航空植保自动计量系统的设计与开发

航空植保自动计量系统为监督、规范农业航空植保市场提供了有力保障。系统包括机载终端、数据管理及服务平台,通过监测多个指标来确保数据获取的准确性;开发了数据库访问中间件,提高了系统的可扩展性和可靠性;采用多指标约束的架次面积统计方法,提高了统计结果的真实性与可靠性;采用了缓存机制提高了系统的访问速度与稳定性;采用本地存储、云存储结合的方式确保数据的可靠性。试验结果表明:系统计量结果与实际数据误差在可控范围内。2015年,系统在全国多个省市进行了示范性应用,监管植保作业面积7.3万hm2多,作业里程2万km多,起落架次2 158次,系统稳定性高,统计结果较为准确,软件操作简单、明了,具有较大的推广价值。     

番茄声发射信号功率谱特征分析

采用番茄品种"佳丽14"为试材,采集盆栽番茄声发射信号进行短时傅里叶变换与频谱分析,获取番茄在水分亏缺条件下声发射信号、土壤含水率及光合特征的连续变化规律及相互关系。依据土壤含水率变化将试验过程划分为DAY1、DAY2、DAY3和DAY4共4个阶段。试验结果表明,番茄声发射信号发生频次呈现出规律性,高峰期发生时间为每天10:00—16:00,幅值分布在40~60 d B;番茄声发射信号的主频和中心频率分布于250~375 k Hz,随着土壤含水率的降低,其主频与中心频率无显著变化;DAY1的第1共振峰频率分布在0~125 k Hz,第2共振峰、第3共振峰位于250~375 k Hz,DAY2、DAY3和DAY4的第1、第2、第3共振峰均分布在250~375 k Hz;从共振峰幅值上看,DAY1的排列顺序为第3、第2、第1共振峰;DAY2和DAY4的次序与之相反。番茄叶片净光合速率变化呈现单峰曲线,在中午12:00出现峰值,番茄的胞间CO2浓度呈现先增后减的变化趋势。综合分析番茄声发射信号、土壤含水率和光合特征参数变化可知,番茄灌溉初期与灌水后期的声发射信号共振峰频率、幅值的变化规律不同,其与水分亏缺程度密切相关,与番茄净光合速率、胞间CO2浓度和光合作用具有相关性。通过番茄声发射信号功率谱特征分析可为番茄声发射特性研究提供一种分析方法。     

瓜类砧木子叶压苗块气流场特性分析与试验

为解决现有嫁接机子叶定位机构缺乏柔性仿形设计,人工压苗容易造成叶柄劈裂或子叶破损,影响嫁接苗成活。首先测定瓜类嫁接常用砧木——白籽南瓜苗的外部形态几何参数和子叶压缩特性,子叶破裂点压力为1 616 Pa。设计一种正压气流压苗的砧木上苗定位机构,利用取点拟合法获得白籽南瓜苗子叶展开曲线轨迹方程,用于压苗块和定位块作业面的仿形设计。利用CFD构建压苗块气流场仿真模型,分析进口流速、吹气距离对子叶压苗特性的影响,以吹气孔直径A和深度B、进口流速C为影响因素,进行三因素三水平正交仿真试验,分析得出压苗块压力出口的平均压力影响显著性次序为R_A>R_C>R_B,压苗块影响因素最优组合为A_1B_2C_2。子叶压苗试验结果表明,压苗块吹气孔直径1 mm、孔深2 mm、进口流速20 m/s、吹气距离30 mm工况条件下,子叶压苗成功率为98.67%,无伤苗现象,表明砧木上苗定位机构设计可行,作业参数选择合理,压苗块和吸附块作业面仿形设计对子叶具有柔性保护作用。     

电动转笼二次残差补偿雾化模型建立与试验

为解决航空施药作业时雾滴粒径变量精细控制的难题，采用二次回归正交试验与机器学习相结合的方法建立了二次残差补偿雾滴粒径模型。在以Aerial-E型电动转笼雾化器为控制对象的雾化试验平台上进行了二次回归正交试验，分析了雾滴粒径与风速、施药流速、雾化器转速之间的相关性，建立了雾滴粒径模型；为了提高雾滴粒径模型预测精度，添加补偿因子建立了第1次优化雾滴粒径补偿模型；利用机器学习构建了第2次残差预测模型，将第2次残差预测模型与第1次优化雾滴粒径补偿模型线性叠加，得到了二次残差补偿雾滴粒径模型。为验证二次残差补偿雾滴粒径模型的有效性，进行了模型验证试验与对比试验，试验结果表明，二次残差补偿雾滴粒径模型预测偏差绝对值最大为10.78%，其预测值与测量值的决定系数R2为0.95，比无补偿雾滴粒径模型提高了0.06，比第1次优化雾滴粒径补偿模型提高了0.05。将二次残差补偿雾滴粒径模型进行了等效变形，得到了电动转笼二次残差补偿雾化模型，基于该模型设计了电动转笼雾化系统，并进行了系统应用试验，结果表明，该系统雾滴粒径设定值与测量值的决定系数R2为0.94，雾滴相对分布跨度均小于1.6，实现了在恒定风速、施药流速条件下雾滴粒径的控制。本研究结果可实现航空施药作业时雾滴粒径变量精细控制。     

国外蔬菜嫁接机器人研究动态

蔬菜嫁接机器人是工厂化育苗发展的迫切需要和必然趋势,被公认为是能够最先投入实际生产应用的设施园艺机器人。本文概述了国外蔬菜嫁接机器人的研究动态和应用现状,通过分析不同类型嫁接机器人的技术特点、工作原理和性能参数,总结了国外嫁接机器人的应用难点和制约因素,分析了嫁接机器人未来的发展方向,为中国育苗企业和研发机构开发和使用嫁接机器人提供技术参考和借鉴思路。     

乳铁蛋白的研究现状与进展

乳铁蛋白是乳汁中一种重要的非血红素铁结合蛋白,通常用作各种食物的营养补充剂。基于乳铁蛋白的生物学结构和生理功能,阐述了乳铁蛋白在化妆品、食品、医疗等领域的应用,并展望了乳铁蛋白在其他领域的应用前景。     

基于编码点阵结构光的苹果果梗/花萼在线识别

为解决苹果机器视觉自动分级时果梗/花萼识别的难题,提出一种基于位置变化的点阵结构光编码方法,并用于苹果果梗/花萼的在线检测。通过分析投射在物体和参考平面上光斑的成像规律,提出将光斑的位置变化作为编码基元;在二元域中,利用编码基元生成M阵列,将其作为近红外点阵结构光的编码模式;通过分析匹配后的差值矩阵,识别果梗/花萼的位置。在线实验结果表明:该方法可以有效地实现果梗/花萼的在线识别,在满足实时性要求前提下,平均识别正确率可达到93.17%。     

汽车AMT自动离合器的局部线性化模糊滑模控制

由于受离合器的非线性动态特性、外部扰动以及参数时变等因素的影响，实现自动离合器的精确接合过程控制非常困难。采用局部线性化模糊滑模控制器（RWLFSMC）实现对无刷直流电动机驱动的自动离合器位置控制，RWLFSMC采用局部线性化技术来减少模糊规则数，同时设计缩放因子调整器来调整输出增益，保证控制器的实时性和有效性。数值模拟结果表明，与传统的模糊滑模控制器（FSMC）相比，RWLFSMC具有良好的轨迹追踪性能，此外对外部扰动、时延、参数时变等具有较高的鲁棒性。     

基于卷积型小波包变换的信号降噪研究

提出了一种基于卷积型小波包变换的多尺度降噪方法。采用卷积型小波包变换,克服了传统小波包变换数据点数随分解尺度的增加而呈指数减小的问题;改进了噪声方差估计方法,较好地保留了信号的主要细节;采用了新的阈值函数,其表达式简单易于计算,同Donoho软阈值函数具有相同的连续性,且克服了软阈值函数中估计小波系数与分解小波系数之间存在着恒定偏差的问题。仿真结果表明,新的降噪方法有效抑制了在信号奇异点附近产生的Pseudo-Gibbs现象,在降噪精度上优于传统的小波包降噪方法。     

植保无人机施药沉积飘移监测系统设计与应用

为提升植保无人机施药沉积飘移监测智能化水平,研发植保无人机施药沉积飘移监测系统,该系统机载监测终端实时获取药械状态参数、植保无人机状态参数及位置参数,通过数据处理服务系统将其发送至平台软件,基于作业参数利用沉积飘移预测模型实时监测药液沉积区域及飘移范围。该系统同时具有作业面积计量、飞行轨迹回溯、作业质量空间分析等功能。2015年4月于山东省威海市文登区泽头镇眠虎岭区域对该系统进行性能测试,植保无人机规划靶区作业面积为433 hm²,最终监测作业面积为405 hm²,施药覆盖率为93.5%;施药过程中实时监测沉积区域和飘移范围,受环境侧风影响,药液最大飘移距离可达40 m,系统整体达到预期设计要求。截至目前该系统已在山东、安徽、江苏、云南、河南、浙江、天津等多个省市应用。