基于神经网络的风力辅助提水系统自适应PID解耦控制

针对风力机和离心水泵的特点,该文设计了一种风力辅助提水机结构及其控制策略。由于该设备需要解决最大可能地利用风能和风力机与柴油机之间的功率平衡问题,因此,该系统是一个时变的2输入2输出耦合系统。根据解耦和神经网络的思想,采用2个回归神经网络（DRNN）在线调整2个PID控制器的参数,一个神经元解耦补偿器完成系统的解耦,实现了不依赖于对象模型的自适应PID解耦控制。计算机仿真结果验证了该控制策略的可行性,为进一步研究奠定了基础。     

混合动力拖拉机动力耦合装置的研制

近年来,农用车辆特别是拖拉机对环境和资源造成的压力逐年增大,开展节能环保拖拉机特别是混合动力拖拉机的研发已成为迫在眉睫的重要课题,而动力耦合装置是混合动力拖拉机的核心。该文根据拖拉机工作特性和传动特性要求,对混合动力拖拉机动力耦合装置传动比、特征参数和齿数匹配等进行了设计。根据传动载荷需求和制造工艺要求进行了结构设计和强度校核,研制了适用于并联式混合动力拖拉机的动力耦合装置。在自行搭建的混合动力拖拉机试验台上对该耦合装置进行了测试。试验结果表明,该装置能够满足拖拉机工作状态下的工作特性要求,输出端转速对动力源的转速变化很敏感,实时变化性能优,而输出端转矩对动力源转速变化不敏感。该耦合装置的研制为混合动力拖拉机的研发提供了基础。     

pH值与温度智能控制系统在生物肥发酵中的应用

发展生物肥是实施农业可持续发展战略的重要举措。发酵是生物肥生产的关键工序。但目前绝大部分企业仍使用简单仪表检测,人工操作,波动大,质量不稳定。为此山东省科学院生物研究所研制了SBA-P1发酵在线pH值与温度智能控制系统。在山东百奥公司生物肥发酵使用过程中,通过该系统分析pH值的变化曲线,研究发酵规律,控制发酵周期,及时处理异常发酵;同时温度实现自动控制,为菌种的生长繁殖提供了稳定适宜的生长环境,提高了菌种的生长繁殖速度,缩短了发酵周期。因此,非常适合在生物肥生产企业中应用。     

外加电压改善微生物电解池内稻秸同步酶解发酵产氢性能

该文以稻草秸秆等为原料研究了微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)内外加电压(0、0.4、0.6、0.8、1.0 V)对木质纤维素同步酶解发酵产氢特性的影响,得到MEC利用木质纤维素产氢的最优电压,实现可再生资源综合利用与清洁能源开发的双重目的。试验结果表明,MEC的产氢速率、产氢得率、基质消减量及总能量得率皆呈逐渐增加的趋势,但相对电能消耗的能量得率则呈逐渐下降的趋势。当外加电压为0.4 V时,得到试验条件下最大的相对电能消耗的能量得率(377.59%),当外加电压为1 V时获得最大的氢气产量为44.8 m L和总能量得率2.84%;在发酵产氢过程中,阳极室p H值呈先逐渐下降后略上升的趋势,有机酸分析测试表明,在MEC内的发酵产氢为丁酸发酵型。本研究对探索MEC内木质纤维素原料的同步酶解发酵产氢,提高纤维素基质酶解糖化和发酵产氢效率具有一定的指导意义。     

采用交叉补偿解耦的乌龙茶自动烘焙机温湿度模糊控制

清香型乌龙茶烘焙机温湿度控制存在严重交叉耦合及大滞后特性,其模型参数不确定,难以获取精确的温湿度控制精度。利用模糊推理合成规则,提出了一种有效的交叉解耦手段,获取较精确的温湿度控制结果,较好解决了控制对象的交叉耦合和滞后问题。MATLAB(matrix laboratory)软件仿真结果表明该方法响应速度快,控制精度高、超调量小,无需建立精确的系统模型,能够满足茶叶烘焙机温湿度精密控制的要求。实际运行表明,温湿度误差可控制在理想的精度范围,温度控制误差不大于1℃,相对湿度误差不大于2.5%。     

多功能水耕栽培装置营养液自控系统的研制及应用效果(简报)

多功能水耕栽培系统由栽培床、封闭式循环供液系统、液温调控、增氧设施以及营养液自动检测与控制系统组成。经过半年运行试验结果表明:该系统可提高水耕栽培床的封闭性能,实现了对溶解氧的自动检测与控制和营养液数据的自动采集和自动控制功能。该系统解决了传统开放式水耕栽培装置营养液利用率低、控制水平差、污染严重、水资源浪费大等缺点,可有效提高产品的产量和品质。     

基于组态软件和模糊控制的分娩母猪舍环境监控系统

为解决北方寒冷地区分娩母猪对猪舍环境的要求,该文研究了一种舍内环境监测和控制系统。该系统综合考虑舍内温度、湿度、氨气浓度及其相互影响,利用组态软件、模糊控制技术和解耦控制技术,通过机械通风系统和热水采暖系统实现了舍内环境的智能控制。试验结果表明该系统可行且实用,在保证舍内所需温度基本恒定的条件下（舍内温度控制的最大相对误差为5.5%）,也能使舍内相对湿度和氨气浓度保持在适宜范围内。     

平板式光生物反应器中钝顶螺旋藻高密度培养的工艺优化

螺旋藻作为保健食品或食品添加剂被广泛的人工培养并被制成片状和粉状广泛应用.生物反应器是一个进行涉及到生物或生物活性物质生产的容器.用光生物反应器高密度培养微藻也成为国内外研发的热点.中国养殖的螺旋藻主要为钝顶螺旋藻(Spirulina platensis).本研究中,以钝顶螺旋藻为试材,用三角瓶和平板式光生物反应器培养,并设计不同的培养条件(添加不同浓度的葡萄糖和抗氧化剂,设置不同通气模式和光照条件),探讨其培养工艺参数的优化.结果显示,在三角瓶中,分别适当添加葡萄糖、Na2S2O3和Na2SO3,均可显著提高钝顶螺旋藻的生物量,其最适浓度分别为3、3和2 g/L;光反应器培养下,随着通气处理强度的上升,藻生物量显著增加;而逐步增大通气强度的处理下,藻生物量促进效果则更为明显;单面光源(4 500 lx)培养下的藻生物量要显著高于双面光源(9 000 lx)培养的,但是先单面光源培养,在微藻进入对数期生长时,转变为双面光源培养,其培养产量更高.进一步研究表明,与Na2S2O3相比,Na2SO3与葡萄糖组合效果更好,进一步对各条件优化显示,在葡萄糖浓度4 g/L和Na2SO3浓度3g/L时,藻生物量达到最大值.上述研究表明,添加葡萄糖、Na2SO3、逐步增加通气强度的模式、先单面光源后双面光源培养的光照模式可明显促进钝顶螺旋藻的产量,综合优化的培养条件下,该藻体的平均生长速率和生物量可高达0.85 gDW/(L·d)和10.02 gDW/L.本生物反应器还具有动力消耗小、占地面积小、造价相对便宜、清洗方便、结构简单和容易在室内扩大规模培养等优点.本研究为扩大螺旋藻的培养规模提供了理论依据和技术方法.     

膨化食品质量的智能控制方法

质量控制一直是制约我国食品生产发展的主要问题之一,文章研究了用神经网络模式识别器来识别统计质量控制中的典型模式。进行了计算机模拟和实验。本研究展示了在食品质量控制过程中,应用计算机视觉系统和神经网络技术的潜在优势。性能评价的结果说明,误差逆向传播神经网络算法是一种行之有效的质量模式识别的工具,这项智能模式识别技术可以成功地应用在食品加工过程中。     

基于智能检测的发酵过程测控系统集成及应用

发酵测控系统是发酵过程参数智能检测与优化调控的基础,直接影响着发酵过程的控制性能。该文针对L-乳酸发酵过程的智能检测,提出了一种基于智能检测的发酵过程测控系统集成方法,给出了系统的体系结构及实现方法,集成了基于虚拟仪器技术的PXI总线发酵过程智能测控系统,给出了系统的软、硬件设计。该系统通过建立软测量模型,有效地实现了发酵过程不易测量参量的在线估计与控制,为发酵过程提供了一种新的测控系统。试验研究表明,将该系统应用到L-乳酸发酵过程中,通过在线估计葡萄糖液消耗量,实现了L-乳酸发酵过程补料优化控制,乳酸产量提高23%,提高了发酵产物得率。     

一种堆肥自动控制系统软件的设计与模拟运行效果

采用Microsoft Visual Basic语言，结合Microsoft Access &Excel开发了一种堆肥自动控制系统软件(Temperature-Oxygen-Time，TOT)。软件可实现基于温度、排出气体含氧量和时间三因素对堆肥通风系统进行反馈式控制，最高报警温度、排出气体最低含氧量和阶段划分温度等均可自定义设置，堆肥温度、排出气体含氧量和pH值均可实时监测。系统每10 s刷新显示一次监测结果，每1h自动保存当前采集数据，利用Excel从数据库中读取数据方便对分析结果。模拟运行结果表明，软件能按照预定的要求控制风机开关，能正确计算和记录各个阶段和风机的运行时间，能有效地显示和保存数据。结合Excel，还能快捷地读取温度和含氧量的变化的数据、绘制其变化曲线。     

一种堆肥自动控制系统软件的设计与模拟运行效果

采用Microsoft Visual Basic语肓,结合Microsoft Access 8L Excel开发了一种堆肥自动控制系统软件(Temperature -Oxygen-Time,TOT)。软件可实现基于温度、排出气体含氧量和时间三因素对堆肥通风系统进行反馈式控制,最高报警温度、排出气体最低含氧量和阶段划分温度等均可自定义设置,堆肥温度、排出气体含氧量和pH值均可实时监测。系统每10 s刷新显示一次监测结果,每1h自动保存当前采集数据,利用Excel从数据库中读取数据方便对分析结果。模拟运行结果表明,软件能按照预定的要求控制风机开关,能正确计算和记录各个阶段和风机的运行时间,能有效地显示和保存数据。结合Excel,还能快捷地读取温度和含氧量的变化的数据、绘制其变化曲线。     

马铃薯精密播种机智能控制系统设计

针对现有马铃薯播种机播种株距控制精准度不高、易产生重种漏种等问题,研发了一种由主控制模块、检测模块、株距控制模块和振动强度控制模块等7个模块组成的马铃薯精密播种机智能控制系统,采用液压马达控制薯种输送带运转,步进电机控制薯种输送带的振动强度,实现了播种株距和重种漏种率的自动控制.试验结果表明,播种速度相同时,实际播种株距相对于设定播种株距的平均偏差依次增大,播种速度越高实际播种株距的稳定性越差;薯种输送带振动强度越强,重种率越低,漏种率越高,各因素对重种漏种率影响的主次顺序为:薯种输送带振动强度＞播种速度＞薯种质量,且薯种输送带振动强度对重种率、薯种输送带振动强度和播种速度对漏种率有显著影响;较佳的播种作业参数为:薯种输送带振动强度为Ⅱ级(即轻微振动时)、播种速度为1.16 m/s及薯种质量为35 g.经2～3个周期即可调整到允许范围内,且稳定性好.因此,完全能够满足种植户的实际播种作业要求,为智能控制马铃薯精密播种装备的后续研发提供参考.     

基于温度-时间的好氧堆肥通风控制系统的设计与运行效果

通风控制是强制通风静态好氧堆肥系统的技术关键。本研究开发了基于温度-时间的工业控制计算机好氧堆肥通风控制系统(TTime)，并实现了软硬件的配套。该文详细阐述了系统的设计思路、研究方法、功能和实现过程。运行试验表明，系统运行稳定、可靠，能保证堆肥过程的顺利进行，同时，加强了畜禽场废弃物堆肥过程的在线监控，降低了堆肥系统的运行费用，适合在大中型畜禽场推广应用。     

种鹅舍环境智能监控系统的研制和试验

针对种鹅反季节繁殖生产中硬件设备功能低下、难以实施舍内环境操作的适时精细调控、难以获取记录舍内环境数据进行问题溯源等问题,提出一种专门应用于种鹅反季节繁殖生产舍的环境智能监控系统。该系统通过BP神经网络建立温湿度智能调控模型,取代人工手动操作以满足舍内环境要求。通过GPRS模块无线传输舍内环境参数,并利用其GSM功能通过移动终端远程控制风机、照明、水泵等设备。以EXT、Hibernate和Spring为基本框架技术,构建了轻量级、强壮的多级缓存的J2EE企业级Web应用程序,实现鹅舍环境参数的远程监控,并与现有商用人工控制器进行了现场试验和性能对比。试验结果表明:该智能监控系统长期运行稳定、可靠,能够满足鹅反季节繁殖对光照和温湿度的环境调控要求。与人工粗略控制、上海梵龙的畜禽控制器相比,控制精度分别提高5.49%和2.83%。在夏季风机湿帘负压通风降温时测定的舍内温度相对于设定值的均方根误差分别为0.202、0.494、0.372℃,相对湿度相对于设定值的均方根误差分别为1.745%、3.166%、2.621%,控制效果显著优于人工粗略控制和现有控制器(P0.05)。在精准的光照调控下,种鹅均能按预期的时间开产,并在高峰期长期维持产蛋率35%~45%,表现出稳定、良好的产蛋性能。     

基于ZigBee技术的温室无线智能控制终端开发

针对温室农业控制的需要,开发了温室无线智能控制终端。该系统基于ZigBee无线网络,以Jennic公司生产的ZigBee无线微型控制器JN5139-M01模块为核心,整个无线传感器网络由无线生理生态监测节点、ZigBee温室无线智能控制终端和智能语音模块组成。无线传感器节点分布于温室的各个测量点执行各数据的采集、预处理和无线发送等工作,温室无线智能控制终端负责处理所有无线传感器节点采集的数据信息。智能语音模块能够根据采集到的信息及时提供生产指导建议。温室无线智能控制终端实现了对温室环境因子（土壤温度、叶片温度,光照、茎秆生长、土壤水分等）的数据采集和有效控制。通过试验验证,该系统运行稳定,并且操作简单,使用方便。     

不同增氧方式对精养池塘溶氧的影响

当前对于在精养池塘中如何配制和合理使用不同机械增氧方式缺乏系统的比较研究。该文为了探讨高温季节晴好天气不同机械增氧方式对池塘溶氧全天调控的影响,试验设计如下：于夏天高温季节集中对精养池塘应用3种不同增氧方式,在晴好天气的白天和夜间进行增氧效果试验。结果发现：无论增氧机开启与否,池塘的溶氧都存在明显的昼夜起伏,且在午后出现峰值。增氧机的开启增强了上下水层交换,削减了氧差,减少了上层溶氧的逸出损失,提升了下层水体的低溶氧水平。池塘上层溶氧起伏程度大于下层,下层溶氧变化滞后于上层（下层溶氧出现峰值落后于上层约2～5 h）,且这种滞后性为增氧机运行所削弱。夜间增氧能向池塘补充溶氧,但仍不足以弥补鱼类和浮游生物的代谢、微生物的生长及有机物的氧化分解造成的溶氧损耗。单从机械增氧能力来看,叶轮式＞微孔式＞耕水机。综合分析节能和增氧效果,在精养池塘养殖环境下,白天开机增氧选择耕水机较为合适,而夜间应急增氧选择叶轮式更可取。试验通过对不同机械增氧方式增氧效果和能耗的系统比较,为合理选择和使用增氧方式提供了一定的参考价值。