玉米秸秆接触物理参数测定与离散元仿真标定

为提高离散元方法模拟玉米秸秆揉碎过程的准确性,试验测定玉米秸秆与揉碎机锤片、玉米秸秆与玉米秸秆的接触参数。以径向堆积角相对误差值为评价指标,应用正交方法标定玉米秸秆离散元仿真需要输入的接触参数。结果表明:玉米秸秆与揉碎机锤片碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别设置为0.663、0.226、0.119;玉米秸秆与玉米秸秆碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别设置为0.485、0.142、0.078,此参数组合为玉米秸秆离散元仿真接触参数的最优方案,仿真结果与试验结果的相对误差为8.127%。     

海带中铬含量的激光诱导击穿光谱研究分析

以基于激光诱导击穿光谱技术对海带中铬元素进行快速定量检测为目的。采用1 064 nm的调Q纳秒级Nd:YAG激光器作为光源,用高精度光谱仪进行采集光谱。研究分析Cr元素激光诱导击穿光谱强度的时间演化特性,实验表明最佳延时时间为1.2μs。对含有不同的浓度Cr元素的海带样品进行测量,建立样品中Cr元素浓度与其激光诱导击穿光谱强度间的定标曲线,线性相关系数达到0.990 29,检测限为54.62μg/g。研究表明:激光诱导击穿光谱技术能够用于检测海带中铬元素含量,并具有实时快速无损的测量能力。     

重量测定法估测结缕草种子平衡水分的研究

结缕草种子在自然贮藏过程中,其寿命迅速下降,对其贸易流通产生了极其严重的影响。以结缕草种子为试材,采用一系列不同水分梯度的结缕草种子,利用标准方法(高温烘干法)、校正重量测定法,研究重量测定法对结缕草种子平衡水分的影响。结果表明:用高温烘干法校正重量测定法,测定结缕草种子水分变化,得到重量测定法的校正方程为:y=0.973x-0.033,相关系数R2为0.998,通过建立此方程,能够快速通过重量测定法估测出含水量在8.0%～21.5%范围内结缕草种子含水量,并且不破坏种子样品。     

机收麻山药离散元模型构建及其仿真参数标定

由于麻山药收获过程缺乏有效数值模拟,在很大程度上阻碍了麻山药收获机的设计与优化。该文测定了麻山药的密度、长度、径向尺寸、抗压、抗弯及抗剪强度,基于离散元法建立了麻山药双峰分布模型,并对黏结参数进行校核;以土壤堆积角为响应值,对沙壤土基质间的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数和表面能4个参数进行标定,建立了土壤堆积角与4个参数之间的回归模型并进行验证,标定了麻山药与钢板、沙壤土间的碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数。试验结果表明,麻山药双峰分布模型能够表征麻山药的力学特性,参数校核得到法向刚度、切向刚度、临界法向应力、临界切向应力及黏结半径分别为9.3×105 N/m、3.0×106 N/m、0.58 MPa、0.14 MPa、3.5 mm;沙壤土基质间的碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数及表面能分别为0.42、0.20、0.30、0.40 J/m3,离散元仿真试验后得到的土壤堆积角与试验结果平均误差为1.48%;麻山药与钢板之间的碰撞恢复系数、静摩擦因数及滚动摩擦因数分别为0.34、0.26、0.049,与沙壤土之间的碰撞恢复系数、静摩擦因数及滚动摩擦因数分别为0.21、0.38、0.075。研究结果可为麻山药机械化收获及产后加工等仿真试验提供一定的理论参考。     

胡麻籽粒离散元仿真参数标定与排种试验验证

为借助离散单元法优化胡麻机械化生产装备提供胡麻基本参数,该文对甘肃省普遍种植的定亚22号、陇亚10号、陇亚13号3种胡麻籽粒通过试验法测定了胡麻籽粒的基本物理参数（3个方向尺寸、质量密度、体积密度、泊松比、千粒重、含水率、弹性模量）和接触力学参数（恢复系数、静摩擦系数）;通过调整胡麻模型的滚动摩擦系数条件下形成的胡麻堆积角逼近胡麻实际堆积角方法,预测胡麻滚动摩擦系数。结果表明：定亚22号胡麻滚动摩擦系数为0.041 5、陇亚10号为0.042 5、陇亚13号为0.042 0。探讨了胡麻堆积角形成过程中滚动摩擦系数对胡麻与底板接触数量、胡麻动能和重力势能影响变化规律,结果表明：随着滚动摩擦系数的减少,胡麻与底板的接触数量增加,胡麻种群的转动动能呈先增加后减小的变化趋势;减小胡麻滚动摩擦系数,其转动动能增加。通过设计的异型窝眼轮排种仿真和大田试验可知,胡麻平均穴粒数为9.5粒,标准差为1.5粒;大田试验的平均穴粒数为9粒,标准差为1粒。仿真和试验结果的穴粒数平均值的相对误差为5.26%,基本满足西北旱区胡麻播种机械设计参数优化需求。     

Comparison of multivariate models and variable selection algorithms for rapid analysis of the chemical composition of field crops

This study evaluates the use of visible and near-infrared spectroscopy for rapid prediction of total carbon, total nitrogen, and total phosphorus concentrations in field crop samples. Two multivariate models (partial least squares regression and support vector machine regression) were compared. In addition, four spectral variable selection algorithms (competitive adaptive reweighted sampling, genetic algorithm, uninformative variable elimination, and variable importance for projection) were applied with support vector machine regression to determine the most accurate predictions. The results showed that support vector machine regression performed better than partial least squares regression for predicting the three chemical compositions. The combination of competitive adaptive reweighted sampling and support vector machine regression outperformed the other models for the predictions of total carbon and total nitrogen with high coefficients of determination of 0.91 and 0.90, respectively. For the determination of total phosphorus, the prediction accuracy of competitive adaptive reweighted sampling was comparable with the best result obtained from genetic algorithm with the coefficients of determination of 0.73 and 0.77, respectively. In conclusion, the support vector machine regression combined with competitive adaptive reweighted sampling has great potential to accurately determine the chemical composition of field crops using the visible and near-infrared spectroscopy.     

稻谷颗粒模型离散元接触参数标定与试验

EDEM与FLUENT耦合模拟稻谷清选时,稻谷颗粒参数设置的准确性直接影响仿真结果的可信度。结合稻谷颗粒堆积角的实测试验与仿真试验,标定了稻谷颗粒模型间静摩擦系数、滚动摩擦系数2个主要接触参数。设计了堆积角形成装置,该装置采用坍塌法和注入法同时形成2种堆积角,可以减小非同时形成所引起的测量误差;创建了稻谷颗粒的离散元模型,结合堆积角的实测试验与仿真试验,建立了2个主要接触参数与2种堆积角之间的二元回归方程;以稻谷颗粒2种堆积角的实测结果作为目标值,对回归方程进行数值求解,得到颗粒模型间的静摩擦系数、滚动摩擦系数分别为0.433 6、0.161 5;设计了抛洒试验对标定后的参数进行验证,抛洒长度、宽度和近抛洒端堆积角等特征参数的实测结果与仿真结果的相对误差小于5.7%,这表明颗粒的模拟运动轨迹与实际运动轨迹基本一致,所创建的稻谷颗粒离散元模型及标定得到的接触参数可以为EDEM-FLUENT耦合仿真稻谷清选过程提供参考。     

龙门式点样仪精度的研究

为了实现龙门式点样仪的高精度运动控制,采用一种消除反向误差方法,消除双输出轴电机驱动设备两侧松紧程度不同的同步带轮运动过程中,设备返回启动位置时,连接两侧运动机构的桥梁与启动时产生的夹角,提高了设备的重复定位精度;改进了一种标定方法,提高了设备的定位精度。通过基于ARM9的微控制器对是否采用上述方法进行对比实验,利用激光跟踪仪测量了设备的重复定位精度以及定位精度。实验结果表明:未采用上述方法,设备重复定位精度为0.09 mm,定位精度为0.07 mm。采用上述方法,设备的重复定位精度可达0.01 mm,定位精度可达0.03 mm。     

一种车载双目视觉系统的标定

为了在线感知汽车行驶前方道路,搭建车载双目视觉系统,从不同拍摄位置和角度获取多组标定板图像。利用传统标定方法,在MATLAB应用程序Stereo Camera Calibrator工具箱中对图像进行校准及合理性验证,最终得到左右两个相机需要标定的内参数和外参数。标定结果将为视觉系统在车辆环境感知方面的研究奠定基础。     

基于ARCGIS的土壤空间数据校正辅助软件的设计与实现

本文针对目前土壤普查项目中土壤空间数据校正难问题,运用ARCGIS中的VBA语言,设计了数据校正辅助系统,系统除了能自动将测土数据导入成矢量文件外,还结合1：5万县级乡镇行政图标出所有空间位置有问题的观测点,达到数据校正的目的。该系统是在ARCGIS中实现的,操作简单,扩展性能强,不需要太多的GIS专业知识,是农业技术人员土壤普查数据研究中进行空间数据校正的好帮手。