , 唐漢 , 周文琪 , 王奇 , 楊文盼
2016, 47(5):115-122. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.016
摘要:采用貝塞爾理論推導(dǎo)出了非圓齒輪節(jié)曲線方程,,進(jìn)而設(shè)計了一種貝塞爾節(jié)曲線齒輪行星輪系扎穴機(jī)構(gòu),。以扎穴機(jī)構(gòu)為研究對象建立了動力學(xué)模型,利用Visual Basic 6.0軟件編寫動力學(xué)軟件,,得到單位工作周期內(nèi)各齒輪軸心及嚙合點(diǎn)處受力隨行星架轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律,。搭建動力學(xué)土槽試驗(yàn)臺,在工作轉(zhuǎn)速40,、60,、80r/min,土槽移動速度0.8m/s及土壤硬度0.4~1.0MPa工況下,,測定扎穴機(jī)構(gòu)及支撐底座的動力學(xué)特性,。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨行星架轉(zhuǎn)速增加扎穴機(jī)構(gòu)振動增強(qiáng),;單位工作周期內(nèi)支撐底座所受反力的變化規(guī)律以旋轉(zhuǎn)角180°為中心對稱分布,。測試結(jié)果與理論分析一致,,驗(yàn)證了理論模型的正確和試驗(yàn)方法的可行,該研究為施肥機(jī)高速作業(yè)時的動平衡控制提供了理論依據(jù),,為進(jìn)一步設(shè)計高速化輕型化的液態(tài)施肥機(jī)奠定了基礎(chǔ),。
鞠學(xué)良 , 吳普特 , Weckler R Paul , 張林 , 朱德蘭
2016, 47(5):123-128. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.017
摘要:根據(jù)微灌毛管水力解析模型,通過分析微灌雙向布置和單向順坡布置形式對流量偏差率及毛管進(jìn)口工作水〖JP3〗頭的影響,,得出均勻坡微灌毛管雙向布置的適用條件為最佳支管位置參數(shù)大于0.13,,當(dāng)最佳支管位置參數(shù)不大于0.13時,微灌毛管宜單向順坡布置,。給出了考慮適宜布置形式的均勻坡微灌毛管設(shè)計步驟,。通過2個設(shè)計實(shí)例表明:利用最佳支管位置參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)可有效選取適宜的毛管布置形式,設(shè)計步驟簡便可行,,可直接應(yīng)用于微灌工程實(shí)踐中,。
2016, 47(5):129-137. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.018
摘要:植被是影響坡面水力侵蝕過程的重要因素,深入理解草本植物坡面不同降雨和徑流特性對土壤分離的作用是研究土壤侵蝕動力學(xué)的基礎(chǔ),。為此基于坡面土壤分離試驗(yàn),,通過定量測定2種草本植物草冠、根系對降雨和徑流的影響,,研究了不同侵蝕力作用下的土壤分離特征,。結(jié)果表明,草本植物對坡面徑流和泥沙具有重要的調(diào)控作用,,相同覆蓋度下狗尾草坡面的徑流含沙量低于青蒿坡面(P<0.05),。對比草本植物結(jié)構(gòu)對坡面土壤分離的影響,植物根系對坡面的減沙貢獻(xiàn)率均高于其冠層(P<0.05),,其中,,青蒿草冠對于坡面降雨的阻滯作用高于狗尾草草冠(P<0.05),而狗尾草根系的減沙效益高于青蒿根系(P<0.05),,這主要與草本植物葉面積指數(shù)(LAI)及根系形態(tài)分布有關(guān),,不同植物的根長密度與土壤分離率呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。坡面土壤分離過程受到侵蝕阻力的影響,,在草本植物覆蓋坡面,,隨著植物覆蓋度的增加,顆粒阻力和波阻力均呈增大趨勢,。降雨侵蝕力和徑流剪切力是坡面土壤分離的主要侵蝕動力,,不同試驗(yàn)條件下草本植物對降雨和徑流侵蝕力的降低值為189.21~698.92J·mm/(m.2·min)和6.27~20.38kg/(m·s2),減弱系數(shù)分別為22.75%~84.04%和19.68%~63.97%,。
張翼夫 , 王慶杰 , 胡紅 , 陳婉芝 , 王憲良 , Rabi G Rasaily
2016, 47(5):138-145. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.019
摘要:通過野外徑流場模擬降雨試驗(yàn),研究玉米秸稈覆蓋對砂土和壤土產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的影響,,探索不同土壤質(zhì)地下水土保持的臨界秸稈覆蓋條件,。處理分為2種土壤質(zhì)地類型和5個水平的秸稈覆蓋度:0,、10%、20%,、30%和40%。結(jié)果表明:壤土抗侵蝕能力優(yōu)于砂土,,但透水性弱于砂土,;不同土壤質(zhì)地條件下秸稈覆蓋效益存在差異,相同的秸稈覆蓋時,,砂土條件下的土壤侵蝕防治效果優(yōu)于壤土,;2種土壤質(zhì)地條件秸稈覆蓋度30%時可顯著提高土壤入滲總量(25.7%~33.9%),減少產(chǎn)沙總量(22.2%~46.4%),,對水土流失具有良好的防治效果,。考慮到過大的秸稈覆蓋度(大于80%)會造成播種機(jī)堵塞,,在華北保護(hù)性耕作研究實(shí)踐中,,建議砂土和壤土質(zhì)地下的農(nóng)田地表保持1600~3000kg/hm2(30%~60%)的玉米秸稈覆蓋,以達(dá)到較好的水土保持效果和播種質(zhì)量,。
井大煒 , 邢尚軍 , 劉方春 , 馬海林 , 杜振宇 , 馬丙堯
2016, 47(5):146-154. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.020
摘要:為探討保水劑施用方式對側(cè)柏根際微生態(tài)環(huán)境的作用效果,,以側(cè)柏裸根苗為試材,通過盆栽試驗(yàn)研究了不施肥和保水劑(CK),、單施尿素(U),、單施保水劑(S)、保水劑-尿素混施(SUM)和保水劑-尿素凝膠(SUG)等處理對側(cè)柏根際土壤酶活性,、微生物多樣性及生長的影響,。結(jié)果表明:同U處理相比,SUG處理明顯增加了根系分泌物中氨基酸總量,、有機(jī)酸總量和總糖含量,;SUG處理顯著提高了根際土壤過氧化氫酶、脲酶,、多酚氧化酶和蔗糖酶活性,,其中脲酶活性分別較CK、U,、S,、SUM處理提高29.53%、14.88%,、27.81%,、7.82%;同時SUG處理亦提高根際土壤微生物平均吸光度(AWCD),、豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù),,并降低了優(yōu)勢度指數(shù),,其中豐富度指數(shù)分別比CK、U,、S,、SUM處理提高28.78%、30.22%,、26.91%,、8.39%。此外,,SUG處理還顯著促進(jìn)了側(cè)柏地徑和株高的生長,,并明顯高于其他處理。與SUG處理相比,,S,、SUM處理對側(cè)柏根際土壤酶活性和微生物多樣性的影響作用較小,說明保水劑-尿素凝膠方式較單施保水劑和保水劑-尿素混施方式可顯著增強(qiáng)側(cè)柏的干旱適應(yīng)能力,。由此可知,,保水劑-尿素凝膠方式有利于改善側(cè)柏根際土壤微生態(tài)環(huán)境,增強(qiáng)抵御干旱脅迫的能力,,并促進(jìn)生長,。
2016, 47(5):155-163. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.021
摘要:通過大田試驗(yàn),研究夏玉米-冬小麥輪作條件下礫石覆蓋量對土壤水分動態(tài),、作物耗水特征,、產(chǎn)量及水分利用效率的影響。結(jié)果表明,,礫石覆蓋量的增加提高了土壤對降水的保蓄能力,,且主要體現(xiàn)在0~40cm土層,100~200cm土壤貯水量變化不明顯,。在夏玉米-冬小麥各生育期,,礫石覆蓋措施提高土壤貯水量主要體現(xiàn)在作物苗期和拔節(jié)期,其中,,S8(礫石覆蓋量8kg/m2)處理提高土壤貯水量效果最好,,較無覆蓋處理(CK)分別增加12。77%和6,。63%,。作物耗水系數(shù)隨著礫石覆蓋量的增加而減小。礫石覆蓋夏玉米,、冬小麥WUE和PUE分別較CK處理最大提高了33.05%,、26.65%和12.68%、20.00%,差異顯著,。此外,,作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量得到顯著提高,夏玉米生長季,,各處理其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量分別較CK處理提高了4.45%~26.66%和5.81%~25.78%,,冬小麥生長季,其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量分別較CK處理提高了2.06%~15.34%和2.32%~26.49%,。
2016, 47(5):164-170. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.022
摘要:對生物油分級冷凝的最新成果進(jìn)行了總結(jié)和分析,。在分級冷凝裝置方面,闡述了通過多種復(fù)合式分級冷凝系統(tǒng)在線分離收集生物油的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展,;從生物油分級產(chǎn)物的理化性質(zhì)角度分析了生物油高品質(zhì)利用、提取高價值化工原料的可能性,;同時指出了生物油分級冷凝研究中仍存在的問題及未來的研究趨勢,。
2016, 47(5):171-176. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.023
摘要:采用包膜造粒的方法,分別以乙醇和木醋液溶解木質(zhì)素作為粘結(jié)劑制備生物質(zhì)炭包膜尿素肥料,,并通過掃描電鏡,、傅里葉紅外光譜和差熱分析對其性能進(jìn)行表征。發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素沒有發(fā)生化學(xué)變化,,但是木醋液溶劑使木質(zhì)素團(tuán)狀結(jié)構(gòu)更好地展開,,差熱分析結(jié)果顯示木質(zhì)素木醋液粘結(jié)劑玻璃化溫度階梯狀態(tài)消失,,能在較寬溫度范圍保持黏流態(tài),黏度比乙醇處理后高300%,。對2種粘結(jié)劑制備的生物質(zhì)炭包膜尿素肥料的成粒性能進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)以木質(zhì)素木醋液粘結(jié)劑制備的生物質(zhì)炭包膜尿素肥料具有269.4%的包膜率和94.83%的成粒率,,粒徑分布均勻且合格粒徑比重高達(dá)80%,;所有粒徑的力學(xué)性能均滿足要求,緩釋性能也更優(yōu)異,。木質(zhì)素溶于木醋液粘結(jié)性能比溶于乙醇性能好,,更適用于生物質(zhì)炭包膜尿素肥料的制備。
2016, 47(5):177-182. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.024
摘要:種子發(fā)芽指數(shù)是衡量好氧堆肥植物毒性和腐熟度的重要參數(shù),。以沼渣和豬糞為主要原料,,麥秸和蘑菇渣為輔料,利用自行研制的智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)開展了聯(lián)合好氧堆肥試驗(yàn),,基于獲取的種子發(fā)芽指數(shù)和基本理化指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)性和回歸建模分析研究,。試驗(yàn)結(jié)果表明:種子發(fā)芽指數(shù)與揮發(fā)性固體、總碳,、總氮,、半纖維素和木質(zhì)素干基相對含量以及碳氮比均具有顯著的相關(guān)性(R≥0.83,Sig.為0.000),。所構(gòu)建的一元和二元線性預(yù)測模型均具良好的擬合度(R≥0.81,,Sig.為0.000),,其中,以總碳和總氮為二元變量的種子發(fā)芽指數(shù)快速預(yù)測模型(R=0.92,,SEP為7.58)具有最好的預(yù)測能力,。該研究為種子發(fā)芽指數(shù)的快速預(yù)測分析提供了方法學(xué)支撐。
張仙梅 , 云斯寧 , 杜玉鳳 , 蓋國勝 , 楊玉芬 , 何振全
2016, 47(5):183-190. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.025
摘要:為了提高沼氣發(fā)酵效率和沼氣產(chǎn)量,,以不同磷鉀礦粉為沼氣發(fā)酵的功能催化劑,,探討其對牛糞厭氧發(fā)酵的影響。試驗(yàn)設(shè)8個處理,,分別為空白處理(CK),,添加2.5%(T1)、5.0%(T2),、7.5%(T3),、10.0%(T4)云南微晶化磷礦粉,5.0%(T5)河南微晶化磷礦粉,,5.0%(T6)云南普通磷礦粉和5.0%(T7)河南微晶化鉀礦粉,。試驗(yàn)結(jié)果表明:微晶化磷礦粉量的增加,顯著地提高了沼氣累積產(chǎn)氣量,。添加75%處理的微晶化磷礦粉發(fā)酵啟動最快,,產(chǎn)氣率最高,CH4體積分?jǐn)?shù)達(dá)62.5%,,VS去除率為61.99%,,COD值為4871.4mg/L,VFA質(zhì)量濃度為469.9mg/L,。當(dāng)微晶化磷礦粉添加量高達(dá)10.0%時,,VS沼氣累積產(chǎn)氣量下降到317.63mL/g。添加7.5%微晶化磷礦粉是改善牛糞厭氧消化的最適添加量,。
張毅 , 孔曉英 , 李連華 , 孫永明 , 楊立貴 , 袁振宏
2016, 47(5):191-196. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.026
摘要:選取象草和雜交狼尾草等5種能源草為發(fā)酵原料,,采用中溫批式厭氧消化工藝,研究能源草發(fā)酵前后理化特性變化和發(fā)酵產(chǎn)氣性能,,并對累積產(chǎn)氣動力學(xué)分析,。研究結(jié)果表明:不同能源草的發(fā)酵產(chǎn)氣性能與原料特性之間有較大的關(guān)系,其產(chǎn)氣率與木質(zhì)素成負(fù)線性相關(guān),。雜交狼尾草由于刈割時生長時間較長,,使得木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)(24.88%)較高,其產(chǎn)氣性能較差,,實(shí)際產(chǎn)甲烷率僅為理論產(chǎn)甲烷率的26.95%,,而華南象草刈割時木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)(15.82%)較低,其產(chǎn)氣性能較好,VS累積產(chǎn)氣率為379.58mL/g,,VS產(chǎn)甲烷率為228.55mL/g,,生物燃?xì)庵屑淄轶w積分?jǐn)?shù)為60.21%。對累積產(chǎn)氣曲線擬合,,發(fā)現(xiàn)采用修正Gompertz方程能較好模擬能源草發(fā)酵累積產(chǎn)氣率的變化過程,。該研究可對能源草的能源化開發(fā)利用提供參考。
2016, 47(5):197-202. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.027
摘要:采用云芝變色栓菌(Trametes versicolor),、色精木霉菌(Trichoderma chromospermum),、深綠木霉菌(Trichoderma atroviride)和云芝變色栓菌分別與色精木霉菌、深綠木霉菌的混合菌對干黃玉米秸稈進(jìn)行真菌預(yù)處理,。結(jié)果顯示,,真菌預(yù)處理不滅菌秸稈30d后,木質(zhì)纖維素的降解率幾乎可以忽略,,在不滅菌的環(huán)境中,,接入的真菌對秸稈本身附著的微生物群落不能形成競爭優(yōu)勢,造成較低的木質(zhì)素降解率,。而云芝變色栓菌,、色精木霉菌,、深綠木霉菌以及云芝變色栓菌分別與色精木霉菌,、深綠木霉菌的混合菌對滅菌秸稈預(yù)處理30d后,木質(zhì)素的降解率分別為34.0%,、38.1%,、38.1%、39.1%及 40.3%,。為降低秸稈的滅菌成本,,將真菌預(yù)處理30d后的滅菌秸稈作為真菌固態(tài)載體與不滅菌秸稈按照1∶9、1∶4及 1∶1的干質(zhì)量比混合培養(yǎng)30d,,結(jié)果顯示,,采用云芝變色栓菌分別與色精木霉菌和深綠木霉菌的混合菌固態(tài)載體預(yù)處理不滅菌秸稈,木質(zhì)素降解率可達(dá)到30%~40%,。因而,,真菌固態(tài)載體可以較好地適應(yīng)非滅菌環(huán)境并對秸稈中的木質(zhì)素進(jìn)行有效降解,是一種有效降低過程成本的預(yù)處理手段,。
寧廷州 , 俞國勝 , 陳忠加 , 袁湘月 , 劉文廣 , 皮森淼
2016, 47(5):203-210. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.028
摘要:基于生物質(zhì)固化成型領(lǐng)域活塞沖壓式成型機(jī)能耗低,、生產(chǎn)率低和模輥式成型機(jī)生產(chǎn)率高、能耗高的特點(diǎn),,提出一種新型對輥式成型方式,,并設(shè)計和制造了樣機(jī)。該成型機(jī)壓輥圓周上均布了一系列柱塞,運(yùn)行過程中壓輥柱塞與環(huán)模??紫嗷Ш?,避免了成型孔之外的物料受到壓輥的擠壓與摩擦。為測試該成型機(jī)的性能,,進(jìn)行了正交試驗(yàn)研究,,結(jié)果表明,該成型機(jī)的較優(yōu)成型參數(shù)為:含水率15%,,成型模具長徑比5.25,,主軸轉(zhuǎn)速47.25r/min。以木屑為原料,,在較優(yōu)成型參數(shù)的條件下進(jìn)行了成型機(jī)性能指標(biāo)的測試,,結(jié)果表明,該成型機(jī)生產(chǎn)的成型顆粒直徑為10mm,,成型顆粒密度為1.15g/cm3,,機(jī)械耐久性為96.28%,生產(chǎn)率為75kg/h,,能耗為56kW·h/t,,成型率為95%,工作噪聲為79dB,,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求,,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。
張哲 , 趙靜 , 田津津 , 王懷文 , 王颯颯 , 張平
2016, 47(5):211-217. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.029
摘要:利用低溫顯微鏡系統(tǒng)對葡萄進(jìn)行了冷凍-復(fù)溫實(shí)驗(yàn),,研究了葡萄細(xì)胞在冷凍-復(fù)溫過程的結(jié)晶變化,。通過分析冷凍-復(fù)溫過程的葡萄細(xì)胞顯微圖像、細(xì)胞體積,、內(nèi)壓,、滲透率的變化,發(fā)現(xiàn):葡萄細(xì)胞的結(jié)冰溫度隨冷凍速率的增加而降低;葡萄細(xì)胞的體積變化總趨勢是隨溫度的降低而減小,,但由于細(xì)胞內(nèi)自由水體積的變化,,在-5~0℃細(xì)胞體積會有所增大。在14℃/min,、50℃/min冷凍速率下細(xì)胞體積分別減小了54.5%,,26.3%。冷凍速率越大,,細(xì)胞體積變化越?。焕鋬鲞^程中葡萄細(xì)胞的滲透系數(shù)隨溫度的降低而降低,,隨冷凍速率的降低而降低,。在葡萄細(xì)胞的冷凍-復(fù)溫過程中,,提高復(fù)溫溫度能有效減少細(xì)胞的破損。
2016, 47(5):218-224. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.030
摘要:為掌握冷庫帶包裝荔枝預(yù)冷果實(shí)溫度變化的一般規(guī)律,,建立了基于氣調(diào)保鮮試驗(yàn)平臺的荔枝果實(shí)預(yù)冷二維數(shù)值模型,。結(jié)合荔枝果實(shí)及包裝物理特性,對預(yù)冷過程中荔枝果實(shí)溫度變化進(jìn)行了數(shù)值分析,,獲得了廂體和包裝內(nèi)流場分布情況,。研究結(jié)果表明,提高通風(fēng)風(fēng)速可以減少預(yù)冷時間,,但會增大包裝內(nèi)荔枝果實(shí)間的溫度差異性,;當(dāng)風(fēng)速達(dá)到6m/s以上,預(yù)冷時間減少放緩,,果實(shí)溫度變異系數(shù)趨于穩(wěn)定,,約為0.25;降低隔板空氣出口溫度可以有效促進(jìn)荔枝果實(shí)降溫,,但會增加包裝內(nèi)荔枝果實(shí)間的溫度差異性,。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,,平均誤差率為1.91%,,均方根誤差為2.34%。
2016, 47(5):225-230. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.031
摘要:為探明微波穩(wěn)定麥胚的機(jī)制,,以小麥胚芽為研究對象,研究了不同測量頻率,、含水率,、脂肪含量及添加不同無機(jī)鹽條件下麥胚粉體的介電特性(介電常數(shù)ε′和介電損耗因數(shù)ε″),。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,,在2個常用微波頻率下,小麥胚芽ε′在頻率為915MHz時略大于2450MHz時,,但ε″在2450MHz時明顯大于915MHz時,;小麥胚芽介電特性隨含水率的增加而增大,當(dāng)其含水率從4%增至16%時,,其ε′和ε″分別從2.61和0.02升高至4.32和0.8,;不同脂肪含量的小麥胚芽的介電特性相差較小,尤其是ε″,;對比添加5種無機(jī)鹽后小麥胚芽介電特性發(fā)現(xiàn),,NaCl對其ε′和ε″有明顯增加作用,尤其是當(dāng)NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時,,效果最明顯,。
2016, 47(5):231-244. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.032
摘要:動物個體信息和行為的智能感知與分析是精準(zhǔn)畜牧業(yè)的核心,。牛、豬,、羊等大型動物因與人類關(guān)系密切,、經(jīng)濟(jì)價值高受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。為了促進(jìn)中國精準(zhǔn)畜牧業(yè)的發(fā)展,,分別從國外和國內(nèi)視角,詳細(xì)總結(jié),、分析了精準(zhǔn)畜牧業(yè)中動物信息感知與行為檢測的研究現(xiàn)狀、尚待研究的問題,。包括個體識別,、生長狀況評估及體況評價各種方法的優(yōu)勢和不足,呼吸頻率與異常檢測,、肢蹄運(yùn)動評分與跛行檢測等異常和疾病檢測,,發(fā)情檢測、產(chǎn)前檢測及高危動作識別等動物生理周期關(guān)鍵時間段的行為感知方法等,。結(jié)合精準(zhǔn)畜牧的發(fā)展趨勢和應(yīng)用需求,,在分析的基礎(chǔ)上指出,動物信息智能感知與行為檢測未來將向無接觸,、高精度,、高自動化程度方向發(fā)展,結(jié)合動物病理學(xué)的早期肢蹄病灶自動化檢測方法,、不依賴評分結(jié)果的具有普遍性的狀態(tài)參數(shù),、接觸式傳感器對動物的應(yīng)激作用、動物高級行為的識別理論與方法,、動物身體區(qū)域精細(xì)識別研究,、檢測設(shè)備/系統(tǒng)的有效性驗(yàn)證及效益研究與評估等將成為未來研究的方向。
2016, 47(5):245-253. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.033
摘要:伴隨物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)流的增加和對復(fù)雜事件匹配的準(zhǔn)確性,、可靠性要求的提高,,不確定性復(fù)雜事件處理的研究得到廣泛的關(guān)注。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中存在大量的RFID及傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù),,但是監(jiān)測硬件和無線通信技術(shù)不能保證100%的可信數(shù)據(jù),,因此需要一個能應(yīng)用在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中處理不確定事件的流處理引擎。本文在現(xiàn)有流處理引擎SASE基礎(chǔ)上,,加入概率流理論和數(shù)據(jù)世系管理理論,,提出一種新型的復(fù)雜事件處理引擎PUCEP,可以計算輸出復(fù)雜事件的概率,,同時提高不確定性復(fù)雜事件的匹配效率,,從而減少計算資源消耗和反應(yīng)時間,提高整個系統(tǒng)的實(shí)時性,。實(shí)驗(yàn)使用溫室傳感器采集數(shù)據(jù),,結(jié)果表明所提方法對處理概率事件流的復(fù)雜事件是有效的,。
2016, 47(5):254-262. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.034
摘要:要構(gòu)建有效穩(wěn)定的生豬養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率和連通性是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署中需要考慮的2個關(guān)鍵問題,。采用粒子群算法結(jié)合虛擬力算法提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率,,通過增加節(jié)點(diǎn)的方式提高網(wǎng)絡(luò)連通性。以生豬養(yǎng)殖場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)部署為應(yīng)用實(shí)例,,以豬舍墻壁作為主要障礙物進(jìn)行部署優(yōu)化,,仿真結(jié)果顯示虛擬力導(dǎo)向的粒子群算法可提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率15%,而提升連通性只需增加10個節(jié)點(diǎn),,網(wǎng)絡(luò)性能得到了明顯改善,。
2016, 47(5):263-269. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.035
摘要:雜交水稻種子在成熟過程中不可避免地會產(chǎn)生稻殼的裂穎,出現(xiàn)裂穎后會影響種子發(fā)芽性能和秧苗品質(zhì),。為識別裂穎水稻種子并將裂穎水稻種子分選出來,,利用自行研制的裂穎水稻種子聲學(xué)檢測裝置,對不同下落高度,、聲音傳感器與傾斜碰撞玻璃板之間不同距離的正常雜交水稻種子和裂穎雜交水稻種子聲學(xué)特性進(jìn)行測試,。試驗(yàn)結(jié)果表明,正常雜交水稻種子撞擊玻璃板后其產(chǎn)生的電壓幅值普遍高于裂穎雜交水稻種子,,雜交水稻種子最佳下落高度H=150mm,,聲音傳感器與傾斜碰撞板間的最佳距離h為10mm或20mm。對兩優(yōu)108雜交水稻種子的綜合識別率達(dá)到94%,,新兩優(yōu)6380雜交水稻種子的綜合識別率達(dá)到88%,,兩優(yōu)6326雜交水稻種子的綜合識別率達(dá)到92%。在最優(yōu)工作條件下正常雜交水稻種子和裂穎雜交水稻種子平均識別率分別達(dá)到92%,、90.67%,。本研究表明能夠利用雜交水稻種子碰撞聲學(xué)特性將裂穎種子與正常種子有效分離出來。
2016, 47(5):270-274. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.036
摘要:為提高黃瓜霜霉病葉部病害機(jī)器自動識別的準(zhǔn)確性和魯棒性,,提出了一種基于視覺顯著性圖的黃瓜葉部霜霉病識別方法,。首先將圖像從RGB色彩空間變換到HSV色彩空間中進(jìn)行色彩修正,再變換回RGB空間利用R,、G,、B分量的線性組合生成視覺顯著性圖,,最后通過對生成的視覺顯著性圖進(jìn)行閾值分割以識別病害區(qū)域,。利用從北京市北部郊區(qū)日光溫室采集到的50幅具有典型霜霉病特征的黃瓜葉片原始圖像進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,,該方法能較為準(zhǔn)確地從葉部彩色圖像中識別出霜霉病病斑區(qū)域,,平均誤分率為6.98%,優(yōu)于K-means法(11.38%)和OTSU法(15.98%),;平均運(yùn)行時間0.6614s,,少于K-means法的1.4249s,;運(yùn)行時間的均方根誤差為0.0515s,魯棒性優(yōu)于K-means硬聚類算法,。
張新 , 高超 , Martin Kraft , 趙燕東
2016, 47(5):275-280. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.037
摘要:為定量辨識植物葉態(tài)的萎蔫程度,,定義了基于離散時域傅里葉變換的萎蔫指數(shù),搭建了一套植物葉態(tài)采集系統(tǒng),,以黃瓜和綠皮西葫蘆幼苗為試驗(yàn)樣品,,采用植株根部快速失水與汲水的方法,控制植株葉片處于不同程度的萎蔫狀況,,使用TOF攝像機(jī)獲取葉態(tài)3D圖像信息,,對圖像進(jìn)行去噪、閾值分割,、點(diǎn)積運(yùn)算等處理,,得到目標(biāo)葉片的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù),運(yùn)用離散時域傅里葉變換計算其萎蔫指數(shù),。通過對黃瓜單片葉和綠皮西葫蘆多片葉在植物失水,、葉片萎蔫階段和植物吸水、葉片恢復(fù)階段的萎蔫指數(shù)定量對比分析,,以及對葉片萎蔫指數(shù)在整個植物水分脅迫過程的單因素方差分析,,顯著性分別為0.8904、0.2922,、0.9036,,均大于0.05,驗(yàn)證了基于TOF攝像機(jī)的葉態(tài)萎蔫定量辨識方法的可行性與準(zhǔn)確性,。
李鵬山 , 呂雅慧 , 張超 , 鄖文聚 , 楊建宇 , 朱德海
2016, 47(5):281-287. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.038
摘要:為了深入分析京津冀地區(qū)耕地破碎化和人工干擾程度,,以空間網(wǎng)格為基本單元,采用核密度函數(shù)法對耕地進(jìn)行密度計算,,繼而采用自然斷點(diǎn)法進(jìn)行密度分區(qū),,采用景觀格局指數(shù)法,對耕地的空間分布特征,、破碎化程度進(jìn)行定量分析,,最后采用耕地破碎度指數(shù)和人工干擾指數(shù)對比分析提出耕地整治的方向。結(jié)果表明:耕地核密度變化范圍為0~95.08點(diǎn)/km2,,85%以上的耕地集中分布在區(qū)域中部和東南部的中密度區(qū)到高密度區(qū),,耕地面積隨著密度降低而減少;耕地斑塊密度指數(shù),、斑塊邊界密度指數(shù),、面積加權(quán)分維數(shù)和耕地斑塊聚集度在不同密度區(qū)的變化情況均反映出破碎化程度隨著耕地密度減小而增大;耕地破碎度指數(shù)和人工干擾度指數(shù)均隨著耕地密度降低而升高,,人工干擾是該區(qū)域耕地破碎化程度加劇的主要因素,。采用核密度估計法能合理地反映耕地聚集程度和破碎化程度,,可為京津冀地區(qū)協(xié)同發(fā)展、耕地整治和土地利用優(yōu)化布局提供理論支撐,。
2016, 47(5):288-294. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.039
摘要:針對奶牛養(yǎng)殖場背景復(fù)雜和環(huán)境多變導(dǎo)致現(xiàn)有的目標(biāo)檢測算法無法滿足魯棒性和實(shí)時性需求的問題,,基于遞歸背景建模思想,在混合高斯模型中引入懲罰因子,,提出了一種動態(tài)背景建模方法,,采用局部更新策略,以降低模型復(fù)雜度和解決前景消融問題,;提出基于色度偏差和亮度偏差的二分類算法,,避免目標(biāo)物陰影區(qū)域的影響。對不同天氣及環(huán)境變化劇烈情況下獲取的奶牛視頻樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。結(jié)果表明,,與混合高斯模型相比,平均模型復(fù)雜度降低了50.85%,,前景誤檢率和背景誤檢率分別降低了19.50和13.37個百分點(diǎn),,單幀運(yùn)行時間降低了29.25%,檢測準(zhǔn)確率更高,、實(shí)時性更好,,且解決了前景消融問題,能滿足在復(fù)雜背景和環(huán)境條件下實(shí)時提取奶牛目標(biāo)的要求,。
2016, 47(5):295-299. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.040
摘要:為降低基于葉片電特性的番茄營養(yǎng)狀況實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)中葉片含水率對營養(yǎng)監(jiān)測準(zhǔn)確性的影響,,提高營養(yǎng)水平監(jiān)測模型的精度,提出一種基于葉片阻抗和電容的含水率實(shí)時測量方法,,利用自制的針狀電極設(shè)計了一種基于葉片阻抗和電容的4電極含水率監(jiān)測系統(tǒng),。以不同含水率的番茄葉片為對象,在1×10-6~1MHz的頻率范圍內(nèi)研究了番茄葉片含水率對阻抗的影響規(guī)律,,提取了葉片含水率的敏感頻段,,并建立了基于阻抗和電容的各生育期的葉片含水率預(yù)測模型,各模型的相關(guān)系數(shù)均大于0.973,,均方根誤差均小于5.06%,。結(jié)果表明:番茄葉片含水率為50.5%~94.4%時,利用頻率為3.98kHz時葉片阻抗和電容的對數(shù)函數(shù)可對番茄葉片含水率進(jìn)行監(jiān)測,。
閆麗 , 邵慶 , 吳曉梅 , 謝秋菊 , 孫昕 , 韋春波
2016, 47(5):300-306. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.041
摘要:哺乳期是母豬繁育仔豬的關(guān)鍵時期,,哺乳母豬特有的發(fā)聲是其生理、情緒健康及其對仔豬看護(hù)的母性能力的最直接表達(dá),。哺乳期間母豬所發(fā)聲音種類眾多,,增加了快速定位及準(zhǔn)確識別特定聲音類型的復(fù)雜度,以小梅山母豬的哺乳聲,、飲水聲,、采食聲及無食咀嚼聲等常見聲音為研究對象,以功率比作為特征向量,,對頻域進(jìn)行更精細(xì)的能量計算,,提出基于偏度的子帶聚類法合并特征不顯著的子帶,減少特征向量數(shù)量,,構(gòu)建支持向量機(jī)(SVM)的聲音分類識別器,,統(tǒng)計各類聲音的發(fā)聲時長;進(jìn)一步以單個哺乳周期為對象,,建立成功哺乳的聲音模式,。試驗(yàn)結(jié)果表明,哺乳聲,、無食咀嚼聲,、采食聲和飲水聲的最大功率比分別位于[0Hz,1000Hz]、[1000Hz,1500Hz],、[1500Hz,2500Hz]和[2500Hz,8000Hz\]子帶內(nèi),,以4個子帶的功率比為特征的聲音判別模型的識別率分別為100%、100%,、95.17%,、96.61%,與等間隔子帶劃分及主成分分析法比較,,減少了特征向量的數(shù)量,,且顯著提高了識別算法的精度,進(jìn)一步應(yīng)用在母豬分娩舍內(nèi),,實(shí)現(xiàn)了對哺乳母豬的母性能力及其健康狀況的無應(yīng)激,、實(shí)時監(jiān)測。
2016, 47(5):307-314. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.042
摘要:葉面積指數(shù)(LAI)是陸地表層生態(tài)系統(tǒng)最重要的植被結(jié)構(gòu)參數(shù)之一,。近年來,,利用LAI-2200觀測草地葉面積指數(shù)的研究逐漸增多,但是其精度驗(yàn)證研究卻很少,。本文利用LAI-2200獲取19個草地樣地的有效植被面積指數(shù)(PAIe),,并利用草地孔隙率模型模擬LAI-2200測量值,然后與收獲法得到的植被面積指數(shù)(PAI)進(jìn)行比較,,進(jìn)而評估LAI-2200的測量精度,,并分析草地聚集度系數(shù)(CI)的變化規(guī)律。結(jié)果表明LAI-2200觀測天頂角較小的4圈數(shù)據(jù)計算的PAIe比5圈數(shù)據(jù)計算的PAIe的精度更高,;PAIe與PAI相關(guān)性極顯著(R2=0.951),;當(dāng)PAI小于3時,PAIe略小于PAI;隨著PAI繼續(xù)增大,,PAIe低估逐漸嚴(yán)重,。這種低估現(xiàn)象主要原因是葉片的聚集效應(yīng),當(dāng)PAI小于3時,,CI均值為0.97,;當(dāng)PAI為3~6時,CI均值為0.88,;當(dāng)PAI大于6時,,CI均值為0.71,因此LAI-2200用于濃密草地測量時需要用CI進(jìn)行訂正,。
劉洪山 , 林杰斯 , 羅錫文 , 莫嘉嗣 , 林建涵 , 焦培榮
2016, 47(5):315-320. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.043
摘要:免疫磁珠分離技術(shù)在生物檢測中的應(yīng)用日益廣泛,,能提供高強(qiáng)度大梯度磁場環(huán)境的納米磁珠分離器是免疫磁珠分離技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。設(shè)計了一種新穎的環(huán)形六孔納米磁珠分離器,,通過瓦狀釹鐵硼磁塊的優(yōu)化布局和斜壁坡莫合金導(dǎo)磁片設(shè)計,,實(shí)現(xiàn)了在同一臺納米磁珠分離器上形成6個強(qiáng)磁場高梯度分離區(qū)域(分離孔),分離器最高磁場強(qiáng)度達(dá)1.44T,,最高磁場梯度達(dá)96.3T/m(體積865.5cm3, 質(zhì)量4.8kg),,同一分離器內(nèi)6個分離孔內(nèi)磁場分布相同,孔間平均相對偏差在2.0%~3.3%之間,。對磁分離孔磁場分布的測試和仿真結(jié)果表明:磁珠分離器體積,、導(dǎo)磁片材料和導(dǎo)磁片形狀等因素對磁珠分離器磁場強(qiáng)度和梯度有不同程度的影響,采用大體積磁塊的磁珠分離器比采用小體積磁塊的磁珠分離器,、采用坡莫合金作為導(dǎo)磁片比采用軟鐵材料作為導(dǎo)磁片,、采用斜壁形狀的導(dǎo)磁片比采用直壁形狀的導(dǎo)磁片均能實(shí)現(xiàn)較大的磁場強(qiáng)度和梯度。該納米磁珠分離器已成功應(yīng)用于大腸桿菌和禽流感病毒的免疫磁分離試驗(yàn)研究,,并可以根據(jù)不同應(yīng)用需求,,組合相關(guān)要素以獲得理想的免疫磁珠分離器。
2016, 47(5):321-327. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.044
摘要:一定規(guī)模的糧田對保障都市區(qū)糧食供應(yīng),、營造城市景觀等具有重大意義,。以北京市平谷區(qū)為例,依據(jù)永久基本農(nóng)田保護(hù)要求,,首先提取允許建設(shè)區(qū)內(nèi)的基本農(nóng)田作為糧田優(yōu)先劃入?yún)^(qū),;其次,以耕地圖斑為評價單元,,從糧食生產(chǎn)能力,、生態(tài)安全能力和區(qū)位條件3方面構(gòu)建評價模型,對優(yōu)先劃入?yún)^(qū)外的耕地圖斑進(jìn)行定量評價,;結(jié)合定量評價結(jié)果,,最終確定平谷區(qū)糧田空間布局,。結(jié)果表明:平谷區(qū)優(yōu)先劃入?yún)^(qū)的糧田面積為1427.26hm2,占區(qū)域耕地總面積的11.62%,,主要分布在平谷縣城與各鎮(zhèn)中心周邊,;基于綜合評價分值將優(yōu)先劃入?yún)^(qū)外的耕地劃分為適宜劃入?yún)^(qū)、儲備劃入?yún)^(qū)和不宜劃入?yún)^(qū)3種類型,,其中,,適宜劃入?yún)^(qū)主要分布在平谷縣城東側(cè)的地勢平坦區(qū)域,,并與優(yōu)先劃入?yún)^(qū)構(gòu)成平谷區(qū)糧田的首選區(qū)域,;儲備劃入?yún)^(qū)作為糧田儲備可選區(qū)域,主要分布在縣城的西部和南部鄉(xiāng)鎮(zhèn),;而不宜劃入?yún)^(qū)空間分布零散,,主要分布在地勢較高、地形坡度較大的縣城北部地區(qū),。由此形成的“生產(chǎn)-生態(tài)-區(qū)位”三位一體的都市區(qū)糧田布局方法可為北京生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)的糧田布局提供科學(xué)依據(jù),。
楊永俠 , 王旭 , 孟丹 , 孫婷 , 張中帆 , 施彥如
2016, 47(5):328-335. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.045
摘要:耕地質(zhì)量等別成果在我國耕地保護(hù)中發(fā)揮了重要作用,因此對耕地質(zhì)量等別成果質(zhì)量檢驗(yàn)方法的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,。建立了以耕地面積修正反距離權(quán)重矩陣的改進(jìn)模型,,并分別提取了改進(jìn)模型和反距離模型的疑似異常值單元,得到了縣域內(nèi)所有耕地單元的自然等指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差,,選取大于增量空間自相關(guān)最大莫蘭指數(shù)所對應(yīng)的閾值距離為緩沖區(qū)半徑,,按照研究確定的縣域耕地自然等指數(shù)疑似異常值判定與選取的標(biāo)準(zhǔn),對疑似異常值單元與其緩沖區(qū)范圍內(nèi)耕地單元的自然等指數(shù)進(jìn)行比較和判斷,,排除非確定異常值,,得到確定異常值,并對最終結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn),。以內(nèi)蒙古自治區(qū)寧城縣為例,,分析得到自然等指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差為78,緩沖區(qū)距離為600m,,結(jié)果表明,,判定與選取異常值的標(biāo)準(zhǔn)能準(zhǔn)確提取確定異常值單元,排除大部分非確定異常值,,且檢驗(yàn)表明,,提取確定異常值的精度較高;在相同閾值距離下,,改進(jìn)模型比反距離權(quán)重模型在提取確定異常值單元方面存在一定優(yōu)勢,,說明面積和距離都是影響耕地質(zhì)量相關(guān)性的重要指標(biāo)。該方法可以為縣域耕地質(zhì)量等別成果數(shù)據(jù)檢驗(yàn)提供參考,,也為空間自相關(guān)分析在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用提供一種新思路,。
2016, 47(5):336-342. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.046
摘要:以北京市為例,采用STIRPAT模型和地理加權(quán)回歸模型分析了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的驅(qū)動因素及空間差異。結(jié)果顯示,,人口數(shù)量,、人均GDP、綠化率,、第三產(chǎn)業(yè)比重,、萬元GDP能耗和城市化率都是影響北京市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的重要驅(qū)動因素,其中綠化率是正向影響,,其他5個指標(biāo)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值有負(fù)面影響,,其中第三產(chǎn)業(yè)比重和城市化率的負(fù)面影響最大。加入空間距離和局域空間聯(lián)系因素,,對分區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值驅(qū)動因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),,北京市不同區(qū)的驅(qū)動因素的影響程度不同,各個驅(qū)動因素中,,城市功能擴(kuò)展區(qū)和城市發(fā)展新區(qū)的影響要高于生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū),。通過對驅(qū)動因素的定量測算及分區(qū)空間異質(zhì)性分析,提出了北京市不同區(qū)域的提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的相關(guān)措施,。
2016, 47(5):343-351. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.047
摘要:荷電噴霧燃燒技術(shù)對于促進(jìn)微小尺度條件下液體燃料穩(wěn)定與充分燃燒具有重要意義,。基于噴嘴內(nèi)徑為0.9mm的新型結(jié)構(gòu)小尺度荷電噴霧燃燒器,,開展了單電場及組合電場作用下乙醇燃料的荷電噴霧實(shí)驗(yàn),,測量了穩(wěn)定“錐-射流”霧化模式下霧化區(qū)的霧化角。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同乙醇流量下,,采用組合電場燃燒器時的霧化角大于采用單電場時的霧化角,,表明環(huán)形電極的引入可提高乙醇的霧化效果。荷電噴霧空間電場是由高壓組合電極和空間電荷共同作用產(chǎn)生的,,電極參數(shù)和空間電荷對空間電場分布均有重要影響,。根據(jù)均勻帶電細(xì)圓環(huán)電勢和場強(qiáng)公式,將有限長薄圓柱面視為均勻帶電細(xì)圓環(huán)的集合,,利用疊加定理和橢圓積分的方法,,計算出組合電極誘導(dǎo)電場在霧化區(qū)的場強(qiáng)分布??臻g電荷作用產(chǎn)生的電場由噴嘴形成的霧錐區(qū)形狀和帶電量決定,。計算結(jié)果表明,環(huán)形電極在霧化區(qū)產(chǎn)生的場強(qiáng)是軸對稱的極不均勻的場強(qiáng),。當(dāng)噴嘴電壓處于一定值時,,增大極距和環(huán)形電極的電壓,組合電極的誘導(dǎo)電場強(qiáng)度大小有明顯增強(qiáng)的作用,,場強(qiáng)角度有明顯變化,??臻g電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)也是軸對稱的極不均勻的電場強(qiáng)度,與電極誘導(dǎo)電場相比其作用不容忽視,,尤其靠近金屬網(wǎng)附近,,空間電荷產(chǎn)生的電場起主導(dǎo)作用。組合電極條件下的荷電噴霧空間電場強(qiáng)度比噴嘴單電極作用下的荷電噴霧空間場強(qiáng)有明顯的增強(qiáng),。選擇1mm的極距和環(huán)形電極的電壓有利于荷電噴霧系統(tǒng)形成穩(wěn)定的“錐-射流”霧化模式,。
2016, 47(5):352-359. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.048
摘要:為了實(shí)現(xiàn)車輛懸架的減振控制及振動能量回收,提出并設(shè)計了一種基于電動靜液壓作動器(EHA)的車輛半主動饋能懸架結(jié)構(gòu),。建立了2自由度半主動懸架力學(xué)模型以及EHA作動器的數(shù)學(xué)模型,;設(shè)計了EHA作動器,進(jìn)行了電機(jī)特性試驗(yàn)和EHA作動器的饋能試驗(yàn),;設(shè)計了EHA半主動懸架最優(yōu)控制和能量管理控制策略,,利用AMESim與Matlab/Simulink軟件對EHA半主動懸架動態(tài)性能和能量回饋進(jìn)行了仿真,;設(shè)計了EHA半主動懸架試驗(yàn)測試系統(tǒng),,開展了EHA半主動懸架控制臺架試驗(yàn)。仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明,,提出的EHA作動器饋能效果較好,,饋能效率平均為50%左右;與被動懸架相比,,在正弦激勵和隨機(jī)路面譜輸入下EHA半主動懸架的簧載質(zhì)量加速度下降20%左右,,減振效果明顯。
2016, 47(5):360-365. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.049
摘要:電控單體泵導(dǎo)通高低壓油路時,,錐閥區(qū)域流場十分復(fù)雜,,對泄壓斷油特性影響比較大,為了研究電控單體泵噴油系統(tǒng)回油過程中錐閥下游區(qū)域瞬態(tài)流場的變化特性,,利用高速攝像方法,,對錐閥下游流場進(jìn)行了可視化試驗(yàn),提取空化泡群的邊界輪廓并計算其亮度,,對其空化周期時間和亮度變化進(jìn)行了分析,,并結(jié)合Fluent軟件對瞬態(tài)流場變化進(jìn)行了仿真計算。結(jié)果表明:隨著凸輪轉(zhuǎn)速的增加,,錐閥下游區(qū)域流場發(fā)生空化現(xiàn)象的平均空化周期時間近似呈線性減小,,平均亮度逐漸增大;隨著錐閥閥芯的往復(fù)運(yùn)動,,錐閥下游區(qū)域出現(xiàn)多個渦流區(qū)域,,并不斷變化;在怠速工況(500r/min),,平均空化周期時間和波動標(biāo)準(zhǔn)偏差最大,,分別為4.5ms和0.15,。
2016, 47(5):366-371. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.050
摘要:針對當(dāng)前手繪系統(tǒng)中數(shù)位筆壓感信息應(yīng)用的局限性,提出了基于壓感信息的三維手繪筆觸表達(dá)與深度轉(zhuǎn)換方式,。該方式以多線段和圓的疏密度修正方式表現(xiàn)壓力筆觸,,定義了壓力作用程度算式,用任意點(diǎn)法向壓力估算簡化方法判定平面上和空間曲線的筆觸影響區(qū)域,。通過端點(diǎn)鎖住和拋物線壓力轉(zhuǎn)換方法優(yōu)化壓力曲線單調(diào)性,,實(shí)現(xiàn)了壓力筆觸到深度坐標(biāo)及影響半徑的轉(zhuǎn)換,并將結(jié)果應(yīng)用到汽車三維手繪系統(tǒng)(壓力版)中,。實(shí)驗(yàn)測試效果表明數(shù)位筆壓力信息能有效轉(zhuǎn)換為三維手繪曲線的深度信息,,計算時間短,可靠性高,,可視化效果明顯,。
2016, 47(5):372-379. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.051
摘要:陀螺用于感知穩(wěn)定平臺相對于慣性空間的角速率,進(jìn)而得到穩(wěn)定平臺在慣性空間的姿態(tài),,通過反饋穩(wěn)定平臺伺服控制機(jī)構(gòu)相應(yīng)的控制量來實(shí)現(xiàn)對穩(wěn)定平臺的穩(wěn)定控制,。通過分析陀螺隨機(jī)誤差對穩(wěn)定平臺精度影響,提出了一種新的陀螺隨機(jī)漂移處理方法,。首先針對機(jī)動跟蹤領(lǐng)域的Singer模型中人為設(shè)定機(jī)動頻率α的不合理性,,對機(jī)動頻率α進(jìn)行在線估計,提出基于Modified Singer(MS)模型直接對陀螺輸出進(jìn)行建模的方法,;在此基礎(chǔ)上建立基于交互式多模型(IMM)的改進(jìn)卡爾曼濾波算法(MS-IMMIKF)對陀螺輸出隨機(jī)誤差進(jìn)行處理,,并對交互式多模型的改進(jìn)卡爾曼濾波(IKF)進(jìn)行理論分析和推導(dǎo);通過數(shù)值仿真分析和穩(wěn)定平臺中某型號陀螺試驗(yàn)驗(yàn)證和仿真計算得出,,靜態(tài)濾波后均方根誤差達(dá)到0.0227°/s,,證明了該方法對陀螺漂移處理的有效性與可行性;最后通過穩(wěn)定平臺動靜態(tài)穩(wěn)定試驗(yàn)表明,,MS-IMMIKF濾波算法對提高穩(wěn)定平臺精度有效且實(shí)用,。
2016, 47(5):380-387. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.052
摘要:為了提供一個準(zhǔn)確的電液比例變量泵動態(tài)元件模型,應(yīng)用在設(shè)計系統(tǒng)中以提高系統(tǒng)的精確性,,首先對某型號電液比例變量泵進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)測繪,,確立電液比例變量泵的基本結(jié)構(gòu)參數(shù),然后根據(jù)泵,、閥性能參數(shù),,利用AMESim軟件平臺建立了比例流量伺服閥和變量泵的仿真模型。通過對壓力,、流量,、比例閥開口量等多種參數(shù)的組合控制,對電液比例變量泵動態(tài)特性進(jìn)行仿真測試和試驗(yàn)驗(yàn)證,,得到了相吻合的動態(tài)響應(yīng)曲線,,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性,,并直觀反映出流量、壓力雙控下,,比例流量伺服閥閥芯,、斜盤擺角及其系統(tǒng)壓力各種變化的動態(tài)響應(yīng)情況。進(jìn)一步對電液比例變量泵仿真模型中比例流量伺服閥響應(yīng)速度,、閥口開度增益,、控制活塞直徑等參數(shù)對斜盤動態(tài)特性影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明比例流量伺服閥響應(yīng)越高,、閥口開度增益越大,、控制活塞直徑越小,斜盤動態(tài)響應(yīng)越快,,但閥口開度增益過大,,會導(dǎo)致斜盤響應(yīng)超調(diào)增加,影響斜盤的動態(tài)特性,。
2016, 47(5):388-394. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.053
摘要:針對傳統(tǒng)比例積分微分(PID)控制方法運(yùn)用于直流Buck變換器時, 在干擾較大的情況下,很難取得滿意的控制效果問題,,利用二階滑??刂萍夹g(shù),提出了一種無抖振的滑??刂品椒ǎ愿纳拼髷_動條件下Buck變換器的魯棒性,。將占空比變量的導(dǎo)數(shù)看作虛擬控制器,,設(shè)計非連續(xù)的二階滑模控制器,;實(shí)際控制器則為非連續(xù)控制器的積分,,從而避免了控制器的抖振。在此基礎(chǔ)上,,采用PWM定頻控制方式將該算法運(yùn)用在Buck電路上,。通過和PID控制算法進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)對比,驗(yàn)證了該滑??刂破鞯目煽啃耘c優(yōu)越性,。結(jié)果表明:系統(tǒng)啟動時間縮短了近50%;當(dāng)突變負(fù)載和輸入電壓改變時,,系統(tǒng)輸出電壓變化幅度明顯減小,。
高有山 , 權(quán)龍 , 黃家海 , 張一 , 蔚鵬飛 , 孫宣德
2016, 47(5):395-400. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.054
摘要:為了使軸向柱塞液壓馬達(dá)仿真模型接近于物理樣機(jī),采用機(jī)械,、液壓耦合模型并綜合考慮柱塞和缸體,、柱塞和斜盤等摩擦副的摩擦力和液體的粘性阻尼以及減小壓力脈動的三角阻尼槽等因素,,建立了軸向柱塞液壓馬達(dá)仿真模型。液壓馬達(dá)高壓油推動柱塞位移,、機(jī)械能推動柱塞排油,,實(shí)現(xiàn)液壓能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換,主要包括壓力源(恒流源或恒壓源),、負(fù)載(外部阻力矩,,轉(zhuǎn)動慣量)、柱塞缸體組件,、柱塞往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換組件,、配流窗口等。仿真結(jié)果與有關(guān)文獻(xiàn)中液壓馬達(dá)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,,馬達(dá)轉(zhuǎn)速,、加速時間、最大輸出流量的仿真值與實(shí)驗(yàn)值誤差均小于5%,,驗(yàn)證了仿真模型能夠保證較好的計算精度,。仿真結(jié)果表明,由于卸荷槽和腰型槽過渡區(qū)域有通流面積突變現(xiàn)象,,容易產(chǎn)生局部壓力脈沖現(xiàn)象,,且轉(zhuǎn)速越高壓力波動越大,通過優(yōu)化卸荷槽結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)可以減小脈動沖擊,;液壓馬達(dá)工作特性受負(fù)載的影響,,負(fù)載的總轉(zhuǎn)動慣量大時加速時間長而穩(wěn)定轉(zhuǎn)速波動區(qū)間窄,相應(yīng)產(chǎn)生的脈動也趨于減小,。
2016, 47(5):401-406. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.055
摘要:設(shè)計了一種滾輪式雙向壓扭聯(lián)軸器,,以球型滾輪代替滾動軸承,既簡化了壓扭聯(lián)軸器的加工,,也減小了摩擦阻力,;可實(shí)現(xiàn)比例電磁鐵直線運(yùn)動和閥芯旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的轉(zhuǎn)換,同時放大閥芯旋轉(zhuǎn)扭矩,,并將其與雙向比例電磁鐵和2D方向閥共軸聯(lián)接,,組成一種壓力高、流量大,、結(jié)構(gòu)簡單的位置反饋型2D電液比例方向閥,。進(jìn)而建立了該閥的數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用Matlab軟件對閥的特性進(jìn)行了仿真分析,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:滾輪型壓扭聯(lián)軸器具有良好的輸入輸出特性,,顫振補(bǔ)償下空載滯環(huán)可達(dá)1.0%;系統(tǒng)壓力為21MPa時,,包括電磁鐵滯環(huán)在內(nèi),,該閥流量滯環(huán)小于5%,,且線性度和重復(fù)特性良好;對應(yīng)-3dB,、-90°的頻寬約為12Hz,;閥的階躍響應(yīng)上升時間約為0.45s,無超調(diào)量,。
王浩 , 趙世偉 , 王立文 , 王濤 , 丁華鵬 , 陳董燕
2016, 47(5):407-412. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.05.056
摘要:葉輪是離心壓縮機(jī)的核心功能部件,,極易出現(xiàn)損壞。受損葉輪再制造技術(shù)國內(nèi)面臨的主要問題是缺少設(shè)計數(shù)據(jù),。為此,,提出一種基于受損葉輪結(jié)構(gòu)特征建立再制造目標(biāo)模型的方法。設(shè)計了離心壓縮機(jī)受損葉輪的再制造流程,;對受損葉輪原始三維點(diǎn)云進(jìn)行濾波和精簡,;針對葉輪葉片的損傷區(qū)域和未損傷區(qū)域,分別提取并擬合葉片截面的邊界曲線,;重建葉輪葉片的再制造目標(biāo)模型,,通過布爾運(yùn)算得到葉片損傷部位的三維模型。以離心壓縮機(jī)受損葉輪為例,,進(jìn)行了再制造實(shí)驗(yàn),,再制造后的葉輪誤差精度在±0.5mm范圍內(nèi),滿足工作要求并已投入使用,,證明了本方法的可行性,。
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