基于遗传算法的穴盘苗自动移钵路径优化

设施农业钵苗培育中,穴盘里不健康钵苗剔除后进行补种作业是一个重要环节.自动移钵路径是指末端执行器自原点出发,从移栽穴盘中逐一抓取健康钵苗补种到目的穴盘,直到完成回到出发点.该移钵路径问题与旅行商问题(TSP)具相似性,目标函数均为总路径长度,但其约束条件也具有特殊性.基于遗传算法提出了一套适合求解移钵路径优化问题的模型算法,并对算法的有效性进行了典型算例分析.模拟结果表明该算法得到的优化路径长度较常规采用的固定顺序路径长度要优,移栽完50株钵苗优化幅度8.5％以上,路径缩短3.7m以上,平均运算时间0.65 s.算法使得移钵路径得到了优化,且满足移钵机器人实时性要求,移栽效率进一步得到了提高.     

残茬覆盖地表空气动力学粗糙度变化规律

利用移动式风蚀风洞对燕麦留茬覆盖农田空气动力学粗糙度进行了测试与分析.结果表明,空气动力学粗糙度在给定风速下随残茬覆盖宽度增大而增大,下风向地表风速较上风向风速有所降低;当残茬覆盖宽度达到5 m后,地表的空气动力学粗糙度出现一个极值,此后随覆盖宽度的继续增加,其空气动力学粗糙度增幅微弱;空气动力学粗糙度随着摩阻风速的增大而增大,其增幅大于摩阻风速的增幅,说明宽度适宜的残茬覆盖地表能消弱侵蚀力,在空气动力学粗糙度和摩阻风速两因素中,空气动力学粗糙度的变化对侵蚀力的影响更显著.     

基于有限差分法的日光温室地温二维模拟

为定量分析日光温室土壤热传导过程,合理设置地温提高措施,采用有限差分法构建了日光温室非稳态二维地温模拟模型,并在西北地区日光温室内对该模型进行了试验验证.结果表明:模型能较好模拟冬季日光温室内多层地温,模拟值和实测值之间平均绝对误差为1.3℃、相对误差为9.5％、均方根误差为1.5℃.     

Delta并联机构正向运动学标定方法研究

为提高Delta操纵机构位置测量精度,提出了一种离线参数辨识标定方法.根据机构结构和运动学模型,对影响操作端精度的各项误差源进行分析,建立了含误差参数的正向运动学模型;通过分析各项误差源对操作端位置误差的影响,发现12项装配误差对操作端的位置影响较大,提出对运动学模型中的装配误差进行参数辨析,以此修正正向运动学模型;试验结果表明,标定后的Delta机构提高了位置重复测量精度.     

高压齿轮泵过渡区阻尼结构参数化

通过研究过渡区压力变化与侧板阻尼结构之间的关系,提出浮动侧板阻尼结构的参数化研究方法.以某高压齿轮泵为模型,对齿轮泵过渡区流场进行解析,并基于响应面方法建立过渡区压力变化的近似模型,在保证齿轮泵容积效率的前提下,以降低侧板过渡区突变为优化目标,对侧板高压油槽阻尼结构进行优化设计,结果表明过渡区压力突变由10.162 MPa降至3.670 MPa.     

土壤大孔隙对坡面溶质流失的影响

以室内实验槽为平台,利用人工模拟降雨实验,研究了大孔隙对坡面Br-流失的影响.研究结果表明,大孔隙坡面的地面径流中Br-流失总量和平均流失速率均较无大孔隙坡面小.将大孔隙特征尺度、降雨强度、降雨历时、坡度和离子吸附系数作为模型的输入,坡面溶质累积流失量作为模型输出,建立了基于模糊神经网络的坡面溶质流失模型.并以160组实测数据为基础,对模型进行了仿真验证.仿真结果显示,坡面累积溶质流失量模拟仿真输出与实验测量输出基本一致,所建系统模型是有效的.     

基于组合核函数的籼稻重度不宜存检测模型

为给籼稻储存品质的判定提供一种快速无损检测手段,对80份重度不宜存籼稻和80份非重度不宜存籼稻的近红外反射光谱进行了实验研究。根据训练样本非线性可分的特点,选择支持向量机方法建立定性模型。在对不同核函数的特性进行分析和研究的基础上,定义了一种新的核函数——组合核函数。该组合核函数是多项式核函数与径向基核函数的线性组合,将两者各自的特点融合在一起兼具内推和外推性能。实验结果表明,以这两种函数的线性组合作为核函数且调节因子为0.7时,所建立的模型综合性能最好。所建模型的训练集正确识别率为97.21%,测试集正确识别率为93.25%。     

亚麻胶-琼脂混合凝胶体系物理和流变性质

研究了亚麻胶-琼脂混合凝胶体系物理性质和流变性质,通过透光性和持水性,研究了亚麻胶含量对亚麻胶-琼脂混合凝胶体系物理性质的影响。利用温度扫描、频率扫描试验研究了亚麻胶对混合凝胶体系凝胶温度、融化温度及凝胶强度等流变特性的影响。频率扫描试验得到亚麻胶-琼脂混合凝胶体系的储能模量符合幂律模型。     

禽蛋大小头自动定向排列中轴向运动机理研究

为了探讨禽蛋大小头自动定向排列关键技术的设计计算方法,对禽蛋在输送支撑辊子上的轴向运动进行了动力学和运动规律分析及机理研究,并进行了试验验证。研究表明,禽蛋在输送支撑辊子上的轴向运动符合交错轴摩擦轮传动原理,构建了禽蛋在输送支撑辊子上轴向运动位移的理论计算方法和禽蛋与支撑辊子之间的传动关系模型,建立了禽蛋轴向运动参数测试方法和实际计算方法,洋鸡蛋在输送支撑辊子上的轴向运动实际位移的变化规律与理论计算结果吻合,修正系数为0.55(直径30 mm、中心距57 mm、输送速度57 mm/s)。用交错轴摩擦轮传动原理分析禽蛋在输送支撑辊子上的轴向运动是正确、可行的,为禽蛋大小头自动定向排列装置的设计计算奠定了理论基础。     

中空液压马达系统建模与摩擦动态补偿算法研究

针对阀控中空液压摆动马达系统,建立数学模型;基于LuGre动态摩擦模型,设计摩擦状态观测器;在此基础上,通过提出带状态观测的滑模变结构控制算法进行大摩擦力矩动态补偿控制,并进行了试验研究。结果表明：所设计的摩擦状态观测器可以较好地估计摩擦力矩,基于状态观测的滑模变结构控制算法可以实现大摩擦力矩下的高精度轨迹跟踪,相比无状态观测的滑模控制,轨迹跟踪精度提高1个数量级以上。