可溯源与无线传感网技术在工厂化水产养殖中的应用研究

为了实现工厂化水产养殖中环境因子准确测控和水产品质量有效保障的目的,研发了一种基于无线传感网和可溯源技术相结合的智能系统在工厂化水产养殖中的应用方案系统利用无线射频识别技术(RFID)实现了可溯源功能,利用无线传感网技术实现了数据的采集与传输,利用计算机技术实现了对数据的处理分析,并得到控制信号.通过试验,溶解氧、温度、酸碱度(pH)等水环境因子参数控制范围达到了设计要求,可溯源信息写入与读取正确,能够满足工厂化水产养殖智能化的需要.     

农业机器人自主导航改进自适应滤波控制器研究

为提高导航精度与控制精度,对农业机器人的自主导航控制进行研究。结合Sage-Husa自适应滤波与强跟踪卡尔曼滤波两种算法优点,利用严格收敛判据,设计了改进的自适应卡尔曼滤波算法。新算法保证了系统的实时性和稳定性,且具有更好的滤波精度。利用变结构切换方法来阻止PID控制器积分饱和现象,有效解决了控制器过饱和问题。将改进的自适应滤波算法与变结构PID控制器相结合,可提高导航系统的稳定性和精度。对所提理论进行仿真与试验,结果表明该方法大幅度提高了滤波器抑制发散的能力和导航的控制精度。     

喷漆机器人喷枪轨迹离线优化方法

介绍了喷漆机器人喷枪轨迹离线优化方法问题的数学模型，建立了评价喷涂效果的目标泛函，确定了具体的算法．并以圆锥面工件为例对整个喷涂过程进行计算机仿真，得出优化仿真结果。     

基于遗传算法与RBF网络的养殖池塘溶解氧模型

在分析了工厂化水产养殖池塘溶解氧影响因素的基础上,利用RBF神经网络良好的非线性逼近能力建立了池塘溶解氧的神经网络预测模型.常规的RBF神经网络模型常导致训练时间较长且易陷入局部极小点,因此,采用自适应遗传算法对RBF神经网络进行优化,模型的收敛速度明显加快.采用了养殖池塘的外部可控环境水体温度T、水流量Q、酸度(pH)以及增氧机器的转速V作为模型的输入.实验结果表明采用该方法预报溶解氧的预测精度较常规RBF递推算法的预测精度明显提高.该方法为研制开发智能水产养殖环境监控系统以及工厂化水产养殖奠定了基础.     

工厂化水产养殖智能监控系统设计

提出了一种工厂化水产养殖中具有可溯源功能的智能监控系统.系统利用PROFIBUS-DP总线和工业以太网技术实现了数据的传输与共享,利用模糊控制与神经网络相结合的算法实现了对数据的处理分析,并得到控制信号,进行闭环控制,利用无线射频识别技术( RFID)实现了水产品质量的可溯源功能.结果表明,养殖环境各关键环境因子均满足控制精度,水产品的可溯源信息写入与读出均完整有效,完全达到了设计要求,能够满足工厂化水产养殖智能化的需要.     

基于ARM9内核的智能灌溉控制系统的设计

介绍了基于ARM920T内核的嵌入式控制系统的设计与实施,并将控制系统引入设施栽培自动灌溉控制中。实践证明,该系统的设计达到了预期的效果。     

基于LBM的苹果采摘机器人视觉图像自动修复算法

为恢复被果树枝叶遮挡后丢失的信息，首先通过计算遮挡因子，确定果树枝叶对苹果的遮挡区域；然后，利用格子波尔兹曼方法求解各向异性扩散方程，估计丢失的信息，提出了基于格子波尔兹曼方法的图像修复算法。实验证明，该算法能够有效实现苹果图像中枝叶遮挡部分的修复。与基于曲率驱动扩散的图像修复算法相比，该算法具有较高的峰值信噪比。由于算法的高度并行性，可以将其用于构建并行图像处理系统，并且适合苹果采摘机器人视觉系统。     

基于VB与Matlab的谷物霉变识别系统的开发

Visual Basic 6．0为开发环境,Matlab6．5为数据处理工具,开发了基于神经网络的谷物霉变识别系统,并简要介绍了该系统的硬件结构及软件功能实现的关键方法。     

水产养殖无人导航明轮船运动仿真与试验

无人导航明轮船依据目前经验公式计算的明轮推力和实际推力偏差较大,不利于控制系统的设计,为此给出明轮驱动力计算方法,建立明轮船水动力仿真模型,并据此进行了正航和回转仿真。为验证模型,在试验艇上安装高精度GPS设备及通信装置,在设定明轮船航速0.4 m/s、左明轮转速60 r/min、右明轮转速40 r/min条件下进行了试验,测量并记录了航行轨迹数据,经GPS设备测量得到的回转直径为3.2 m。仿真和试验结果表明,通过控制明轮可以使明轮船实现正航和回转运动,具有较好的低速机动性和操纵性。     

河蟹养殖自动作业船导航控制系统设计与测试

针对河蟹养殖过程中存在的水草清理难度大、喂料投饵不均匀、人力成本高等问题,该文设计了一种基于ARM(advanced RISC machine)和GPS/INS(global positioning system/inertial navigation system)组合导航的多功能全自动河蟹养殖作业船导航控制系统。该系统由明轮驱动船、ARM主控制器、GPS/INS组合导航装置等组成。为降低传统的基于有限目标点航道位置计算方法的复杂度并减小船体偏离航道的误差,该文提出了一种基于实时插点的航道位置计算方法,实时地解算出当前时刻的目标位置,并设计了相应的转弯及航道切换策略。针对明轮船具有非线性、大时滞、欠阻尼的运动特点,设计了基于模糊PID(proportion integration differentiation)的航向、航速双闭环运动控制算法;基于嵌入式Linux操作系统,设计了船载子系统软件,并编写了上位机监控程序对船载子系统的运行状态进行实时监控。利用河蟹养殖作业船试验平台进行了航速及自动导航试验,并对有限目标点和实时插点的航道位置计算方法的控制效果进行了对比。试验结果表明:船体速度响应较快,超调量不超过5%,稳态误差可控制在3%以内;采用有限点的航道位置计算方法时,船体在转弯与直行时偏离航道的最大误差分别为2.12和1.52m;采用实时插点的航道位置计算方法时,船体在转弯与直行时偏离航道的最大误差分别为0.36和0.09m,分别下降了83.02%和94.08%,船体的控制精度得到了全面的改善。该文可以为多功能河蟹养殖作业船的研究提供重要参考。