基于冠层温度和土壤墒情的实时监测与灌溉决策系统

设计了一个可以在线连续监测田间作物冠层温度、环境信息和土壤墒情的实时灌溉决策系统,并将其安装于农田进行了1 a实际运行和观测。系统采用太阳能供电和微处理器进行数据采集和管理,为野外的实际应用提供了保障。系统配置了红外温度、空气温/湿度、土壤水分/水势等传感器,能够及时采集田间全面的同步数据,排除了异地观测所形成的数据误差。采用悬臂式多点采集下垫面红外温度检测方法,可以快速采集更多和更高精度的数据,避免单点测量的人为误差。系统配备的快速锁紧装置,能够根据下垫面作物的生长情况进行传感器位置高度调节,使检测数据更符合田间实际情况。通过运行管理和监测数据分析可见,所监测数据能够很精细的刻画田间作物实际生长状况,可以用于灌区综合灌溉决策,实现田间精量灌溉管理和控制,为灌溉管理的精量化和智能化提供数据支持。     

苹果水心病的光学无损检测

通过密度法和自行研制的水心病检测仪器对苹果样品进行检测 ,结果表明 :密度无法分离该样品水心病 ;而 1～ 4级水心病的透光强度之间存在显著差异 ,可以进行水心病判断。把近红外 810 nm的计算透光强度2 5 0 0 0作为界限值可以将好果 (1级 )与 3、4级果完全分离 ,2级果有 2 9%分离     

汽车燃油经济性的计算机仿真

建立了汽车燃油经济性数学模型，开发了计算仿真程序。以东风EQ140型汽车为例进行了仿真计算，仿真结果与其使用参数较为吻合；分析了其参数灵敏度，各参数对汽车燃油经济性的影响以传动系的机械效率和汽车的总质量最为显著，滚动阻力系数、空气阻力系数与迎风面积的影响则小一些。     

苹果糖度在线检测降低杂散光影响研究

基于光谱学原理设计了智能苹果糖度在线分级设备,研究了上置式检测器在线检测中的杂散光问题,通过光路图分析了富士苹果3种摆放方式对杂散光的影响,并提出了遮光降噪方案。利用偏最小二乘(PLS)回归分别建立了3种摆放方式的富士苹果可溶性固形物含量(SSC)在线预测模型。研究结果表明,对于上置式检测器而言,摆放方式和遮光处理尤为重要。其中果柄朝上遮光为最佳降噪措施,所建立的模型校正集均方差(RMSEC)为0.60,校正集相关系数(RC)为0.94,预测集均方差(RMSEP)为0.67,预测集相关系数(RP)为0.87,可以满足实际生产中的在线分级要求。     

基于距离反比法的土壤盐分三维空间插值研究

以新疆兵团一块面积约70 hm2的盐碱地为研究对象,采用EM38与土钻取样相结合的方法得到了126个点不同土层(0~200 cm)的1 386个土壤盐分数据,应用三维距离反比法(3D-IDW)对土壤盐分进行了空间插值,探讨了垂向坐标扩大倍数和搜索点数对插值结果精度的影响。结果表明,研究区0~140 cm土层盐分平均含量较高,为1.84~2.11 g/kg,盐分变异较大,而140~200 cm土层盐分平均含量较低,为1.74~1.79 g/kg。所有土层盐分含量的统计特征值(平均值、标准差和变异系数等)均随土层加深而呈现递减的趋势。土壤盐分实测值和估计值的均方根误差随垂向坐标扩大倍数的增大而减小,随搜索点数的增加而增大,其值在0.1~0.4 g/kg范围内变化,当垂向坐标扩大300倍、搜索点数为6个时,插值效果较优。采用确定的参数对研究区的土壤盐分进行了三维空间插值,结果表明土壤盐分空间分布特征与实测值比较吻合,大部分区域土壤盐分含量小于2.5 g/kg,靠近北部和南部边界区土壤含盐量较低,属于非盐化土区,而大于4 g/kg盐化土主要分布在中间和南部局部区域。研究区80%土壤为非盐化土和轻度盐化土,20%为中度和重度盐化土。影响该区盐化土分布的主要因素有灌溉、局部地形、粘土层位置、地下水埋深和矿化度。当不同方向的取样间距相差很大时,选取合适的垂向坐标扩大倍数和搜索点数对保障3D-IDW法的插值结果精度至关重要。     

基于运动信息引导的高原鼠兔目标跟踪方法

针对自然生境环境下高原鼠兔平滑运动和突变运动共存时,基于平滑性运动假设的跟踪方法稳定性和准确性低的问题,提出了一种运动信息引导的高原鼠兔跟踪方法。通过提取鼠兔相邻帧的运动信息,利用运动信息来判断鼠兔的运动模式,从而采取相应的采样跟踪策略。当运动模式判定为平滑运动时,采用马尔可夫链蒙特卡罗采样跟踪方法;当运动模式判定为突变运动时,采用Wang-Landau蒙特卡罗采样跟踪方法。实验结果表明:基于运动信息引导的目标跟踪方法的成功率达到95.49%,而Wang-Landau蒙特卡罗方法的成功率为93.68%;所提方法的中心点误差均值和方差为13.46和67.89,分别是Wang-Landau蒙特卡罗方法的84.18%和40.67%,减小了15.82%和59.33%。     

基于图形识别的数控机床误差溯因方法

针对数控机床误差溯因方法复杂且适应性差的问题,提出了基于数控系统圆检测图形的特征角点分布规律,并与神经网络相结合实现对机床运动误差的快速溯因方法。首先,提取所生成圆图形的特征角点,构造反向间隙、周期误差等特征矩阵;然后结合神经网络将低维特征矩阵映射至高维特征空间,实现对数控机床误差的快速溯因。实验表明,该方法简单有效,误差识别准确率较高,且具有较强的通用性。     

面向柔软物体抓取的遥操作工程机器人位置反力控制

为改善工程机器人系统的操作性,并提高在抓取和搬运柔软物体过程中的安全性,对主从遥操作系统的控制进行了研究,提出了位置速度/位置反力混合控制的方法。工程机器人在自由移动时,采用位置速度控制,工程机器人与环境间产生反馈力时,切换到位置反力控制。利用反馈力作为反馈信号,实现对力的间接控制。设计并开展了抓取与搬运柔软物体的实验,并对抓取和搬运过程中的物体最大变形量以及活塞杆平均位移进行了统计分析及配对t检测。结果表明:相比传统的位置速度控制方法,位置反力控制方法能够改善主从遥操作系统的操作性,确保在抓取和搬运过程中柔软物体的安全性。     

基于虚功原理的Galfenol悬臂梁建模与带载特性研究

研究了带载条件下Galfenol驱动器的磁机耦合建模方法,利用离散型能量均分模型(Discrete energy-averaged model)对Galfenol的磁滞非线性和饱和非线性进行建模,可以同时描述合金对于磁场和应力的依赖性。采用虚功原理将能量均分模型与驱动器的结构模型进行动力学耦合,研究了带载条件下驱动器的输出特性,并对不同Galfenol覆盖比时驱动器的驱动能力进行了研究,将计算结果与稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)和压电陶瓷进行了对比。研究结果表明,驱动器的带载能力随着Galfenol悬臂梁材料覆盖比的增加而增加,材料内部承受的张力也随之增大;Galfenol合金良好的机械性能可以克服负载增加时所承受的张力的变化,解决其他智能材料易产生的失效问题。     

基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量系统

提出了一种基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量方法。使用工业相机获取工作装置侧视图像,采用鞍点检测方法快速捕捉工作臂上的人工靶标;将靶标间的固定几何尺寸关系作为约束条件筛选出靶标中的鞍点并计算相应工作臂的姿态角;通过预判靶标的运动范围以缩小图像检测区域,提高算法处理速度。试验表明,与挖掘机上原有的拉线传感器测量系统相比较,动臂和斗杆姿态角动态测量偏差分别小于1°和2°,处理每帧工作装置运动图像平均用时在100 ms以内,验证了该方法对挖掘机工作装置姿态测量的可行性。