变量喷雾流量阀的变论域自适应模糊PID控制

为解决变量喷雾过程中实时混药时农药微小流量的控制问题,采用小型针阀、直流电动机及减速器设计了机电流量控制阀。构建了机电流量控制阀传递函数的数学模型,并为之设计了变论域自适应模糊PID控制算法。对该流量控制阀进行了变论域自适应模糊PID控制和PID控制的MATLAB仿真,比较结果表明：PID控制的响应时间为3.5 s,最大超调量约为39.0%,变论域自适应模糊PID的响应时间为0.93 s,超调量最大不超过2.9%。系统稳定性,准确性和快速性等指标完全满足农业技术要求。     

基于空间模型技术的拟人机械腿的运动学传递性能分析

为了弥补当前拟人机器人结构的不足和改善拟人机械腿的通用性和适应性。该文提出了一种拟人机械腿机构,并研究了该拟人机械腿的运动学传递性能。推导出该拟人机械腿的位置反解及运动传递平衡方程,定义了运动传递性能评价指标及大小腿的全域性能评价指标,在有限的空间图形中,分别研究了各结构参数(各主要杆件的长度及结构角度)与各全域线速度传递性能的评价指标、全域角速度传递性能的评价指标之间的分布规律。研究结果表明,各结构参数的取值越靠近中间值时,全域线速度传递性能的评价指标值较好,随着杆WE、杆ED与杆O1D的增加,全域角速度传递性能的评价指标值越好,随着杆OC、BC、DO1和GH的减小,全域角速度传递性能的评价指标值越好。该研究为此种拟人机械腿的进一步参数优化、轨迹规划及研制提供依据。     

死猪堆肥处理的通风率选择探讨

针对生产中死猪难处理的问题,作者对死猪堆肥技术进行了试验研究。试验采用箱式堆肥方法,设定处理1、处理2、处理3的通风速率分别为300、200和100L/(m3·min),每个处理设置4个重复;堆肥箱有效容积为0.95m3,每个堆肥箱中间单层放入3头死猪(总质量30～32kg),死猪上、下和四周是由玉米秸秆和猪粪混合的堆肥物料。在北京夏季条件下的运行结果表明,各处理堆肥箱内平均温度超过55℃的时间分别为19、19和34d,处理间差异不显著;试验6周后,死猪仅剩下大部分骨骼,此时3种处理的死猪降解率分别达到(95.5±1.4)%、(94.7±1.7)%和(95.0±0.8)%,仅处理1与处理3的死猪质量(湿基)差异显著(P<0.05);试验14d后粪大肠菌群数即能满足相关标准的无害化要求;各处理堆肥物料的同一特性参数的变化规律一致,且无显著差异,堆肥结束时物料的有机质(干基)质量分数在47%～48%,全氮和全磷(干基)的质量分数达5.7%～6.4%,超过《有机肥料》标准的总养分≥5%的技术指标要求。鉴于以上试验结果,综合考虑运行成本,建议死猪箱式堆肥的通风率不大于100L/(m3·min)和堆肥时间不少于6周。死猪堆肥在无害化处理死猪的同时,将其转化成有机肥料,将为中国规模化猪场的死猪处理提供新的技术选择。     

区域地下水位插值的整体-局部组合方法

利用趋势面分析法进行空间插值时估值趋势面光滑,对局部数据起伏较大的区域插值精度不理想。针对这一问题,该文基于非平稳地下水位数据,在用趋势面分析法进行空间插值的基础上,运用Yamamoto提出的修正的普通克里金法对区域残差进行了空间插值。将趋势面分析法的估计值与残差估计值相加,得到区域地下水位的空间分布规律。结果表明,采用这种整体与局部结合的组合插值方法,地下水位插值的结果比趋势面分析结果更接近实际情况,在保证全局最优的同时较好地解决了估值趋势面光滑、局部插值精度低的问题,更能真实地反映区域地下水位空间分布特征。     

瓜类蔬菜嫁接砧木生长点去除机构设计与试验

针对现有瓜科嫁接机砧木生长点去除不干净,以及生长点去除过程中砧木苗易损伤的缺点,该文以葫芦苗为试验对象,通过瓜科蔬菜砧木苗生长点去除理论运动轨迹分析和对生长点去除机构的动力学分析,设计开发了一种应用于瓜科蔬菜嫁接的生长点去除机构,该机构利用模仿人工方法通过手指去除生长点的原理,采用曲柄连杆机构外加柔性手指,实现生长点的去除。试验结果表明,砧木苗在13~17 d培育期间内,所设计的机构能较好地去除砧木苗生长点,去除成功率达90%以上,伤苗率小于5%,所研发的瓜科蔬菜嫁接砧木生长点去除机构是可行的。该研究可为解决蔬菜嫁接砧木苗生长点去除困难提供参考。     

基于二维光谱特征空间的土壤线自动提取算法

土壤线是在二维光谱空间中土壤纯像元光谱反射率按照大小排列而成的直线,它综合反映了具有不同水分条件的土壤含水状况,对于了解土壤和植被的理化性质和生态特征有着重要的意义。由于土壤线采用手工描绘效率低,因人而异,致使涉及土壤线的模型在业务化应用和推广中受到限制。为此,提出了一种土壤线自动提取算法,以及算法实现的流程和步骤,利用该算法可以基于遥感影像构建的二维光谱特征空间自动提取土壤线参数。通过时间序列和实际估算2种方法分析了算法的性能,发现在提取土壤线参数上具有较好的稳定性和精度,时间序列内提取土壤线斜率的平均偏差小于0.1,与实际估算的土壤线斜率偏差也很小。该算法已被应用于农田干旱监测模型PDI、MPDI和SPSI的土壤线自动提取运算中。结果表明,在保证模型精度的前提下,自动算法有效地提高了模型运算的效率,对农业干旱模型的业务化推广有实际的应用价值。     

不同性质铁铝土对砷酸根吸附特性的比较研究

采用批平衡法研究了8种不同性质铁铝土对砷酸根的吸附特性,分别运用Langmuir单表面方程和Langmuir双表面方程对等温吸附数据进行拟合,以较优拟合方程求出土壤对砷的最大吸附量,并采用简单线性相关分析法探讨土壤性质对砷吸附能力的影响。结果显示,铁铝土对砷吸附强烈,吸附等温线均为非线性。双表面方程对吸附等温线的拟合效果优于单表面方程。采用双表面方程预测的吸附量和实测值的决定系数(0.935～0.978)大于采用单表面方程预测获得的决定系数(0.989～0.998)。土壤的砷吸附能力可采用高能表面和低能表面两种吸附位点进行解释。采集于云南昆明的砂页岩母质发育的红壤具有最强的砷吸附能力,根据Langmuir双表面方程计算的最大吸附量为3 498 mg kg-1。土壤的砷吸附能力受到土壤中游离氧化铁、全铝、全铁、黏粒和全磷含量的显著影响,最大吸附量与这几种土壤组成与性质因子呈显著正相关关系。     

基于自适应模糊神经网络的无轴承异步电机控制

针对无轴承异步电机多变量、非线性、强耦合等特点,为实现其稳定悬浮控制,提出了一种基于自适应模糊神经网络推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system,ANFIS)的控制新策略。在分析无轴承异步电机径向悬浮力产生机理的基础上,推导出无轴承异步电机数学模型,基于ANFIS控制原理,完成了控制器设计,包括控制变量和隶属函数的选取、通过PID控制对输入输出数据的采集、根据选定的误差准则修正隶属函数参数以及采用Sugeno型ANFIS控制器训练FIS(fuzzy inference system)模型。基于MATLAB/Simulink仿真平台,对转速为6 000 r/min的无轴承异步电机控制系统的悬浮、转速、转矩响应进行了仿真分析。仿真结果表明该控制策略能在0.12 s内实现转子的稳定悬浮,且当负载转矩突变时,转子的悬浮性能并没有受到影响,转子径向偏移小于0.001mm。在转速突变后,控制系统也能较好的跟踪给定转速,稳定时的转速误差小于20 r/min,控制系统具有良好的动、静态性能。最后在无轴承异步电机控制系统试验平台上对所提策略开展了试验研究,试验结果同样表明,该控制策略能实现无轴承异步电机的稳定悬浮工作,转子径向位移峰峰值范围可以保持在80μm以内,系统响应快,鲁棒性强,控制精度较高,验证了该文提出的ANFIS控制方法的正确性和有效性。     

岩溶地貌部位对土壤微生物丰度与酶活性的影响

以中国地质科学院岩溶地质研究所桂林丫吉岩溶试验场为研究区,单氨加氧酶的编码基因amoA的部分序列作为氨氧化细菌(AOB)指示基因,利用荧光定量PCR技术,结合平板菌落计数法和土壤酶活性测定,探讨了岩溶地貌部位及土壤成因对微生物群落丰度和酶活性的影响。结果发现,受岩溶地貌部位和土壤成因的影响,土壤酶活性、土壤微生物总数在垭口、坡地、洼地呈增加的趋势,而氨氧化细菌丰度则呈现降低的趋势。结果表明,土壤氨氧化细菌丰度与真菌数呈极其显著的正相关,而与蔗糖酶活性呈极其显著负相关。     

不同液土比和温度条件下塿土铵离子吸附

Effects of NH₄⁺ concentration, solution/soil ratio and temperature on NH₄⁺ adsorption were studied in a Eum-Orthic Anthrosol. The slopes of the soil NH₄⁺ adsorption isotherms and the fitted n, the coefficient for the adsorption intensity, and k, the coefficient related to adsorption capacity, of the Freundlich equation increased with increasing solution/soil ratio (SSR) and with decreasing temperature (T). For the range of experimental conditions, the value of ∂q/∂c, the rate of change of the amount of NH₄⁺ adsorbed in the soil solid phase (q) with respect to the equilibrium concentration of NH₄⁺ in soil solution (c), was 0.840, indicating that q increased with increasing c. From 2 to 45 ℃, ∂q/∂SSR, the rate of change of q with respect to SSR, decreased from 2.598 to 1.996, showing that q increased with increasing SSR, while its increasing rate decreased with temperature. From SSR 1:1 to 20:1, ∂q/∂T, the rate of change of q with respect to T, decreased from -0.095 to -0.361, indicating that q decreased with increasing temperature, and at the same time the negative effect of temperature became larger as SSR increased. Thus under the experimental conditions the order of importance in determining the amount of NH₄⁺ adsorbed in the soil solid phase was ∂q/∂SSR > ∂q/∂c > |∂q/∂T|, indicating that the greatest effect on the amount of NH₄⁺ adsorbed was with the solution/soil ratio; the equilibrium concentration of NH₄⁺ had a lesser effect; and temperature had the least effect.