2013, 44(2):1-5. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.001
摘要:以汽车电子稳定性程序(ESP)液压控制单元的回油泵、高速开关阀等关键部件为研究对象,推导其数学模型,利用AMESim、Matlab软件建立ESP液压系统回油泵、高速开关阀运动的联合仿真模型,通过仿真得出这些液压元件参数对主动增压下制动轮缸压力调节的影响,为提高回油泵效率、实现高速开关阀的线性控制功能提供参考依据。
药晓江 , 高峰 , 周煜 , 陈新波 , 徐国艳 , 崔莹
2013, 44(2):6-11. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.002
摘要:阐述了后轮驱动及四轮驱动两种驱动方式下可变直径轮全地形车辆的越障性能。首先在RecurdynV7R5软件中建立可变直径轮与普通轮胎模型,并对其越障特性进行了分析。以此为基础建立了后驱及四驱车辆前后轮径变化对越障性能影响的力学模型,进行了理论计算,结果表明车辆驱动方式以及车辆轮径的变化对车辆的越障性能具有很大影响。又在RecurdynV7R5软件中建立了后驱及四驱2种驱动方式下的整车模型,调整车轮直径模拟分析其越障性能,并与理论计算进行了对比。最后,实验验证了理论计算与仿真分析的结果是可信的。
2013, 44(2):12-16. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.003
摘要:人类驾驶员具有优秀的自适应转向能力,但转向过程涉及到复杂的人车交互,难以运用传统的动力学系统理论对其进行分析。通过对驾驶员转向行为的人-车闭环稳定性研究,发现驾驶员不仅能从汽车的线性动力学特性中学习控制汽车行驶方向的技能,还可结合自身的生理限制形成内部参考模型,用于适应汽车动力学变化。据此形成一种建立驾驶员自适应转向控制的方法。汽车变道仿真结果表明:该方法能有效地实现驾驶员的转向任务,并对汽车动力学参数的变化具有良好的适应性。
2013, 44(2):17-21. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.004
摘要:通过拉格朗日法建立了斗杆、铲斗的二自由度动力学模型,并将系统动力学模型整理为未知组合参数的线性化表示。通过对拟合的关节角-液压缸位移函数进行求导得到关节力矩与液压缸驱动力间的函数关系,并在液压缸驱动力模型中引入摩擦力。分别采用递推最小二乘法与递推随机牛顿法对系统动力学模型的未知参数进行辨识。将辨识所得模型用于预测驱动力矩,与实测数据对比分析表明,随机牛顿法比最小二乘法的预测误差在斗杆与铲斗关节分别减少约65%和63%。结论表明随机牛顿法对系统噪声的鲁棒性更好,能获得系统精确的动力学模型。
2013, 44(2):22-29. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.005
摘要:现代农业装备的作业对象或工作介质经常涉及到离散颗粒体或颗粒群,对相关颗粒体或颗粒群的运动研究往往涉及到颗粒碰撞、流固耦合等具体细分研究领域,其研究方式、研究手段和研究结果对现代农业工程领域相关研究工作的重要性愈加显著。本文首先对农业工程领域颗粒运动的研究手段与方法从理论分析、数值模拟和实测试验3个方面分别进行了分析和归纳,然后对国内农业工程领域各典型农业装备所涉及的颗粒运动研究现状和国外本领域的研究概况分别进行了综述,并提出了农业工程领域颗粒运动研究的未来发展趋势。
2013, 44(2):30-33,21. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.006
摘要:分析了中国粮食作物机械化生产系统结构组成,构建了因果分析图和系统动力学流图。在此基础上,进行了系统动力学模型构建与仿真分析。结果表明:经济发展水平、土地经营规模、农业劳动力转移是影响粮食作物机械化生产系统的主要因素。只有通过提高粮食作物生产规模化程度和专业化程度并配合产业发展规律,才能从根本上提高机械化生产的效率和生产能力。
2013, 44(2):38-42. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.008
摘要:针对滑刀式开沟器设计及制造随意性强、应用范围不够广泛的问题,设计了12种具有不同厚度和滑切角的滑刀式开沟器,并在实验室内通过土槽和压力机进行混合型正交试验,试验指标为牵引阻力和正压力。试验结果表明,滑切角是影响滑刀式开沟器作业性能的主要因素,刃口曲线终点的滑切角θA在35°~55°范围内时开沟器具有较好的综合性能。
2013, 44(2):43-47,62. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.009
摘要:以深施型液态施肥机为依托,采用单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计了深施型液态变量施肥控制系统。设计了与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令。喷肥针施肥量控制误差台架试验结果表明,该系统可实现深施型液态变量施肥,施肥误差不超过0.5mL/次,满足液态变量施肥作业要求。
2013, 44(2):52-56. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.011
摘要:基于射频识别技术,设计了以计算机为信息管理平台,以单片机为控制平台,利用无线传输技术进行数据传输的双模自走式奶牛精确饲喂装备,实现了饲喂装备的双模行进、个体牛只饲喂信息无线传输以及精确饲喂。通过一个月的饲喂试验表明,该技术及装备可显著提高奶牛产奶性能,个体奶牛平均日单产奶量提高3.0 kg,平均蛋白质质量分数为3.1%~3.3%。
2013, 44(2):57-62. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.012
摘要:针对蔬菜钵苗自动取苗机构多目标优化设计问题,利用可视化人机交互优化方法进行求解。建立了移栽机取苗机构优化数学模型,编制基于Visual Basic的计算机辅助分析与优化软件,分析设计变量对目标和约束的影响,进而优化得到满足取苗要求的结构参数组合。利用ADAMS软件和高速摄像技术对取苗机构运动特性进行了移栽机仿真和台架试验验证。试验结果与理论分析结果基本一致,表明了机构运动学模型及其优化设计理论和方法的正确性和可靠性。通过取苗试验证明该机构能完成取苗作业,且取苗成功率为80%。
2013, 44(2):63-68. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.013
摘要:为解决嫁接过程中穗木苗夹持困难及夹持易损伤的问题,以西瓜苗为试验对象,设计了利用气吸方式对穗木苗进行定位和固定的穗木气吸机构。通过建立三维有限元模型,在给定边界约束条件下利用CFD软件对吸头内部流体进行动力学仿真,获得了内部流体的流场分布及各因素对穗木苗吸附力的影响,采用正交试验法对吸头结构进行优化设计。结果表明,吸头各因素对试验结果的重要性次序为嘴型、真空度和沉孔深度,当吸头设计参数为真空度3 kPa、沉孔深度1 mm的H型吸嘴时,吸头具有较好的吸附能力。试验表明在该参数下吸头的吸附率约为97.8%,无伤苗现象,穗木插入已去除生长点砧木的成功率为85.6%。综合得出,所设计的穗木气吸机构是可行的,该气吸机构具有结构简单、成本较低的特点,为解决蔬菜嫁接穗木苗的夹持问题提供了设计依据。
2013, 44(2):69-74. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.014
摘要:基于CFD模拟技术建立了温室轨道式弥雾机的气流速度场分布模型,并对模拟结果进行了验证。研究表明,在所设计的模拟区域内,气流速度在垂直和水平两个方向呈梯度减小趋势;改变喷孔气流速度对气流速度场空间分布状态不会产生显著影响,但对雾滴的分布范围有明显拓展作用;把喷孔气流速度由25 m/s提高到50 m/s,可将吹送距离由2.4 m增大到3.6 m,气流速度场范围半径由0.20 m扩大到0.25 m。试验和模拟结果对比表明,所建模拟模型能够较准确地模拟温室轨道式弥雾机气流速度场的速度分布特性。
2013, 44(2):75-79. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.015
摘要:以变量喷洒全射流喷头为研究对象,对正方形和三角形喷洒域分别进行了水力性能试验,测量并分析了喷头的射程和喷灌强度等性能参数。结果表明:三角形比正方形喷洒域最大射程有所降低;三角形和正方形喷洒域水量分布相对均匀;变量喷洒喷头与传统全射流喷头相比,雨滴粒径相差较小;三角形与正方形喷洒域喷头平均喷灌强度相差较小,三角形喷洒域喷头的最大喷灌强度相对平均喷灌强度差值较大。变量喷洒全射流喷头比全射流喷头,组合间距增大、重叠率降低,且单位面积所用喷头数量减少。在组合间距系数为1.25,室外风速小于1.2 m/s情况下,正方形组合喷洒具有良好的喷洒均匀性。
2013, 44(2):80-86. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.016
摘要:提出了一种基于图像数据采集的时间序列分析与空间趋势面相结合的雾滴叶面动态接触角预测和建模方法。利用CCD数字摄像技术,测定了质量分数为16.08%~82.14%的8种草甘膦助剂(EF8108-B)水溶液液滴在黄瓜叶面上的动态接触角θ。实验结果表明,接触角在0~2 s内急剧下降,2~10 s内下降平缓并渐趋于稳定;各质量分数EF8108-B液滴在黄瓜叶面的接触角没有随着质量分数的增大呈现接触角降幅增加的趋势。采用时间序列分析建立了黄瓜叶片界面2 s内液滴的动态接触角二阶自回归模型AR(2)、动态液滴尺寸滑动平均模型MA(3)以及动态液滴形状指数平滑模型ES(6)。结合趋势面原理,模拟铺展直径Φ、液滴高度H、液滴面积A和液滴体积V在空间上的分布规律,构建出黄瓜叶面动态接触角的三维趋势面模型。数值模拟检验和实验验证结果表明,模型拟合度达到94.72%,具有较高的模拟精度。
2013, 44(2):87-92,86. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.017
摘要:采用6013型直动式高速电磁阀、TR80-05型圆锥雾喷头、DBEE6-1X/50型先导式比例溢流阀和自制的PWM变量喷施控制器,设计了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统。就隔膜泵输入轴转速、喷头位置、喷雾压力、PWM控制信号频率和占空比等因素对喷头喷雾流量的影响进行了试验测试,采用单因素线性拟合法建立了0.2、0.3和0.4MPa喷雾压力下TR80-05型圆锥雾喷头的喷雾流量计算模型,得出了相应的施药量控制模型,并对整个PWM变量喷施系统的施药量控制性能进行了试验测试。测试结果表明:喷雾流量受喷头位置和PWM控制信号频率的影响很小,而受喷雾压力和PWM控制信号占空比的影响很大;在启用喷雾压力稳定控制功能的情况下,隔膜泵输入轴转速对喷雾流量的影响很小;在该电磁阀与喷头组合下,系统流量调节范围约为10∶1;当目标喷雾流量大于等于0.3 L/min时,喷雾流量控制误差在±4%范围内;整个系统的施药量控制误差在±6%范围内。
2013, 44(2):93-96,116. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.018
摘要:基于表面波线性不稳定性理论建立了荷电液体射流色散方程并进行数值计算,应用高速摄影技术测量荷电液体射流破碎长度,对理论分析结果进行实验验证。在讨论的射流速度、荷电电压范围内,随着射流速度或荷电电压的增加,0阶、1阶表面波最大增长率不断提高,但0阶表面波最大增长率始终大于1阶表面波,主导射流破碎过程;提高射流速度,射流破碎长度先增加至一个极值之后逐渐减小,荷电电压总是促进射流破碎,减小射流破碎长度;提高液体电导率,射流破碎长度增大。实验结果表明,线性不稳定性理论能很好地解释射流速度、荷电电压和液体电导率对射流破碎长度的影响,但在预测射流破碎长度极值对应的临界射流速度时存在一定的偏差。
张俊鹏 , 曹彩云 , 冯棣 , 孙景生 , 李科江 , 刘浩
2013, 44(2):97-102. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.019
摘要:采用小区对比试验,研究了5g/L微咸水造墒条件下不同种植方式(基质育苗移栽覆膜、沙培育苗移栽覆膜、点播覆膜与基质育苗移栽不覆膜、沙培育苗移栽不覆膜、点播不覆膜)对棉花土壤水盐变化过程、成苗率、叶面积指数、产量以及纤维品质的影响。结果表明,地膜覆盖通过减少土壤蒸发、提高土壤温度和抑制盐分表聚,削弱了盐分胁迫对棉花的危害程度,棉花的成苗率、花铃期前的叶面积指数、霜前花率以及产量均高于无覆盖处理,同时有效地提高了棉花的纤维品质;基质育苗移栽和沙培育苗移栽技术呈现了一定的增产潜力,尤其是在棉花生长中后期连阴天较多的2011年,育苗移栽棉花增产效果显著。
2013, 44(2):103-108,141. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.020
摘要:采用土壤盆栽试验法研究了土壤低含量铅(Pb)(质量比小于300 mg/kg干土)对冬小麦幼苗根际微生物的影响特征。与对照相比,幼苗生长3周和7周时,低含量Pb对细菌数量的平均抑制率分别为16.25%和8.62% (p<0.01);幼苗生长3周、7周和12周时,低含量Pb对真菌数量的平均抑制率分别为34.08%、39.89%和17.49% (p<0.01);7周和12周时,与对照相比,低含量Pb极显著(p<0.01)抑制放线菌数量增殖。幼苗生长3周时,真菌数量与Pb含量极显著(p<0.01)相关;7周时,真菌、放线菌和微生物总数与Pb含量显著(p<0.05)相关。低含量Pb处理下,根际真菌/细菌比值较对照显著降低,微生物代谢功能多样性变化显著。研究结果表明:土壤低含量Pb对冬小麦幼苗根际土壤微生物数量及微生物群落结构特征影响显著。
2013, 44(2):109-116. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.021
摘要:基于时间序列遥感数据反演的条件植被温度指数(VTCI)干旱监测结果,应用季节性求和自回归移动平均模型(SARIMA)对关中平原进行了分区域干旱预测建模,得到了2009年4月上旬至5月下旬每旬1步、2步和3步共18旬的预测结果,并分析了预测精度。结果表明,SARIMA模型的预测精度随着预测步数的增加而降低,6旬1步预测结果的绝对误差频数分布基本是单峰分布,主要分布在-0.2到0.2之间;6旬2步预测结果的绝对误差频数分布出现双峰分布,3步预测结果绝对误差分布分散,且误差变大。通过分析干旱的时空分布规律,发现关中平原地区干旱具有较明显的区域特征,且1步预测和2步预测结果的干旱时空分布与监测结果较吻合,3步预测结果的不确定性较大,由此得出SARIMA模型适用于关中平原VTCI 1~2步预测研究的结论。
2013, 44(2):125-127. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.024
摘要:以间歇式酯交换反应釜为对象,探讨了本底压力和温度等参数对釜内水热平衡状态的影响。通过建立三维温度-压力场分析模型,确定了釜内高压水热状态控制方程并实现超临界状态反应条件优化。在此基础上进行了以规模化养殖微藻为原料制备生物柴油的实验研究和油品分析。结果表明,以小球藻为原料的生物柴油产出率明显高于其他藻种。超临界反应条件的引入可使直接酯交换反应生物柴油产率提高近一倍。油品具有与0号柴油几乎相同的碳氢质量比、热值和密度等理化性能。
2013, 44(2):128-135. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.025
摘要:基于多温区冷藏车厢结构特点,考虑车外综合温度、车辆行驶速度、车厢密封性、冷冻与冷藏区的空气流动规律等因素,建立了多温冷藏车厢内各温区的降温数学模型,并对所建数学模型进行了相应的试验验证,进而分析了多温冷藏车降温性能的影响因素。研究结果发现:制冷降温过程中,冷藏车厢两温区温度均随时间呈指数规律下降;制冷机组制冷量变小、冷藏车厢内货物呼吸热增大、车速升高或者车厢体隔热材料导热系数变大时,两温区降温所需时间均延长;当两温区之间的电动风扇风速或出风口面积增大时,冷冻车厢内降温所需时间延长,而冷藏车厢降温所需时间缩短;当两车厢总体积不变,冷冻车厢体积增大、冷藏车厢体积变小时,冷冻车厢降温所需时间延长,而冷藏车厢降温所需时间基本保持不变;当两温区隔热板厚度发生变化时,两温区降温特性基本保持不变。
贾科进 , 钱春阳 , 韩瑜 , 杜太行 , 王刚 , 张子汉
2013, 44(2):136-141. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.026
摘要:针对当前冷链运输监控系统中存在无线传感器节点功耗大、使用时信道易冲突且协议复杂的问题,设计了一种基于无线传感器网络的冷链运输远程监控系统中的无线采集节点。选择以MSP430F149为核心的处理器,采用SHT11与PT1000双传感器测量温、湿度,完成对不同精度温区的温、湿度数据采集;采用SX1212无线芯片实现无线传输。另外,自主设计了星型自组无线传感器网络协议,针对冷链运输特点设计了物理层,并采用二叉树与动态帧时隙ALOHA的融合算法以避免碰撞。测试结果表明,通过硬件设计及使用自主协议,系统具有功耗低、组网迅速等优点,能较好地满足无线传感器节点在冷链运输环境中的应用。
2013, 44(2):142-146. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.027
摘要:以贮藏1d的碰撞损伤猕猴桃、挤压损伤猕猴桃和无损猕猴桃为对象,分别建立了猕猴桃的Fisher判别模型、BP神经网络判别模型与最小二乘支持向量机(LSSVM)判别模型,综合比较了采用全光谱波长(FS)、主成分分析(PCA)提取特征变量与连续投影算法(SPA)优选特征波长作为各模型输入变量时,对各模型判别效果的影响。研究结果表明,SPA优选特征波长相比于PCA和FS有较明显的优势;3种判别模型均能基本满足实际要求,且LSSVM模型的识别性能最佳,其中SPA-LSSVM模型对预测集碰撞损伤样品、挤压损伤样品与无损样品的正确识别率分别达到100%、95%和100%,总的正确识别率为98.2%。
蔡骋 , 李晓龙 , 马惠玲 , 任小林 , 黄良妹 , 曾燕春
2013, 44(2):147-152. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.028
摘要:以红富士苹果为试材,在室温下贮存得到失重率0、5%、10%、15%和果心褐变果实,分别定义为1、2、3、4、5级新鲜度,采用LCR阻抗仪测定各等级共424个果实的14个生物阻抗参数在9个频率点下的126个特征值。通过稀疏主元分析-线性分类器(SPCA-LDC)模型试验,得出适宜的选样比例(训练样本数与测试样本数之比)为9∶1,主元数达到前39~45个时分级正确率达到最大值;构成至少39个主元的生物阻抗特征参数为44个;50次重复试验的分级正确率平均值为87.90%。
2013, 44(2):153-158,187. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.029
摘要:采用不同浓度的红酒提取物溶液(0.1、0.5、1.0、2.0 g/L)对南极磷虾进行预处理,并以PPO活力、TBARS值、色泽变化和感官评价为指标,对贮藏在特定温度条件下(2℃和25℃)的南极磷虾抗氧化效果进行了研究。实验结果显示,2℃和25℃条件下红酒提取物最适质量浓度分别为0.1 g/L和0.5 g/L,在此条件下南极磷虾PPO活性、TBARS值及防黑变效果优于其他浓度及空白对照组,可以有效地保持南极磷虾的品质及延长货架期;南极磷虾波长450 nm的吸光度A450值变化和RGB值与贮藏时间呈良好的线性关系,可以考虑用作反映贮藏条件下南极磷虾抗氧化程度的指标。
田光兆 , 安秋 , 姬长英 , 顾宝兴 , 王海青 , 赵建东
2013, 44(2):159-164. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.030
摘要:根据智能化农业车辆低速工作的特点,采用CAN总线通信技术和多线程技术,设计并实现了基于脉冲式多普勒雷达的智能测速系统。通过速度分级和可变滑窗灰色预测,为系统建立了多分辨率自适应机制,在保证测量精度的同时降低其对系统资源的消耗。试验表明:启动分辨率自适应机制后,车辆速度为0.2 m/s时,测量平均误差为1.45%,分辨率发生器工作频率降低76.7%;车辆速度为0.8 m/s时,测量平均误差降低到0.61%,分辨率发生器工作频率降低90.0%。变速运动过程中,能够获得9.6 Hz的稳定输出频率,同时大幅降低分辨率发生器工作频率。
韩科立 , 朱忠祥 , 毛恩荣 , 宋正河 , 谢斌 , 李明生
2013, 44(2):165-170. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2010.02.031
摘要:为提高自动导航拖拉机工作效率和作业质量,以自动变速系统和自动转向系统为硬件支撑,结合最优控制理论,设计了基于速度和转向角的双参数最优控制算法。针对耙地作业要求,设计了直线路径跟踪与地头转弯路径跟踪控制器,运用Matlab软件对所设计的控制器进行了仿真分析,通过田间试验对所设计的控制器进行了验证。试验结果表明:控制器的横向偏差小于0.12 m,航向偏差小于1.1°,速度偏差小于0.2 m/s,满足自动导航作业要求。
2013, 44(2):171-176. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.032
摘要:利用压敏电阻作为敏感材料制作了一种灵敏的滑觉传感器,构建了滑觉信号观测系统。用短时傅里叶变换方法分析了滑觉信号的频谱特征,并运用离散小波变换结果来区分法向抓取力变化与实际发生的滑动信号,以使滑动信号检测结果不受法向抓取力变化的影响,试验结果表明滑觉检测的稳定性。运用二指平行手爪进行了实际的果蔬抓取试验,验证了基于滑觉检测的抓取力调节效果。
2013, 44(2):177-181. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.033
摘要:为了提高农田自然背景下玉米叶部病害诊断精度,提出了一种多颜色空间下的玉米叶部病害的图论分割方法。该方法在不同的颜色空间中引入图论进行分割,分别在单一颜色空间下将玉米病害的分割问题转换为图的分割问题,再通过有效的融合方法对初始的分割结果进行信息融合。通过对玉米叶部病害图像的分割实验表明,该方法的分割效果较好。在多种颜色空间下进行玉米叶部病害的图论分割方法是可行的、有效的。
何东健 , 乔永亮 , 李攀 , 高瞻 , 李海洋 , 唐晶磊
2013, 44(2):182-187. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.034
摘要:为解决单一特征识别杂草的低准确率和低稳定性,提出一种支持向量机(SVM)和DS(Shafer-Dempster)证据理论相结合的多特征融合杂草识别方法。在对田间植物图像处理的基础上,提取植物叶片形状、纹理及分形维数3类特征,分别以3类单特征的SVM分类结果作为独立证据构造基本概率指派(BPA),引入基于矩阵分析的DS融合算法简化决策级融合算法复杂度,根据融合结果及分类判决门限给出最终的识别结果。实验结果表明,多特征决策融合识别方法正确识别率达到96.11%,与单特征识别相比有更好的稳定性和更高的识别率。
2013, 44(2):192-199. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.036
摘要:针对树冠结构复杂和点云数据量大的特点,为了提高测算单木因子中树冠表面积和体积的精度和效率,通过改进Delaunay三角网的算法机制,提出一种基于空间分割的分块优先级机制的三角网表面重建算法,用于重构树冠表面,形成一种高精度高效率的树冠表面积和体积因子提取方法。利用地面三维激光扫描系统获取树冠点云数据,分别通过传统人工方法、点云量测法、数字高程模型算法与提出的改进SD Delaunay算法,计算实验区域研究对象的树冠表面积与体积,并进行对比分析,结果表明提出的算法完全满足计算精度,同时该计算方法的耗时只有传统人工法的41%,数字高程模型法的62%,大大提高了运算效率。
2013, 44(2):200-204,199. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.037
摘要:叶面积作为植物光合作用的重要指标,是研究作物及林木生产力的基础。采用L-M算法和贝叶斯规则相结合的网络训练模式,以毛竹叶面积为研究对象,综合优化其人工神经网络结构,构建最优的叶面积预测模型。研究结果显示,模型的最佳预测变量为叶片宽度和叶片长度变量组合,而增加叶片形状指数未提高叶面积预测模型精度;所建神经网络模型性能好、预测精度高,决定系数达0.992,平均相对预测误差为4.28%,可以准确估测毛竹叶面积。
张东彦 , Coburn Craig , 赵晋陵 , 王秀 , 王之杰 , 梁栋
2013, 44(2):205-213. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.038
摘要:利用多角度观测系统采集田间不同生育期大豆冠层的图谱数据,通过提取影像中土壤背景、大豆植株、光照叶片等不同目标地物的反射光谱,对比分析不同观测角度下成像光谱数据反演大豆冠层叶绿素密度的效果,探讨土壤、阴影叶片及角度变化对群体叶绿素密度反演的影响。结果表明:(0°, 20°, 40°, 60°)的天顶角组合有最高的预测模型决定系数(R2为0.834)和最小的均方根误差(RMSE为613);(20°, 40°, 60°)天顶角组合的决定系数值高于(0°, 20°, 40°)的组合,且在混合植被、纯植被、光照植被3类数据中有一致的趋势。40°天顶角是反演叶绿素密度的最优角度。0°方位角(太阳主平面的后向观测)是反演叶绿素密度的最优角度。天顶角变化是影响大豆冠层叶绿素密度反演的主要因素。
2013, 44(2):214-217,231. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.039
摘要:采用传统统计学和地统计学相结合的方法,研究县级尺度作物产量信息的空间变异特征及其空间相关性。在确定合理采样数的基础上,利用传统统计学方法研究样本的统计特征,获得传统方法估计的总体产量信息分布概况,利用地统计学理论分析其空间变异性特征和克里格插值对作物产量的空间格局进行分析。传统统计学分析表明,玉米产量及其构成因子的空间变异系数均在10%~100%之间,属于中等变异性,而利用地统计学方法进行最佳半方差函数拟合发现,县域尺度上的玉米产量信息表现为强烈的空间相关性,说明产量的空间变异性主要是由其结构性因素决定的,随机性因素对该尺度下的变量空间变异性影响较小, 且相关范围较大,在3400 m左右。
2013, 44(2):218-223. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.040
摘要:以公理化设计理论为指导,运用“Z”型映射方法,在对可重构产品系统与一般产品系统设计过程中映射过程的差异分析基础上,从域的界定及其转换角度规划出可重构产品系统实现中的C-F-D-P映射过程,并以可重构小型农业作业机为例,运用Acclaro DFSS验证了其实现过程。
2013, 44(2):224-231. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.041
摘要:提出了物料流瓶颈对瓶颈漂移因素的敏感性度量方法。通过定义物料流瓶颈,从生产速率和生产质量两个方面综合度量制造单元生产能力和需求,并提出物料流瓶颈指数用于表征制造单元阻碍制造车间物料流流动平顺性的程度(即物料流瓶颈程度);分显性和隐性瓶颈漂移因素测度制造单元瓶颈指数对各因素的敏感性,并利用DEMATEL方法分析因素间的相互关联关系,在此基础上提出瓶颈漂移敏感指数度量物料流瓶颈对制造车间不确定环境的敏感程度;最后,通过对某一制造车间内物料流瓶颈和瓶颈程度对不确定环境的敏感性的度量和监测,验证了瓶颈指数和瓶颈漂移敏感指数的有效性和实用性。
2013, 44(2):232-237,266. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.042
摘要:对平面3-RRR柔性并联机器人残余振动主动控制问题进行了研究。基于有限元法和拉格朗日方程,建立了带压电陶瓷制动器和传感器的智能梁单元的运动方程。考虑刚体运动和弹性变形运动的约束关系,通过组装,形成了3-RRR柔性并联机器人系统的运动学方程,基于模态理论把物理空间下描述的高阶运动方程变换到模态空间下的低阶模态方程。根据导出的低阶模态方程,设计了应变速度反馈控制器和最优状态反馈控制器,数值仿真结果表明:两种控制器都能有效地抑制系统的残余振动。同时,相对于应变速度反馈控制,最优状态反馈控制能以更低的控制输入电压取得更好的控制效果。
2013, 44(2):238-242,247. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.043
摘要:为了解双定子单作用液压马达的性能,在探讨双定子单作用液压马达理论排量和理论转矩的基础上,分析了不同滑块数对液压马达转矩脉动的影响,得出液压马达滑块数与转矩脉动的数学关系式。结果表明,滑块个数为奇数的液压马达的转矩脉动小,进一步推导出滞后角对液压马达差动连接和内、外马达同时工作时的转矩脉动影响。
2013, 44(2):248-254. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.045
摘要:建立了双重功率分流系统弹性支承下的力学模型。运用轮齿几何接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA)方法对齿轮副实际啮合过程进行仿真,拟合了齿轮副的时变啮合刚度,提高了计算精确度。根据系统构成功率流闭环的特点推导出系统的变形协调条件,并结合力矩平衡方程和弹性支承条件计算各齿轮副传递的扭矩,得到系统的均载系数。讨论了各种误差对系统功率分流的影响,为双重功率分流传动系统的设计提供了参考。
温淑花 , 张宗阳 , 张学良 , 兰国生 , 丁红钦 , 王南山
2013, 44(2):255-260. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2013.02.046
摘要:基于粗糙表面统计学参数与表面轮廓分形参数之间的关系,给出了结合面等效粗糙表面轮廓分形参数的计算方法;在此基础上,提出了结合面切向接触刚度的修正分形模型;为验证模型的正确有效性,将固定结合面等效为若干个法向和切向接触弹簧单元,其刚度通过相应的接触刚度模型进行计算,进而对文献[9]的结合面实验装置——哑铃模型进行了有限元建模及模态分析,间接证明了接触刚度的正确有效性,并探讨了等效接触弹簧单元的刚度、数量对有限元建模精度的影响。此外,对文献[8]的实验模型进行了有限元建模及谐响应分析,并对实验模型的实测、柔性连接仿真与刚性连接仿真频响曲线进行了对比,进一步证实了在仿真建模过程中考虑结合面接触刚度的必要性。
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