基于MPC的插秧机路径跟踪控制算法研究

针对国内自动驾驶插秧机路径跟踪精度不高的现象，提出一种基于线性时变模型预测控制的路径跟踪方法。将建立的非线性插秧机运动学模型进行线性化和离散化处理，并基于此模型进行模型预测路径跟踪控制；建立以控制增量为状态量的目标函数；考虑系统控制量和控制增量的约束条件，将目标函数求解转为带约束的二次规划问题；采用内点法进行求解，将所得控制序列第一个元素作用于系统，并且不断重复以上过程实现最优控制。在MATLAB/Simulink环境下，搭建上述模型预测控制器系统仿真，并与路径跟踪效果良好的Stanley控制算法对比，结果表明，上述模型预测控制器优于Stanley控制算法。采用卫星信号接收机、电动方向盘和转角传感器，改造井关PZ60型插秧机，搭建插秧机自动驾驶试验平台，进行田间试验，试验结果表明，基于线性时变模型预测控制器能够使自动驾驶插秧机车速1 m/s时，有效进行路径跟踪，直线段跟踪误差最大2.02 cm，满足插秧机自动驾驶路径跟踪精度要求。     

基于改进Mask R-CNN的苹果园害虫识别方法

针对基础卷积神经网络识别苹果园害虫易受背景干扰及重要特征表达能力不强问题，提出一种基于改进Mask R-CNN的苹果园害虫识别方法。首先，基于Haar特征方法对多点采集得到的苹果园害虫图像进行迭代初分割，提取害虫单体图像样本，并对该样本进行多途径扩增，得到用于深度学习的扩增样本数据集。其次，对Mask R-CNN中的特征提取网络进行优化，采用嵌入注意力机制模块CBAM的ResNeXt网络作为改进模型的Backbone,增加模型对害虫空间及语义信息的提取，有效避免背景对模型性能的影响；同时引入Boundary损失函数，避免害虫掩膜边缘缺失及定位不准确问题。最后，以原始Mask R-CNN模型作为对照模型，平均精度均值作为评价指标进行试验。结果表明，改进Mask R-CNN模型平均精度均值达到96.52%,相比于原始Mask R-CNN模型，提高4.21个百分点，改进Mask R-CNN可精准有效识别苹果园害虫，为苹果园病虫害绿色防控提供技术支持。     

面向设计重用的三维CAD模型局部结构检索方法

为了更好地实现面向设计领域的三维CAD模型设计信息的有效重用,提出了一种融合语义的三维CAD模型局部结构检索方法。首先以设计特征作为设计语义信息的基础载体,对三维CAD模型进行结构化表征,并用特征属性邻接图来表示;然后设计能够捕捉不同层次信息的特征描述子,构建融合语义的特征相似性评价模型;最后采用子图同构算法计算查询局部结构与模型库中零件的特征属性邻接图的特征匹配对,以此计算相匹配局部结构的相似度。实验结果表明,该方法能够较好地实现融合语义的三维CAD模型局部结构检索,可以有效地支持面向农机设计领域的三维CAD模型设计信息的重用。基于检索的设计重用方法可为农机装备数字化设计中各类成果的有效重用提供多粒度、精确化和智能化的方法。     

烟草打顶抑芽机无线控制系统设计与试验

为改进现有智能烟草打顶机数据传输和烟草打顶高度精准识别不足等问题,增强检测算法的实用性和鲁棒性,设计了烟草打顶抑芽机无线控制系统。首先利用无线路由系统进行图像采集;然后采用MSRCR算法对图像进行预处理,消除光照对烟草高度识别的影响;再通过同心圆摄像机标定算法对烟花进行定位,确定打顶高度;最后通过单片机控制步进电动机和电磁阀分别进行打顶作业和抑芽剂的喷施。试验结果表明:该高度检测算法在静态试验下烟花识别率达到98.5%,摄像机标定精确度达96%,打顶准确率达95%。打顶准确率高,抑芽剂喷施精准,系统运行稳定可靠,满足烟草打顶的农艺要求。     

旋筒供料锤式饲草粉碎机设计与试验

针对我国养殖业缺乏高效饲草粉碎机的问题，设计了一种旋筒供料锤式饲草粉碎机，建立了粉碎和旋转作业的理论模型，对锤片尺寸形状、回转半径、粉碎转速、抛送距离、输送能力、供料转速和粉碎长度等关键参数进行了设计与计算，采用EDEM对粉碎羊草的转速、锤片数量、动定刀间隙和出料口仰角等关键因素进行了仿真分析。分析表明随着粉碎转速增高、锤片数量增加和动定刀间隙减小，颗粒尺寸均减小，粉碎扭矩先减小后增大，羊草抛送距离先增大后减小。随着出料口仰角的增大，羊草抛送距离先增大后减小。仿真得到的羊草最佳粉碎条件为粉碎转速1500r/min、锤片数量24把、动定刀间隙22mm和出料口仰角20°。取羊草进行粉碎试验，试验结果与仿真分析基本一致。当旋筒转速为8r/min时，成捆压实羊草的粉碎效率为25m3/h，单人作业效率是铡草机的12倍，单机作业效率是铡草机的3倍。粉碎羊草破壁率大于90%，搓揉效果良好。粉碎羊草直径为0.1~1.2mm，平均直径为0.65mm。粉碎羊草长度为16~157mm，平均长度为47mm，抛送距离为11m。粉碎后的羊草饲喂效果较好，达到了设计目标。     

大豆蛋白及百粒重 QTL 研究进展

大豆在我国有悠久的种植历史，是重要的粮油作物。传统的大豆育种方法耗时长，随着分子遗传学的不断发展以及分子标记技术的不断改进，分子标记辅助育种为加快育种进程提供新的思路。综述了 QTL 在农作物研究中的应用、不同大豆QTL 定位方法的优点与不足、大豆 QTL 作图群体的不断探索与应用以及不同作图群体的优缺点、大豆重要的品质蛋白和产量性状百粒重 QTL 的研究进展以及应用现状，并且对 QTL 定位技术以及研究存在的不完善之处进行讨论与展望，为未来更加深入的研究提供参考。     

大豆绥农10号的亲本谱系分析与育种利用

绥农10号是以绥农4号为母本，铁7518为父本，经有性杂交育成的优良品种，具有高产优质、抗病、适应性好等突出特点，深受农民的欢迎。为明确绥农10号在改良创新过程中作为重要亲本的作用，本研究追溯品种亲本系谱来源，分析亲本系谱组成与遗传贡献率。结果表明：绥农10号的细胞质传递过程为四粒黄→黄宝珠→满仓金→绥农3号→绥农4号→绥农10号。绥农10号的细胞核来源较为广泛，为拓宽遗传基础奠定了基础，主要来源于四粒黄、金元、小粒黄、白眉、克山四粒荚、东农育成品系、小金黄、铁荚四粒黄、嘟噜豆、熊岳小粒黄等祖先亲本，其细胞核遗传贡献率分别为8.60%、5.47%、15.63%、4.69%、6.25%、3.13%、6.25%、6.25%和6.25%。以绥农10号作为种质资源直接或间接育成品种51个，其中作为母本育成品种22个，作为父本育成品种8个，间接利用育成品种21个。由此可见绥农10号既是优良品种又是大豆种质改良创新的重要优异资源。