无耦合空间移动并联机构型综合

为解决利用一般型综合方法得到的并联机构具有强运动学耦合性的问题,基于驱动力螺旋理论提出了一种无耦合空间移动并联机构型综合的系统方法。首先建立了无耦合移动并联机构运动输入输出关系的数学模型;然后根据机构速度雅可比矩阵为对角阵的条件推导出分支运动链驱动力螺旋和主动运动螺旋的形式;再根据互易积原理建立了分支运动链非主动运动螺旋的确定方法,给出了分支运动链型综合准则和步骤;最后将所综合的3条分支运动链按照指定的配置方式将动平台和静平台连接起来即可得到具有预期运动特性的机构。本文共综合出60种具有对称结构的无耦合空间移动并联机构,其中非过约束机构有47种,含有惰性副的有29种。所得到的部分机构的雅可比矩阵为单位阵,且其条件数恒等于1。这些机构具有较好的运动和力学传递性能,进一步丰富和完善了并联机构的型综合理论。     

考虑非线性摩擦模型的机器人动力学参数辨识

针对机器人动力学参数辨识的问题,提出了一种基于人工蜂群算法的辨识方法。考虑到关节摩擦特性,引入非线性摩擦模型,推导了机器人动力学模型的非线性形式。设计满足速度、加速度边界条件的五阶傅里叶级数作为激励轨迹来采集实验数据;利用人工蜂群算法,以蜂群为搜索单位,通过群体间的信息交流方式与优胜劣汰机制,对模型中的未知参数进行了辨识。最后,对得到的辨识模型进行了分析与验证,结果表明通过辨识得到关节预测力矩与测量力矩有较高的匹配度,所建立的非线性模型能够更好地描述机器人的动力学特性。     

小型无人直升机航向线性自抗扰控制

针对小型无人直升机航向系统存在内部不确定性和外部扰动大的问题,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)算法来实现航向通道高性能控制方法。首先,分析和推导了Trex-600型无人直升机的航向模型,并引入阵风模型模拟实际飞行环境。然后,根据LADRC的控制原理设计了基于二阶LADRC的航向控制系统,并利用人工蜂群算法对控制器参数进行了整定。最后,对所设计的控制策略进行了仿真分析与实验验证,实现了无人直升机航向通道的轨迹跟踪控制,并与常见的PID控制进行了比较。结果表明:设计的LADRC控制器鲁棒性好、响应时间快、控制精度高,能够使Trex-600型无人直升机的航向角快速、精确地跟踪参考轨迹。     

直流高压电场中枸杞的干燥特性与数学模型研究

以枸杞为对象,研究其在相同温度和湿度、不同强度直流高压电场下的干燥特性;检测干燥后枸杞的收缩率、复水率;测量高压电场和干燥箱干燥后枸杞内部多糖和维生素C含量;计算了舍伍德数、传质增强因子以及水分有效扩散系数;采用10种常用的薄层物料干燥数学模型和3个统计参数对干燥数据进行了模拟和比较。结果表明:在直流高压电场下枸杞的干燥速率明显比对照组的干燥速率大,在同一电压下枸杞的干燥速率随着干燥时间的延长逐渐减小,枸杞的干燥速率随着电压的提高而增加,单位能耗也随着电压的增加而增加。在直流高压电场下枸杞的复水率比对照组的复水率高,单因素方差分析表明,在直流高压电场下枸杞的复水率与对照组的复水率之间存在显著性差异,但收缩率之间不存在显著性差异。高压电场干燥比干燥箱干燥更好地保存了枸杞内部的营养成分。传质增强因子随着电压的增加呈线性增长关系,枸杞内部水分有效扩散系数随着电压的增加而增加。通过统计参数分析,发现所选的10个数学模型都可以用来描述枸杞在直流高压电场下的干燥过程,其中Midill and Kucuk模型最适合用来描述直流高压电场中枸杞干燥曲线的变化规律。高压电场影响枸杞表面的微观结构。这为优化直流高压电场干燥枸杞工艺,提高干燥效率和发展枸杞干燥技术提供了线索和实践指导。     

双断根嫁接机自动搬运与回栽装置设计与试验

为提高嫁接流程的自动化程度,设计了一种适用于双断根嫁接机的自动搬运及回栽装置,以解决嫁接后嫁接苗依靠人工搬运、回栽作业的问题。阐述了搬运及回栽装置工作原理,并对关键机构进行了仿真和运动学分析。通过嫁接苗贴接夹紧区域统计和嫁接苗搬运试验,确定搬运机构对嫁接苗的最佳夹持位置;当机构夹持嫁接苗夹子下端搬运,搬运成功率可达94%,平均耗时为2.5 s/株。通过镇压三因素三水平正交试验,确定嫁接苗镇压效果最优条件;当打孔孔径10 mm、打孔深度15 mm、镇压块形状为对分锥面镇压时,嫁接苗回栽试验成功率可达92%,平均耗时为4 s/株,满足目前全自动嫁接机的嫁接速度要求。试验表明,设计的嫁接苗自动搬运及回栽装置与嫁接机配套使用,可提高嫁接流程的自动化程度。     

不同类型高粱茎秆蜡粉含量变化规律研究

为了探讨不同类型高粱茎秆蜡粉含量变化规律,根据物理学的色差原理,首次采用色差法,对高粱蜡粉进行测定。结果表明,不同类型高粱之间茎秆的蜡粉含量有明显的差异,同一类型不同基因型间也不同;饲草高粱茎秆自上而下各节段的蜡粉含量呈现出高-低-高的变化趋势,中间茎节的蜡粉含量与全株混合蜡粉含量总平均值最接近,可代表全株的蜡粉含量;不同类型高粱进入各生育期的时间和持续天数不同,同一生育期内蜡粉累积量也不同,饲草高粱为抽穗期开花期乳熟期蜡熟期完熟期,甜高粱为乳熟期抽穗期开花期蜡熟期完熟期,开花期与整个生育期平均蜡粉含量最接近,可代表整个生育期的蜡粉含量;不同类型高粱在同一个生育期内蜡粉日变化呈单峰曲线,蜡粉含量的峰值出现在13:00时;高粱蜡粉与茎秆糖锤度部分呈极显著负相关。研究表明,遗传因素导致不同类型高粱茎秆蜡粉含量存在显著差异并且含量变化具有规律性,为选育高蜡粉含量品种从而提升高粱抗逆性提供科学参考。     

耕作方式及秸秆还田对土壤性质、微生物碳源代谢及小麦产量的影响

以小麦品种济麦22为试验材料,采用裂区试验设计,耕作方式为主区,分别设常规翻耕(C)、深松(S)、旋耕(R)处理,副区为秸秆还田量,分别设秸秆全还田(P)和秸秆不还田(A)处理,采用Biolog Eco技术测定土壤微生物碳源代谢功能,并分析土壤基本理化性质和作物产量。结果显示:深松与秸秆还田均有利于土壤含水量和有机碳含量的提高,0～15 cm土层分别提高了9.78%和24.00%,15～30 cm土层分别提高了7.08%和15.81%;深松提高了15～30 cm土层的pH值6.67%,秸秆还田提高了0～15 cm土层的pH值4.32%。深松和秸秆还田均有利于代谢多样性(丰富度指数、香浓多样性指数)、碳源代谢强度的提高,0～15 cm土层分别提高了26.84%、3.84%和38.02%,15～30 cm土层分别提高了11.87%、 3.63%和14.74%。主成分分析表明常规翻耕秸秆不还田和旋耕耕作秸秆不还田碳源代谢功能相近,15～30 cm层次内常规翻耕秸秆全还田碳源代谢功能和深松耕作秸秆全还田处理相近。深松和秸秆还田平均提高了小麦产量5.82%,微生物碳源代谢功能与小麦产量具有极显著的相关性。     

基于MODIS数据的2001—2016年内蒙古积雪分布及其变化趋势

积雪融水是干旱区重要的水资源之一,积雪分布变化的监测对区域雪冰资源的合理利用及灾害防治至关重要。基于内蒙古地区2001-2016年MOD10A2积雪数据对研究区进行分带提取,分析不同海拔高度积雪年内年际变化特征,结合气温和降水气象因素,分析其分布变化原因。研究表明:积雪面积、积雪覆盖率年内分布呈单峰形,10个海拔带的积雪期为9月到次年5月,峰值出现在冬季,积雪覆盖率增减的临界高度在952~1 114 m;不同高程带的积雪面积在春季、夏季、秋季整体上呈现出"增加-减少-增加-减少"的年际变化规律,冬季整体上表现出"减少-增加-减少"的变化规律;积雪面积受降水量和气温相互的影响,其中海拔高度可能起到间接作用。内蒙古地区春季、冬季积雪覆盖率均与冬季降水量呈显著正相关,各季节积雪覆盖率基本与温度呈负相关关系。