摘要:作物识别与制图产品数据是作物长势、风险胁迫、产量等生产参量监测预测，种植结构调整与供需决策分析，以及耕地资源安全与生态效应评估等工作的基础数据，遥感数据成为作物类型识别与制图的最主要数据源，新兴数字技术则为遥感作物识别与制图提供了新的方法手段。本文通过综述近年基于遥感的作物识别与制图相关研究成果，探究当前技术趋势、关键问题，以及需求差距。分别从小尺度作物精细识别、大尺度作物自动化制图，以及作物识别与制图模式变化3个视角总结归纳面临的主要问题和主要研究工作。作物识别与制图产品在小尺度上需要更加精细、近实时和更高的识别精度，主要使用超高空间分辨率（如米级、亚米级）的影像数据，在提高作物识别精度（95%以上）进而提取满足应用需求的高精度作物表型等信息方面依旧面临巨大挑战。而在大尺度上需要更加自动化、满足可靠识别精度（90%左右），主要使用高时空分辨率（2~5d，10~30m）的影像数据，面临着如何处理海量数据的存储管理、分析计算，发展大范围上具有鲁棒性的分类识别方法，寻找科学高效的地面样本获取途径的难题。同时，作物识别与制图的模式也将从确认监测向提前预判和特定作物探测转变。最后从加强科学研究与加快应用落地2个角度提出展望，为发展满足智慧农业与国土监管不同需求的遥感作物识别与制图产品提供参考与借鉴。

摘要:褐蘑菇工厂化种植模式下，为了给蘑菇采摘机器人提供工作参数，采用结构光SR300深度相机采集菇床图像送入工控机进行原位测量。针对菇床上褐蘑菇的菌丝干扰背景，在深度图像中利用土壤表面深度的众数，结合蘑菇菌柄至少20mm的高度，自适应选择动态阈值，从菇床背景中提取蘑菇菌盖二值图；针对粘连的类圆形蘑菇，基于2-1圆形Hough变换初步检测其圆心、半径，进一步对蘑菇的边界点进行跟踪、去噪、插补，分割粘连的蘑菇，准确拟合单体蘑菇边界，获取蘑菇圆心和边界点的三维坐标；校准相机坐标系并基于陶瓷圆板验证原位测量方法的精度，由此计算世界坐标系中单体蘑菇的位置、直径、偏向角、倾斜角。现场试验表明，蘑菇直径最大误差为5.57mm，倾斜角最大误差为6.3°，视频帧的运行时间为206ms，单体蘑菇的运行时间为44ms，可满足蘑菇采摘机器人的现场需求。

摘要:特征提取和相似性度量是基于图像处理的农作物病虫害识别方法中的两大关键问题。以感染小麦白粉病的叶片为研究对象，提出了一种基于椭圆型度量学习的小麦叶部病害严重度识别算法。该算法首先给出了一种滑窗最大值（Moving window maximum, MWM）特征提取方法，对分割后的病斑图像采用滑窗法提取HSV颜色特征和LBP纹理特征，在同一水平条滑窗上取每一维特征的最大值作为这一水平条的特征，这种MWM特征表示方法能有效减弱小麦叶片弯曲、倾斜、拍摄角度不同等对识别率的影响；然后，引入对样本数据具有更好区分性的椭圆型度量，根据样本的类内与类间高斯分布的对数似然比定义椭圆型度量矩阵，为了保持最大化的分类信息，将特征子空间学习和椭圆型度量学习同时进行；最后，利用得到的椭圆型度量计算特征向量之间的距离实现不同严重度病害的识别。对比实验结果表明,本文算法使得小麦白粉病严重度的识别正确率达到了100%，优于SVM方法的88.33%、BP神经网络方法的90%。

摘要:针对目前秸秆覆盖率人工检测费时费力、准确率低、信息难以存储的问题，提出了一种基于图像分割的秸秆覆盖率检测方法。考虑到传统图像分割方法精度不高，且多阈值分割时计算量过大，将灰狼算法中的搜索机制与差分进化算法相融合，提出一种基于图像多阈值的自动分割方法（DE-GWO），用于田间秸秆覆盖率检测。首先，对现场采集的秸秆覆盖图像进行预处理，采用自适应Tsallis熵作为目标函数，评估图像分割效率；其次，根据图像的复杂程度选取分割阈值的数量，利用DE-GWO算法对其进行多阈值图像分割；然后，分别按照灰度级别计算分割后图像比例；最后，根据拍摄高度、fov视角等参数，将图像中秸秆覆盖率与实际地理面积进行转换。实验结果表明，本文算法田间秸秆覆盖率与实际测量误差在8%以内，且相比于改进粒子群算法（PSO）和灰狼算法（GWO），DE-GWO算法精确度更高，平均耗时为人工测量的1/1500。开发了一套依据DE-GWO算法的秸秆覆盖率检测软件系统，为后续监控系统的实时检测提供了算法基础和软件支持。

摘要:针对合理耕层构建技术指标要求，设计了气力式秸秆深埋还田机输送装置。其主要结构参数为：输送管截面为0.2m×0.2m方形管；叶轮直径为0.55m，叶轮宽度为0.17m，进气口直径为0.26m，风机壳宽度为0.2m；螺旋轴直径为0.09m，螺旋叶片外径为0.25m，螺距为0.2m，螺旋叶片厚度为0.003m，螺旋外径与输送管内表面间隙为0.005m。通过玉米悬浮速度试验测得，长度为10cm玉米秸秆上、中、下部分悬浮速度分别为10.4、12.3、12.7m/s，平均值为11.9m/s，试验结果与仿真误差为7%。基于气固耦合理论，通过CFD-DEM气固耦合法对输送装置内的气固两相流模拟研究，表明弯角30°、转速为1800r/min时输送管道中，秸秆最小速度为5.21m/s，所对应的气流速度为17~27m/s，出口处玉米秸秆速度为6.06m/s，气流速度为2~27m/s，秸秆输送效果最佳。田间试验结果表明，气力输送装置性能参数最优组合为：风机转速1800r/min，秸秆覆盖量1.2kg/m2，叶片弯角30°。田间验证试验得深埋合格率为93.2%，有效提高了深埋质量。

摘要:以4年为一周期，设计一种生态沃土机械化耕作模式（MET），周期内将翻耕、苗带旋耕、免耕、深松4种不同的耕作措施组合，对土壤进行适度耕作，并以连续免耕（CNT）和传统翻耕（CCT）为对照，研究MET对小麦玉米两熟区不同耕层土壤理化特性的短期影响。结果表明：MET能够显著提高土壤结构质量，增加土壤肥力，避免土壤板结，生态效应和沃土效果显著。显著增加0～30cm土层土壤大团聚体含量，提高土壤结构稳定性，平均水稳性团聚体含量分别比CNT和CCT高8.2%和30.4%；有效降低0～30cm土层土壤容重，平均容重分别比CNT和CCT小0.089、0.125g/cm3；增加0～30cm土层全氮、速效磷和速效钾含量，对碱解氮含量影响不显著;增加土壤有机碳含量，平均有机碳含量分别比CNT和CCT高0.36、0.61g/kg，并且各层之间有机碳含量分布较均衡，CNT只增加0～10cm土层有机碳含量，CCT只增加10～20cm土层有机碳含量。MET显著增加小麦的平均单株分蘖数、有效穗粒数和千粒质量，从而显著增加小麦产量，分别比CNT和CCT增产14%和14.9%；小麦播前进行的耕作有一定的后效，对玉米产量有影响，MET与CNT通过增加玉米的有效穗粒数和千粒质量，增加玉米产量，两者产量的差异不显著，但均显著高于CCT，分别高7.4%和3.7%。

摘要:为实现小麦低播量精密播种，提高小麦精密排种器播种精度，提出了一种锥面导流水平盘式小麦排种器，对关键参数进行了设计和理论分析，通过EDEM离散元软件完成了导条型式、型孔个数、锥盘转速、锥盘锥角对充种性能影响的单因素试验。在此基础上以锥盘转速、种层厚度和型孔长度为试验因素进行了多元二次回归旋转正交组合试验并应用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行分析，得到回归模型和因素对指标影响关系，确定了对单粒率影响由大到小依次为锥盘转速、型孔长度和种层厚度；对合格率影响由大到小依次为锥盘转速、种层厚度和型孔长度，转速和种层厚度、种层厚度和型孔长度间存在交互作用。基于回归模型进行多目标参数优化并对最优组合参数进行排种性能的台架试验验证，结果表明，在转速19r/min、型孔长度8mm、种层厚度为8mm时排种合格率为90.13%、漏充率为9.87%、单粒率为49.50%，与仿真优化结果相吻合,验证了仿真优化结果的可靠性。与原锥盘排种器的性能对比试验表明，设计的锥面导流水平盘式排种器在速度为3、4、5km/h时，合格率分别提高了3.4、2.1、1.9个百分点，3km/h时破碎率降低了0.2个百分点，无论排种性能还是破碎率指标均优于原锥盘排种器。

摘要:为解决果园作业机械适应性差、配套动力小、地隙高、转弯半径大、通过性差等问题，结合果园栽培模式和农艺等要求，设计了一种果园多功能动力底盘。对果园多功能动力底盘的整机结构和工作原理进行了阐述，设计了行走动力系统和后动力输出系统以及3路双作用液压快速挂接系统；对整机的转向性能、稳定性能、越埂性能进行了理论分析。对机架进行了有限元仿真分析，结果表明，在满载四轮着地状态下，车架最大变形发生在中间横梁部位，总变形量为5.08mm，最大等效弹性应变为0.0035，最大等效应力发生在前桥和车架铰接处，为390.52MPa；在满载三轮着地状态下，车架最大变形发生在侧梁部位，总变形量为20.74mm，最大等效弹性应变为0.0058，最大等效应力发生在前桥和车架铰接处，为805.46MPa。整机果园田间试验结果表明，果园多功能动力底盘行驶速度为0~35km/h，田间作业速度为1~6km/h，最小转弯半径为2m，最大爬坡角为24°，最大越埂高度为235mm，可挂接多种农具，能够满足果园的田间生产管理作业要求。

摘要:针对组合式不完全偏心圆-非圆齿轮行星轮系旋转式取苗机构，应用动态静力分析法和动力学方程组序列求解法，建立机构动力学模型，开发出机构动力学分析软件求解模型，计算得到机构链条受力、各齿轮旋转中心和啮合点受力、支座反力的变化规律；建立了机构虚拟样机，加工出机构物理样机，开展机构动力学仿真分析和台架试验，得到两种情况下机构转速为60r/min时支座反力与行星架转角之间的关系，取苗机构理论分析、仿真分析和台架试验所得到的支座反力变化规律基本一致，验证了取苗机构动力学模型的可靠性和动力学分析的正确性；与原取苗机构比较，本文取苗机构样机y方向支座反力的最大幅值和方差分别从155N和1171N2减小为77N和553N2，降低了50.3%和52.7%，表明提出的取苗机构具有比原机构更优的动力学性能。

摘要:为了建立非圆齿轮凸性与理想移栽轨迹之间的直接联系，使行星轮系移栽机构更好地满足作业要求，提出一种基于非圆齿轮节曲线凸性指标的不等速行星轮系机构参数求解方法。根据给定的运动轨迹，建立全局坐标系；将轮系简化为二杆二自由度开链机构（2R机构），建立基于移栽轨迹的机构运动求解模型，提出非圆齿轮节曲线凸性判定指标，确立轮系中心位置变化范围即解析区域。根据运动学原理，由二杆二自由度开链机构复演理想移栽轨迹，求解轮系传动比，建立不等速传动比计算与分配模型，得到杆长、杆长比、轮系传动比、非圆齿轮节曲线凸性值等移栽机构参数，建立可以形成给定移栽轨迹的移栽机构参数信息图。避免了调试非圆齿轮节曲线的盲目性、优化机构尺寸和结构设计中双臂干涉等问题，为设计可形成特定轨迹的轮系机构提供参考。对几种常见移栽轨迹进行计算分析，以“鹰嘴形”水稻钵苗移栽轨迹为例进行非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构的设计仿真与样机试验，仿真轨迹、试验轨迹与给定理想轨迹基本一致，验证了计算模型的正确性与设计机构的可行性。

摘要:针对不同前进速度下传统油菜联合收获机竖割刀切割频率保持不变，在竖切割分禾处形成较大的重割区或漏割区导致油菜割台损失增大、作业性能不稳定等问题，设计了左右两个步进电机分别驱动的油菜双竖切割随动调节装置，仿真分析了不同前进速度对竖切割分禾处重割区和漏割区的影响，综合考虑油菜成熟度等因素的影响，获得了前进速度与竖割刀切割频率的理想理论匹配关系；设计了以S7-1200PLC为控制器的油菜竖割刀切割频率随动控制系统，通过检测机器前进速度信号，再根据理论匹配关系输出脉冲控制步进电机，实现竖切割频率的随动控制；施用脱水剂7d后完熟油菜收获对比试验表明，使用该竖割刀频率随动控制系统的油菜割台总损失率下降了36.15%~41.16%，竖割刀分禾损失率下降了40.84%~48.20%。

摘要:针对玉米籽粒收获时，损失率检测不准的问题，以压电薄膜作为敏感材料，设计了一种由冲击传感器、信号处理电路和安装装置等组成的玉米收获机籽粒清选损失监测装置，并采用支持向量机多分类算法提取玉米籽粒冲击信号，实现了玉米籽粒损失的实时监测。首先，在不同冲击角度和高度的试验条件下，对不同大小的玉米籽粒和杂余进行冲击信号的采集试验，提取冲击信号的主要特征。采用支持向量机多分类算法对模型进行训练，并在监测装置上实现实时分类。使用不同品种和含水率玉米对分类模型进行验证。然后，在不同风机转速和清选筛开度条件下，得到测试时间内传感器检测的籽粒数与总损失量之间的关系，并根据谷物流量值，计算得到实时的清选损失率。最后，将该监测装置安装在4YL-8型玉米联合收获机上进行田间试验。结果表明，该监测装置与人工检测相比，平均相对误差为12.98%，可以为收获机的控制提供反馈信息。

摘要:针对我国棉花覆膜种植模式所造成的大面积农田残膜污染问题，在实施耐候地膜新的国家标准基础上，基于耐候地膜在回收时的完整性，设计了一种可将膜面翻转而清除杂质的随动式残膜捡拾装置。通过测试耐候地膜的力学特性，计算捡拾时残膜的受力情况，表明捡拾时残膜的受力小于其平均纵向拉断力；对样机关键作业部件进行设计和分析，运用Matlab软件绘制捡拾钉齿端点在土壤中的运动轨迹，确定了捡拾钉齿长度及捡拾钉齿在链板上的排列尺寸；通过捡拾滚筒上链板间距与起膜率、清杂率关系的单因素试验，得到链板间距的最优值；对捡拾滚筒、捡拾钉齿装置运动过程的受力情况进行了分析计算，并对样机的作业性能进行了试验研究。田间试验结果表明，当随动式残膜回收机的前进速度为4.0~4.4km/h时，残膜回收率为89.54%，表明其捡拾装置满足田间作业要求。

摘要:植保扇形喷头的喷雾扇形面内不同位置处液滴直径是不相同的，呈现接近于U形分布的中间液滴直径小而两侧液滴直径偏大的情况，这导致同高度水平方向上各点处的液滴在靶标上的沉积行为不同，致使防治效果存在差异。本文对出水口孔径1mm和切槽角30°的对冲喷头喷雾场的液滴直径分布特性进行试验，该喷头是基于射流和撞击流耦合作用的新型喷头，发现对冲喷头在喷雾扇形面内的液滴直径呈现中间区域液滴直径较大且均匀而两侧液滴直径较小的特性，如喷施压力0.4MPa时在300mm高度测试面上，喷雾扇形面内中间区域液滴直径在265~268μm，而靠近两侧边缘处的液滴直径在250~252μm，这有利于解决喷杆式喷雾机大田作业时液滴直径分布不均匀的不足；并对喷头这一特性进行理论分析，提出在分裂区的3次雾化（即扰动雾化、撞击雾化和振荡雾化）是引起这一特性的根本原因。同时采用径向不均匀指数对喷雾场的液滴分布均匀特性进行定量表征分析，发现径向不均匀指数能够总体反映喷雾场的非均匀特性，当喷施压力在0.6~0.7MPa范围时，径向不均匀指数在0.47~0.51较小范围内变化，说明在该压力范围内工作时喷头喷雾场具有良好的液滴均匀分布特性。

摘要:为降低土壤耕作阻力，分析了鼹鼠前肢手掌的多趾组合结构特征，得到鼹鼠多趾组合结构是一种多窄齿组合结构，且相邻齿间间距可调整，最终确定了多趾组合结构的数学模型。基于该模型，设计了具有仿生结构特征的切土刀片。通过土槽试验，采用四因素三水平的二次正交回归试验方法，分析仿生结构元素m和n、土壤含水率和切土倾角对水平阻力的影响，得到土壤含水率和切土倾角对水平阻力的影响更显著，最优仿生结构元素m为5、n为1.75。通过比较传统和仿生刀片在切土倾角10°~90°和土壤含水率10%~30%下的水平阻力，得到仿生几何结构对刀片切土的临界倾角无显著影响，但土壤含水率对其有显著影响：当土壤含水率为10%和20%时，临界倾角均为30°左右；当土壤含水率为30%时，临界倾角均在40°~50°之间。然而，仿生几何结构对刀片所受的水平阻力有显著影响，在相同的土壤含水率下，仿生刀片的水平阻力总小于传统刀片的水平阻力：当土壤含水率为10%、20%、30%时，仿生刀片的水平阻力分别减小11.48%~39.16%、17.81%~28.00%和11.19%~33.26%。此外，水平阻力的变化与土壤内聚力具有极大的相关性，研究表明土壤含水率为10%~20%时，仿生刀片具有更好的切土性能。

摘要:为解决森林资源调查中树高测量误差大，复杂林分环境树高测量难，倾斜立木树干长度测量不准等问题，以测量学、测树学、电子信息技术、传感器技术和图像处理技术为基础，研制了手持式精准立木树高测量装置。该装置集成了中央处理器、激光测距仪、高清摄像头、高精度陀螺仪传感器、液晶显示屏、存储器等元器件，利用激光测距传感器获取测量装置与被测树根间的距离，同时获取该装置的仰角信息，再利用图像中心确定树顶位置后获取第2个仰角信息，通过距离信息和角度信息解算测量树高。使用设备贴紧树干测量树干倾斜角度，对于干型弯曲的树木，利用边缘检测算法识别图像树干轮廓边缘，以轮廓近似法提取树干轮廓边缘点，获得树干边缘离散点坐标信息，将线性拟合求得的直线斜率转换为树干倾斜角，利用角度补偿算法完成长势倾斜立木的树长测量。试验结果表明树高测量精度可达98.04%，倾斜立木测量精度为96.89%，满足国家森林资源调查的精度要求。

摘要:通过三维激光扫描仪建立农用轴流风机几何模型，利用密闭风室试验测试数据验证数值模型的准确性，最后采用数值模拟研究了农用轴流风机导流罩长度变化对风机内外特性的影响。保持导流罩进口位置、圆角半径与扩散角不变，定义导流罩长度与叶顶轴向宽度的比值为K，K选取0.50、0.78、0.90、1.0、1.1、1.2、1.5、2.0，对7个不同进口静压工况点进行数值模拟。结果表明，K从0.50上升到1.0的过程中，风机风量和能效比提升明显；K取1.0~1.1时风机风量和能效比最高，相比K=0.78的原型风机提升约10%；K从1.1升至2.0的过程中，风量略有下降，能效比下降明显。利用Q准则对叶顶和外框区域的涡结构进行识别，发现随着K的增长，叶顶泄漏涡经历了分裂、衰减和再发展3个过程。K=1.0时能有效抑制叶顶泄漏涡的发展，最大程度降低叶顶涡的强度。导流罩的加长能明显减少外框涡的产生。

摘要:针对传统离心泵水力性能优化设计的复杂性，提出采用本征正交分解-径向基函数（POD-RBF）混合代理模型方法对离心泵叶轮内流场进行重构分析。由三次Bezier曲线对低比转数离心泵二维叶片型线进行参数化控制，通过对叶片包角、进出口安放角等控制参数进行适量的扰动得到叶片型线的样本集。由叶片型线参数及叶轮CFD内流场数据构成样本的快照矢量集，根据几何相似及网格变形方法插值得到各相似节点的流场参数，依据本征正交分解法（POD）将快照集分解为一系列正交基的线性组合。由径向基函数（RBF）拟合目标叶型所对应的正交基系数，实现了对目标叶轮内流场的重构。采用POD-RBF方法对MH48-12.5型低比转数离心泵叶轮内流场进行了重构，其压力预测均方根误差为0.84%，速度预测误差基本在0.5m/s以内，流场预测所需时间约为CFD计算的1/240。对样本集进行POD基模态分析，得到了各阶基模态流场特征及能量分布特性。

摘要:为了进一步提高低比转数离心泵的空化性能，提出在叶片压力面开槽的方法来抑制空化。针对离心泵运行过程中产生空化的流动特点，基于Kubota空化模型，采用SST k-ω模型对在相同工况下的离心泵中两相流动进行数值模拟与分析。模拟结果表明：叶片表面开槽后，离心泵各个工况下的扬程有所上升，在设计点扬程提高12.8%，同时效率提高4.2%。叶片开槽可以有效阻止低压区域向外扩张，改变压力的分布，对离心泵内各个阶段空化均有抑制作用。叶片开槽可以优化流场结构，使流道内的压力增加，减小空泡的体积分数。叶片开槽时离心泵叶轮内空泡体积在空化的各个阶段均小于无槽时叶轮内空泡体积，在空化发展阶段，开槽时空泡体积持续衰减。

摘要:为研究不同空化工况下轴流泵装置内部压力脉动特性，采用动态压力传感器对派河口泵站轴流泵装置模型的叶轮进口、叶轮出口、导叶出口3个压力监测点，分别在2.5、3.5、4.5、5.4m扬程和未发生空化、临界空化（泵装置效率下降1%）、深度空化（泵装置效率下降3%）等12种工况下进行了压力脉动试验。试验结果表明：叶轮进口处的压力脉动曲线为平滑的近似正弦曲线；叶轮出口处压力脉动曲线幅值最大，且只在高扬程、未发生空化工况下的一个旋转周期内表现出明显有规律的二次谐波特性；导叶出口的压力脉动时域特性与叶轮进口相似。快速傅里叶变换(FFT)结果表明：各监测点在各工况下的主频为叶片通过频率的整数倍频，同一扬程工况下，随着空化程度的加深，各监测点主频附近的谐频逐渐向低频段移动；导叶出口与叶轮进口受叶频影响较小，且表现出相似的频率特性。

摘要:耕作便利是表征农田综合质量的重要因素。为准确反映现代农业发展对耕作便利条件的要求，基于农业机械效率视角界定农田耕作便利度，进而构建定量综合评价模型，并在华北平原项目区开展实证分析。结果表明：新界定的耕作便利度强化了农业机械耕作效率的影响，包括田间作业效率和机械通行效率两方面。明确了机械化耕作背景下的连片度、耕作距离和田间道路通达度3个关键指标的内涵与快速获取方法，为准确评价耕作便利度奠定了基础。耕作便利度评价结果显示：研究区82.41%的耕地处于非常便利和比较便利的级别，平均地块面积大，集中连片且交通便利，是发展高效农业、推广机械化耕作的适宜区域；一般便利和不便利级别的田块平均面积较小，分布分散且远离居民点，机械耕作效率较低，不利于发挥规模效益。该研究可为耕地质量评价、高标准农田建设项目选址等提供技术支持。

摘要:针对传统的超体聚类分割对植株存在过分割率高、实时性差的问题，提出一种融合显著性特征图的超体聚类分割方法。首先，采用Kinect V2实时获取目标植株的彩色图像和深度图像，将RGB彩色空间图像转换为CIELab彩色空间图像，计算每个像素的显著性特征值，获取彩色特征图，并融合亮度特征图和方向特征图构建显著性特征图；然后，将显著性特征图和深度图像同步对齐，获得显著性点云，八叉树网格初始化点云，并通过Mean-Shift算法获取满足概率密度阈值的网格点云，取最大概率密度点作为种子点，基于点对之间的欧氏距离和特征相似度作为区域生长相似性准则，生成超体素块；最后，通过LCCP算法对显著性点云进行聚类分割。实验结果表明，改进的显著性超体聚类分割方法可以大幅提高目标前景分割的准确性和快速性，有效克服背景噪声和离群点。

摘要:红脂大小蠹是危害我国北方地区松杉类针叶树种的重大林业入侵害虫，其虫情监测是森林虫害防治的重要环节。传统的人工计数方法已经无法满足现代化红脂大小蠹监测的需求。为自动化识别并统计信息素诱捕器捕获的红脂大小蠹，在传统信息素诱捕器中集成摄像头，自动采集收集杯内图像，建立蠹虫数据集。使用K-means聚类算法优化Faster R-CNN深度学习目标检测模型的默认框，并使用GPU服务器端到端地训练该模型，实现了诱捕器内任意姿态红脂大小蠹的目标检测。采用面向个体的定量评价和面向诱捕器的定性评价两种评价方式。实验结果表明：较原始Faster R-CNN模型，该模型在困难测试集上面向个体和诱捕器的精确率-召回率曲线下面积（Area under the curve，AUC）提升了4.33%和3.28%。在整体测试集上个体和诱捕器AUC分别达0.9350、0.9722。该模型的检测速率为1.6s/幅，准确度优于SSD、Faster R-CNN等目标检测模型，对姿态变化、杂物干扰、酒精蒸发等有较好的鲁棒性。改进后的模型可从被诱芯吸引的6种小蠹科昆虫中区分出危害最大的红脂大小蠹，自动化地统计诱捕器内红脂大小蠹数量。

摘要:以云杉为研究对象提出了应用全卷积神经网络（Fully convolutional networks，FCN）分割图像的算法。利用无人机采集图像，标注470幅云杉图像，其中300幅组成训练集，170幅组成测试集，标注90幅樟子松图像作为附加测试集。以VGG16为基础建立云杉分割FCN模型，利用Tensorflow框架实现和训练网络，通过共享权值和逐渐降低的学习速率，提高FCN模型的训练性能。选择像素精度（PA）、均像素精度（MPA）、均交并比（MIoU）和频权交并比（FWIoU）4个语义分割评价指标评价测试结果。FCN模型分割云杉图像，PA和MPA达到0.86，MIoU达到0.75，FWIoU达到0.76，处理速率达到0.085s/幅，有效地解决了光照变化、云杉个体差异、地面杂草干扰和植株之间粘连的影响。与HSV颜色空间阈值分割以及K均值聚类分割算法比较，FCN模型的MIoU分别提高0.10和0.38。

摘要:针对接触式奶牛体温检测方法测量精度低、实时性差，且易引起交叉感染等问题，设计了奶牛体温植入式传感器，并开发了相应的体温实时监测系统，利用无线传感网络实现奶牛体温信号的智能化监测。奶牛体温植入式传感器利用PT1000铂电阻作为温度测量探头，综合利用ADS1256模数转换器、MSP430控制芯片，对采集到的电压进行滤波处理，提高了测量精度。结合433M无线信号模块与ZigBee网络设计了项圈节点，作为将奶牛的体温数据从体内传到体外的中继节点，其中从奶牛体内传输到项圈节点使用433M无线信号模块，项圈节点再到远程监控中心使用2.4GHz的ZigBee网络，从而达到稳定、可靠传输的效果，实现了奶牛体温的高精度实时监测。分别对传感器准确性、稳定性、反应速度、传输性能及系统丢包率进行试验，结果表明，传感器温度测量误差在0.05℃以内，12h内温度最大波动为0.02℃，在15s内稳定，植入式传感器射频（RF）信息能有效传输至项圈节点，单个牛场内，整体系统的丢包率不超过1.2%，可高精度、实时检测奶牛的体温变化。

摘要:互联网农技推广社区每秒增衍问答数据近万组，这些海量数据具有隐性的词性、情感和冗余向量特征，实现数据聚合与数据块消减是该领域的难题。提出了一种基于卷积神经网络的农业问答情感极性特征抽取分析模型，结合农业分词字典，对数据集进行分词后使用Skip-gram模型转换为256维的词向量，利用批规范后的卷积神经网络对数据集进行训练，从而得到用于识别农技推广社区问答词性情感相似性的神经网络模型参数。试验结果表明，该方法能够准确识别测试样例集中的冗余队列，与其他5种文本分类方法进行比较，各项指标优势明显，针对测试集的语性特征抽取准确率达到82.7%。

摘要:河湖水系连通工程方案优选是一个具有确定性的评价指标和评价标准与具有不确定性评价因子及其权重变化相结合的分析过程，所涉及的资源准则类、经济准则类、社会准则类、环境准则类、工程准则类等各评价指标具有中介过渡性，导致不同的多属性决策方法得到的结果具有不确定性，需对这些决策方法进行稳定性评价。根据可变集的对立统一数学定理，提出河湖水系连通方案优选决策可变集原理与方法，并提出了基于云模型的可变集决策结果灵敏度分析方法。以浙北引水工程中的新安江方案（S1）、富春江方案（S2）和太湖-富春江方案（S3）为例，分综合评价和不同准则评价两种情况评价分析了3种方案的排序，同时分析了单一指标变化和多个指标权重变化下的可变模型评价结果鲁棒性。结果表明：利用级别特征值和相对差异度来分析多准则综合评价结果，说明S3优于S1和S2；从指标灵敏度分析看，可变模型（α=1,p=1）和（α=2,p=1）综合评价的方案排序稳定性较好；从权重灵敏度分析看，4种参数组合的可变模型综合评价的方案排序容易受指标权重变化的影响，尤其是S2和S3；结合综合评价和不同准则评价的指标灵敏度和指标权重灵敏度分析来看，评价结果受指标体系的影响，说明该方法需要结合不同研究对象进行具体分析后选择合适的评价方法。

摘要:为研究西北地区辐射（Rs）时空分布特性，基于西北地区16个辐射站点4个分区（Ⅰ区，新疆北部、甘肃河西走廊中西段、宁夏中北部、内蒙古西部；Ⅱ区，新疆南部；Ⅲ区，青海省；Ⅳ区，甘肃东南部、宁夏南部、陕西关中地区与陕北地区）1995—2015年实测日Rs与日照时数（n）率定?ngstr?m-Prescott（A-P）模型参数a、b，使用A-P模型4种不同参数率定方法（M1：分月率定，M2：分季率定，M3：分半年率定，M4：多年率定），选取其中精度高且简便的方法计算4个分区1961—2015年共55a的Rs，并用云模型描述西北地区Rs时空分布特性，结果表明：各分区4种方法计算的Rs值与实测值在日尺度和月尺度上拟合结果均较好。各分区4种方法计算Rs的RMSE、nRMSE分布相似，MBE略有差异，t检验结果表明Ⅰ区和Ⅲ区使用M1、M2、M3计算的Rs值与实测值无明显差异，Ⅱ区使用M1、M3计算的Rs值与实测值无明显差异，Ⅳ区使用M1、M2计算的Rs值与实测值无明显差异。Ⅰ区Rs时间分布的不均匀性较小但不稳定，Ⅱ区、Ⅲ区Rs时间分布的不均匀性较小且较稳定，Ⅳ区Rs时间分布的不均匀性较大且不稳定。西北地区Rs空间分布不均匀，4个季节均表现为Ⅲ区（青海省）Rs较大；与Rs在时间上的分布特性相比，其在空间上的分布特性更不均匀、不稳定。该研究结果可用于构建完整的西北地区Rs时间序列，为西北地区Rs时空变化研究提供科学参考。

摘要:干旱是一个缓慢发展持续时间长的极端气候事件，而气候变化对干旱的影响尤为显著，评估气候变化对云南省干旱特征的影响尤为重要。使用多时间尺度的标准化降水指数（SPI）和标准降水蒸散指数（SPEI）分析了云南省的干旱状况，运用非超越概率和游程理论分别分析了SPI和SPEI的季节性变化和研究区域内的干旱特征。结果表明：1961—1995年冬季SPEI(1)小于等于-1.0的非超越概率为5.2%，但在2066—2100年增加到18.4%；SPEI(6)小于等于-1.0的非超越概率从4.4%增加到21.4%，SPEI(24)从7.0%增加到25.7%。表明由于气候变化，未来有可能发生严重干旱，且中长期干旱比短期干旱更严重。气候变化在1961—1995年和2066—2100年的冬季和夏季造成严重干旱，且中长期干旱严重程度在整个冬季和夏季尤为明显。将SPI和SPEI的时间序列应用于游程理论，发现1961—1995年SPEI(1)的干旱烈度为28.3，到2066—2100年达到60.9，表明气候变化使未来干旱加剧。本研究结果对云南省干旱预测、评估及其风险管理和应用决策具有指导性和实用性，同时可为未来旱作农业生态管理提供一定的依据。

摘要:砂土是地球表面常见的一种覆盖物，由于风力和水力的搬运作用导致传统浅层采样器所采集的样芯信息量不足，并且由于砂土颗粒之间的内聚力小流动性大，传统环刀压入方法无法采集到长度大于20cm并且具备连续层序信息的样品。为此提出一种柔性软袋式取芯技术，采用内置柔性袋取芯机构的外螺旋钻具对砂土进行钻取采样，以提高采样的样芯长度并保持层序信息。分析了取芯钻具与砂土相互接触的机理以及对采样样芯的扰动情况，通过仿真模拟的比对揭示了传统环刀压入法对样芯扰动的原因。搭建了试验台并针对传统环刀压入法与柔性软袋式取芯方法的采样率进行了对比试验，结果显示后者取芯率随转速增加下降10.4%，前者随压力增加提高16.4%，使用柔性软袋方法取芯率均值从13.08%提高到84.08%，并能保持连续的样芯层序信息。

摘要:我国东部滨海地区拥有大量滩涂和微咸水资源，但土壤含盐量高、淡水资源缺乏，探究合理的咸淡水交替灌溉方法，可以促进滨海垦区土地资源的高效利用。选取江苏省滨海垦区典型土壤，使用3种不同矿化度(1、3、5g/L)的微咸水在夏玉米3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆成熟期)进行咸淡交替灌溉(“咸淡淡”、“淡咸淡”、“淡淡咸”)盆栽试验。结果表明，微咸水灌溉后土壤上层积盐明显，夏玉米叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)减小，胞间CO2浓度(Ci)由于气孔限制而减小，但随着矿化度的增大，非气孔限制引起Ci增大。微咸水灌溉后夏玉米叶片中过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量增加，同时伴随着超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)酶活性的增强。高矿化度咸淡水交替灌溉抑制了玉米的生长和生产，拔节抽雄期夏玉米耗水量大幅增加，导致微咸水灌溉量增加，盐分胁迫最强烈，致使”淡咸淡”的灌溉方式表现最差。夏玉米在灌浆成熟期的抗性增强，此时微咸水灌溉对各生理指标影响较弱。在滨海垦区进行夏玉米种植，可在壮苗期采用较低矿化度的微咸水进行灌溉，而较高矿化度的微咸水仅适合在灌浆成熟期进行。

摘要:为了揭示不同灌水方案下玉米对追肥氮素的吸收利用情况，利用15N示踪技术，以大田试验数据为基础，研究了不同灌水方案下成熟期玉米对追肥氮素的吸收利用率以及在地上部各器官中的分配状况，同时研究了玉米收获后追肥氮素在土壤中的残留情况和最终的损失率。结果表明：不同灌水方案下玉米地上部分氮素总积累量的8.14%~13.21%来自于追肥氮素，各处理之间差异显著（P<0.05），其中籽粒中追肥氮素积累量占植株积累追肥氮素总量的47.90%~74.40%。不同处理下成熟期玉米植株追肥氮素吸收率为19.16%~64.72%，其中籽粒的追肥吸收率为11.29%~47.17%。植株积累的追肥氮素在各器官中的分配比例差异较大，其中，47.95%~74.40%分布在籽粒中，10.50%~27.73%分布在叶片中，3.02%~9.48%分布在茎秆中，5.22%~15.53%分布在穗轴中，苞叶中仅占0.53%~2.35%。在玉米生育前期灌水量过大而后期缺水会对植株吸收追肥氮素以及氮素向籽粒中再分配产生不利影响，同时单次灌水量过大产生氮素的淋溶损失，造成资源的浪费和环境的污染。玉米收获后有8.81%~24.89%的追肥氮素残留在土壤中，随灌水次数的减少，单次灌水量增加，追肥氮素残留率逐渐减小。综合考虑产量和追肥氮素利用率，得出符合研究区玉米节水、高产、高效要求的灌水方案为全生育期灌溉定额800m3/hm2，灌水次数为4次（苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期），研究结果可为东北地区玉米生产提供理论支持及数据参考。

摘要:为探究生物炭对提升有机菜地土壤保水能力与菜心水分利用的作用，基于田间小区定位试验，研究不施肥（CK）、单施有机肥（MC0，110t/hm2）、有机肥+低量生物炭（MC1，110t/hm2+85t/hm2）和有机肥+高量生物炭（MC2，110t/hm2+17t/hm2）对土壤水分动态以及有机栽培菜心产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明，有机肥配施生物炭可显著提高有机菜地表层土壤（0～20cm）含水率，增加0～70cm土壤贮水量，与处理MC0相比，处理MC1和MC2全生育期平均含水率分别提高4.7%和8.6%（P<0.05），0～70cm土壤贮水量分别提高12.3%与3.4%。CK处理0～20cm土层含水率变化幅度大（10.5%～31.2%），处理MC1变化幅度相对较小，为15.4%~30.4%。相比处理MC0、MC2和CK，处理MC1可显著促进菜心生长，增加产量，改善菜薹品质。菜心株高、叶片数和叶围面积均以处理MC1为最高，相比处理MC0，处理MC1生物量与产量分别提高36.7%、59.1%，而硝酸盐含量降低20.0%～44.3%。与MC2、MC0和CK相比，处理MC1周年耗水量分别降低3.6%、6.8%和13.7%（P<0.05），而产量水分利用效率分别提高49.8%、75.7%和2264.8%（P<0.05），生物量水分利用效率分别提高45.4%、46.6%和720.1%（P<0.05）。处理MC2与MC0相比，菜心产量和水分利用效率虽明显增加，但均显著低于处理MC1。研究结果可以为西北旱区有机蔬菜合理制定培肥制度提供理论依据。

摘要:为确定河套灌区畦灌条件下盐渍化农田玉米适宜的灌溉和施氮量，田间试验设置了3个灌溉水平150、225、300mm（分别记为W1、W2和W3）和3个施氮水平172.5、258.8、345kg/hm2（分别记为N1、N2和N3），研究限量水氮对盐渍化农田玉米生殖生长阶段土壤水盐状况、光截获率、光能利用效率（RUE）及产量的影响，并基于通径分析方法探讨了产量形成机制。结果表明：相同施氮量下，W3和W2在玉米抽雄-灌浆期的光截获率显著高于W1（P＜0.05），W3与W2差异不显著；水、氮及交互效应显著影响RUE，特别在灌浆期，RUE与灌溉量和施氮量在一定范围内呈正相关，而过量灌溉或施氮对RUE有抑制作用，适度减氮控水能显著提高RUE；W2N2的产量分别较W3N3、W3N2增产4.01%、3.91%（P＞0.05），适度节水节氮不会显著影响产量；产量与灌浆期叶面积指数（LAI）、光合势、光截获率呈显著正相关，RUE对产量的直接贡献最大，生物累积量、LAI、光合势和光截获率均通过RUE对产量的间接贡献较大；W2N2相比其他处理明显改善了玉米生长后期土壤水盐状况，有利于促进冠层发育和提高光合生产力，其较小平均叶倾角和较大LAI有利于提高光截获量和光合作用面积，特别是其灌浆后期LAI和光合势较其他处理提高7.15%~42.24%和5.95%~37.60%，LAI下降速率分别较W3N3、W3N2减缓37.35%、53.49%，具有更加合理的冠层结构，表现出较高的光合性能，显著促进了生物量的累积（P＜0.05），灌浆期RUE较其他处理显著提高18.61%~66.93%，在本试验条件下产量最高。W2N2处理具有节水、节肥、稳产及高光效的优势，可作为河套灌区盐渍化农田玉米适宜水氮模式。

摘要:利用盆栽试验控制土壤含水率，基于叶绿素荧光、气体交换和响应曲线拟合相结合的方法解析番茄光合作用中CO2由大气传输至叶绿体羧化位点的系列阻力构成，揭示了土壤水分胁迫限制番茄光合速率的关键步骤及位点。结果表明：番茄光合速率（Pn）、最大羧化速率(Vc，max)、最大电子传递速率（Jmax）及初始羧化效率（CE）随土壤含水率变化呈“S”形变化曲线，初期缓慢增长，中期迅速增长，土壤水分充分时达到最大值并趋于稳定，可用logistic函数模拟。气孔和叶肉对CO2的传输导度及总传输导度随土壤含水率变化均呈明显的“S”形变化曲线，各支段CO2导度及总传输导度在土壤水分充分时趋于稳定并达到最大值；随着土壤水分胁迫的增大，各CO2传输导度逐渐降低并在重度土壤水分胁迫下达到最低值，可用logistic函数模拟。气孔导度与叶肉导度对光合速率限制的相对贡献率变化趋势相似，随着水分胁迫的加重，其贡献率逐渐增大，可以用指数函数模拟；羧化反应对光合速率限制的相对贡献率与气孔和叶肉导度相反，随着水分胁迫的增大，其贡献率逐渐减小，可以用对数函数模拟；在土壤水分充分时，羧化反应限速光合速率的相对贡献率最大，是限制光合速率的主导因子；在水分胁迫状况下，气孔限制和叶肉限制占主导地位，羧化反应的相对贡献率较低。气孔对CO2的传输导度与叶水势呈正相关，随叶水势的下降，气孔导度也呈线性下降趋势；叶肉导度与比叶重呈线性负相关关系，叶肉导度随比叶重的增大而线性减小，比叶重随土壤水分胁迫程度的加剧而逐渐增大。因此，水分胁迫状况下，气孔与叶肉对CO2的传输是水分胁迫限制光合速率的关键位点，气孔限速与保卫细胞水分失衡相关，而叶肉限速则由叶片厚度和组织疏松程度决定。

摘要:为探明旱作农田生态系统生态水文过程、提升农田水分利用效率，选取黄土高原东部旱作春玉米田为研究对象，设置露地（CK）和地膜覆盖（PM）两种处理，利用涡度相关系统对两种处理条件下玉米田水热通量进行了连续观测，基于观测结果对两种处理下玉米田水热通量的日、季节变化特征和能量分割进行了分析。结果表明：两个处理各能量通量均存在显著的日、季节变化特征。在快速生长期（拔节期），降水后CK和PM处理潜热通量（λET）均明显增大，而显热通量（H）和土壤热通量（G）均减小；但在后期（成熟期），降水对各能量通量变化过程的影响没有快速生长期明显，表明玉米生育期内降水的分布能够显著影响旱作玉米田的能量平衡。玉米生育期内，净辐射（Rn）主要以λET为主，而休闲期Rn主要以H为主。Rn是玉米田λET的最主要影响因子，其次是平均气温和饱和水汽压差，风速和相对湿度对λET的影响相对较小。

摘要:为进一步揭示地下水浅埋下的层状土波涌畦灌间歇入渗机制，通过试验资料分析与理论研究，建立了波涌灌间歇入渗条件下的层状土Brook-Corey和Green-Ampt（BC-GA）改进入渗模型，推导出层状土间歇入渗湿润锋面水吸力与湿润锋运移深度的函数关系，确定了含砂层内部土壤饱和导水率、进气吸力是层状土间歇入渗运移距离变化的主要影响参数。周期数增大，上层土壤饱和导水率减小，饱和含水率减小，进气吸力增大，夹砂层内部仅进气吸力随周期数增加而增大。根据BC-GA模型计算不同埋深的含砂层土壤间歇入渗特性及湿润锋运移特性，对比分析指出，周期数增加，相同含砂层埋深下的累积入渗量减小，湿润锋运移距离增大；含砂层埋深增加，相同供水周期的累积入渗量增大，湿润锋增大；供水周期达到最大时，含砂层埋深对累积入渗量和湿润锋运移距离影响减小。

摘要:盐碱地是我国重要的后备耕地资源，为及时、准确获取土壤盐渍化信息，以宁夏银北地区不同盐结皮土壤为研究对象，运用土壤学和地统计学方法，以土壤野外原位光谱数据和室内盐分指标测定数据为基本信息源，系统分析不同盐结皮光谱特征，确定对结皮层pH值、电导率（EC）和盐分离子含量最敏感的土壤光谱反射率转换形式、波段和光谱盐分指数，进而建立并验证基于敏感盐分指数的盐分指标预测模型。结果表明：研究区白碱结皮光谱反射率在450～1050nm波段最高，马尿碱结皮次之，黑油碱结皮最低。通过野外光谱反射率可以将研究区主要盐结皮类型进行分类。反射率平滑后再经过一阶微分、倒数对数一阶微分、连续统去除和连续统去除一阶微分转换后，最大相关系数比只作平滑处理的反射率显著增大。与pH值、EC和CO2-3、Mg2+含量相关性最强的转换方式是连续统去除一阶微分，与SO2-4、Ca2+、K+含量相关性最强的转换方式是倒数对数一阶微分，与HCO-3、Cl-、Na+含量相关性最强的转换方式是一阶微分。整体上连续统去除一阶微分与各盐分指标的相关性最强。整体来看，盐分敏感区域在蓝光450、470、485nm附近，绿光501、575nm附近，红光680nm附近和近红外多个波段。与各盐分指标相关性最强的盐分指数分别为：pH值为盐分指数S1，Cl-、K+含量为盐分指数SI3，SO2-4、Mg2+量为盐分指数S2，EC和HCO-3、Na+含量为盐分指数S3，CO2-3、Ca2+含量为盐结皮指数SCI。除CO2-3含量外，利用敏感盐分指数可以准确预测土壤结皮层pH值、EC和其他盐分离子含量，其中对Na+含量的拟合度最大。该研究可为银北地区不同盐结皮土壤分类及盐渍化信息的准确预测提供科学依据。

摘要:生物质热解焦油作为热解炭化或气化过程的副产物，难以去除且危害较大。通过对热解焦油的理化性质分析，发现其具有较高的热值，燃烧后可以为热解设备提供热源，实现能量的循环利用。针对热解焦油雾化效果差、直接燃烧不稳定等问题，设计了二次雾化喷嘴，并提出一种生物质热解焦油伴气燃烧的工艺；采用一定量的热解气作为助燃剂，为热解焦油燃烧提供稳定的火焰，设计了热解焦油燃烧试验系统。燃烧试验表明，该燃烧器的焦油燃烧量为20~55kg/h，达到设计要求。当雾化空气压力为0.6MPa、热解焦油压力为0.2~0.4MPa、热解气压力为0.3~0.5kPa时，燃烧器燃烧稳定，火焰明亮。通过烟气分析仪发现燃烧烟气中CO和NOx含量较高，表明在燃烧室中的一次燃烧并未达到理想的燃烧效果。

摘要:为推动水热生物炭燃料化利用，以不同水热炭化温度（200、240、280、320、360℃）下得到的小麦秸秆水热生物炭为原料，利用生物炭化学组成、动力学参数、燃烧指数对水热生物炭燃烧特性进行了评价，并研究了水热炭化温度对燃烧特性的影响。研究结果表明，随着水热炭化温度由200℃增加到360℃，由于脱水、脱羧反应的发生，水热生物炭的燃料比由0.34增加到1.2，O/C和H/C物质的量比分别由0.5、1.17降至0.07、0.67，水热生物炭的煤化程度升高；水热生物炭在低温段、高温段的活化能分别由14、67kJ/mol增加到41.4、76.5kJ/mol，水热生物炭燃烧反应活性降低；无量纲燃烧指数Z由3.49×10-2降至6.64×10-3，表明燃烧反应活性降低，这与化学组分和表观活化能的评价结果一致，指数Z可用于衡量水热生物炭的燃烧活性。

摘要:针对苹果采收成熟度不一，导致果品贮藏品质不佳、病害率高等问题，基于可见/近红外光谱和成熟度评价指数建立快速无损判别采收成熟度的分类模型。根据盛花期后的发育时间，采集了3种成熟阶段（八成熟、九成熟和十成熟）样品的光谱信息。光谱预处理后通过“二审”回收算子法剔除异常样本，随机蛙跳（RF）算法提取特征变量，建立成熟度评价指数SIQI和综合评价指标FQI的偏最小二乘（PLSR）模型，SIQI指数和FQI指数的预测相关系数R为0.938和0.917。建立极限学习机（ELM）和支持向量回归（SVR）分类模型，并与2种成熟度评价指数结合SVR建立的分类结果进行比较。对比4种分类结果发现，基于SIQI+SVR构建的分类结果最好，优于直接分类模型，分类准确率为 85.71%。试验结果表明，可见/近红外光谱结合成熟度评价指数可实现苹果成熟度分类，为后续采收成熟度的无损检测设备研发提供理论参考。

摘要:为探究饲料调质器中物料的运动规律和黏结状态，基于CFD-DEM耦合的方法对调质器的工作过程进行仿真建模和作业参数优化。耦合模型建立方法：采用Pro/E三维软件建立调质器结构模型；利用Gambit软件对其进行网格划分，利用Fluent中的RNG k-ε湍流模型作为流体模型；利用离散元软件EDEM中的Hertz-Mindlin with bonding模型建立饲料原料湿黏模型，并对两种模型进行边界参数和耦合参数等设定。以桨叶安装角、调质轴转速、填充率为试验因素，以调质器出料量为评价指标，按照三因素五水平正交旋转组合试验设计方法进行试验研究。利用Design-Expert 8.0.6软件回归分析法和响应面分析法，建立了3个因素对调质器作业评价指标影响的数学模型，对调质器模型作业参数优化并进行了试验验证。结果表明，各因素对调质器出料量的影响显著性由大到小依次为填充率、调质轴转速、桨叶安装角；最佳作业参数组合方案为：桨叶安装角38.49°、调质轴转速182.2r/min、填充率58.4%，此时调质器出料量较高，生产率为13.1g/s。

摘要:为研究马铃薯切片热泵干燥过程中内部水分迁移规律，利用低场核磁共振技术检测横向弛豫时间T2，分析峰面积A2x的变化，建立水分变化动力学模型。结果表明：热泵干燥过程中，提高热风温度能够显著提高干燥速率，加快结合水、不易流动水以及自由水的迁移。干燥过程中自由水和结合水先于不易流动水发生变化，自由水含量在前90min基本保持不变，之后迅速下降，不易流动水和结合水含量均表现为先升高后降低的趋势。自由水被脱除后，不易流动水和结合水依次达到最大值，随着干燥进行不易流动水逐渐被脱除，随后结合水开始被脱除至干燥结束。马铃薯切片热泵干燥过程属于内部扩散控制，水分有效扩散系数范围为5.228×10-8～1.434×10-7m2/s，建立的干燥动力学模型决定系数均大于0.98，可用于预测马铃薯切片干燥过程中不同状态的水分迁移规律。

摘要:传统粒子群算法存在收敛精度低、搜索停滞等缺点，导致机器人路径规划精度低。为了提高路径规划的精度，对传统的粒子群算法进行改进。首先在算法运行的各阶段对惯性权重因子和加速因子同时使用三角函数的变化方式自适应调整，使算法中的参数在算法运行各阶段的配合达到最佳，提高了算法的搜索能力；其次在算法中引入鸡群算法中的母鸡更新方程和小鸡更新方程对搜索停滞的粒子进行扰动，并在引进的方程中使用全局最优解使扰动后的粒子向全局最优解靠近；最后通过函数优化和路径规划两组对比实验，验证了改进算法在问题优化时具有寻优精度高、鲁棒性好的优点。

摘要:为提高农用运输车辆路径跟踪的鲁棒稳定性，基于线性模型预测控制结合农用运输车辆特点设计了路径跟踪控制器。该方法首先将农用运输车辆的运动学模型进行离散化求解，推出误差模型作为控制器预测方程，为使农用运输车能够克服在田间行驶时的各种干扰，通过构建李雅普诺夫函数重点分析了该模型的鲁棒稳定性，得到控制周期约束条件，然后建立目标函数并引入松弛因子，最后把预测模型代入目标函数进行优化求解，重复以上过程，实现优化控制。Matlab仿真表明：当前轮转角扰动不大于15°及横向扰动不大于1.5m时，控制器可以迅速起到调节作用，使车辆快速回到参考轨迹上行驶。对应的场地试验结果表明：试验小车以2m/s的速度跟踪参考路径时，直线路段跟踪效果良好，最大横向偏差为10.57cm，均值为8.49cm；添加扰动路段的跟踪偏差较大，最大横向偏差为23.89cm,最大纵向偏差为62.53cm，但在控制器的控制作用下可以实现对路径的有效跟踪。由此可见，该控制器在速度小于等于2m/s的情况下，可以满足农用运输车辆对路径跟踪的精度与鲁棒稳定性要求。

摘要:目前功率变换器的控制方法以纯状态反馈为主，当干扰较大时一般需要通过较大的增益来抑制干扰的影响，而高增益控制器通常会影响闭环系统的动态或稳态性能。为进一步提高Buck型变换器控制系统的动态和稳态性能，提出了一种基于非奇异终端滑模控制方法和扰动观测技术的复合控制方案。首先，考虑外界干扰、系统不确定以及参数变化的影响，建立Buck型功率变换器的平均状态模型；其次，基于非奇异终端滑模控制方法，设计滑模控制器，实现Buck型变换器的基本电压调节功能；最后，利用扰动观测技术，构造非线性扰动观测器实现对扰动的观测，并将扰动观测值作为前馈与状态反馈结合形成复合控制，进一步改善了系统的性能。仿真和实验验证了所提方法的有效性。

摘要:根据基于方位特征集的并联机构拓扑结构设计理论和机构结构降耦原理，设计了一种低耦合度的3T1R运动解耦并联机构。首先，对一种耦合度κ为2的3T1R并联机构进行了结构降耦设计，得到了耦合度较低(κ1=1,κ2=0)，但自由度和末端执行件输出运动类型均保持不变的新机型；又对其进行了运动解耦性分析，表明机构具有部分运动解耦；然后，导出了机构位置正、逆解方程和雅可比矩阵；最后，基于雅可比矩阵分析了机构奇异性，并进一步对该并联机构可达工作空间和转动能力进行了分析，得到了机构无奇异工作空间区域。结果表明，降耦机构具有结构简单、无奇异工作空间形状规则、体积大，且全工作空间所有位置的转动能力一致等特点，克服了一般并联机构耦合性强、控制复杂的弱点，具有较好的工业应用前景。

摘要:为解决现有液压马达径向力不平衡造成马达易损坏的问题，基于双定子思想，设计了一种力偶型径向柱塞马达，该马达通过力偶输出转矩，输出轴的径向力平衡，不受侧向力的作用。在马达的一个壳体内形成了内、外两个马达，通过不同的配流方式可以输出3种转矩和转速。本文阐述了马达的结构特点和工作原理，分析了导轨曲线与马达转矩转速脉动的关系，通过对马达瞬时转矩的分析，得出了马达转矩转速无脉动的条件，及转矩转速脉动为零时导轨曲线的幅角分配规律。对马达样机进行了加工、实验，测试了马达在3种工作方式下的输出特性。结果表明，转矩转速脉动与进油区段柱塞的速度之和有关，若速度之和为常数，理论上无转矩转速脉动。

摘要:针对单泵控差动缸闭式系统需要补油单元及在负载方向频繁变化下运行速度波动的问题，提出了一种以液压蓄能器为低压油箱、单伺服电机驱动双定量泵的变转速双泵控差动缸闭式系统及其控制方法。分析了变转速单泵和双泵控差动缸闭式系统在四象限工况下的运行原理。在Matlab/Simulink中建立了液压挖掘机工作装置机构模型、单泵和双泵控差动缸闭式系统模型、速度开环和速度前馈加闭环的控制系统，并对所构建的双泵控差动缸模型进行了局部试验验证。以斗杆速度和铲斗空载为输入，通过仿真对单泵和双泵控缸闭式系统在挖掘机斗杆液压缸四象限工况下的控制性和效率进行了对比分析。结果表明，所提出的采用速度前馈加闭环控制的双泵控差动缸闭式系统，虽然总效率较单泵控差动缸闭式系统降低了4个百分点，但实现了差动缸流量的平衡，解决了由四象限工况造成的速度波动问题，且最大位移误差仅为4mm，系统及其控制方法对于差动缸的四象限工况运行是切实可行的。

摘要:提出了一种基于结构-整机性能映射模型的机床薄弱件结构优化方法。首先，通过机床动静态特性分析确定薄弱结构部件。其次，提出基于扩展常数自组织选取椭圆基函数（Elliptical basis function，EBF）的结构-动静态性能映射元模型建模方法：对椭圆基函数神经网络进行改进，提出基于扩展常数自组织选取的EBF建模方法，通过扩展系数的自组织选取以确定不同椭圆基函数合理的参与度与重叠性，避免所有椭圆基函数图形偏平或偏尖而影响EBF建模精度；基于改进后的椭圆基函数神经网络构建薄弱件结构-整机动静态性能映射元模型。通过实例样本数据检验得到，所构建的机床实例映射元模型计算结果与实际值之间的误差检验复相关系数均在0995以上，说明了该结构-整机性能映射元模型构建方法的正确性。在此基础上，根据上述薄弱件结构-整机动静态性能映射关系，以整机动静态性能为评价指标，以薄弱结构部件为优化对象，基于多目标优化算法，实现面向机床整机性能的薄弱件结构优化。