基于平行竞争PSO算法的土壤水分测量研究

为了提高测量土壤水分Van Genuchten方程求解的精度,提出平行竞争PSO算法。首先在PSO算法基础上,当粒子群最大半径值小于某个阈值时,竞争才被触发,同时最差粒子被重置,粒子被重置的比例随着迭代次数增加而非线性减少;接着粒子群分成若干子群,子群的群平均适应度与原始粒子群平均适应度相差不能小于设定的阈值,引入不同的共享因子对子群与子群、粒子与子群之间进行信息共享动态调节;最后粒子适应度函数由Van Genuchten方程参数构成,给出了算法流程。实验仿真显示本文算法对测试函数求解具有收敛速度较快、解精度较高的特点,测量粉壤土脱湿数据的相对误差最大为5%,吸湿数据的相对误差最大为4%,相比其他算法都较小。     

畜禽饲粮配合新思路:多配方平行设计

多配方平行设计是另一类畜禽饲粮配合方法,本研究旨在将这种方法应用于动物饲料配方。采用不同组合的多配方平行设计同时配合了生长猪7个不同阶段猪群的饲粮,比较与分析饲粮单位价格、原料用量和养分含量。通过这种设计方法产生的49个生长猪饲粮配方的能量、钙、磷、粗蛋白质、氨基酸、总氮和矿物质的养分含量,都达到或超过美国国家研究委员会(2012)提出的猪营养需要的推荐量,也满足最低成本的要求。实例表明,多配方平行设计能同时配合多个畜禽饲粮,并能在一个大的范围内选到更好的配方,应用于动物饲料配方设计具有实际可行性。     

Parallel Optical Method in Laser Speckle Velocimetry and Particle Image Velocimetry

A method of parallel optical processing of double exposure specklegram or particle image using hololens array is presented.It can greatly decrease the processing time because the mechanical moving time of the X Y translation stage is decreased by tens of times.     

基于DVS技术研究木材的动态吸附特性

利用动态水分吸附（DVS）技术测量黑桦和油松2种木材在动态吸附过程中的含水率,再通过平行指数动力学（PEK）模型分析其动态吸附特性。结果表明,相对湿度越高,木材吸附时间越长,平衡含水率越高;黑桦和油松的吸附等温线呈“S”形,是Ⅱ型吸附等温线;各个湿度阶段DVS测试与PEK模型拟合得到的平衡含水率差值小,在-0.08%～0.02%间,拟合度R²均高于0.99;PEK模型中快速（MC₁）与慢速（MC₂）吸附过程含水率之和近似等于该湿度阶段试样增长的含水率（ΔMC）;快速吸附过程与单层吸附相似,MC₁折线总体呈下降的趋势,慢速吸附过程与多层吸附相似,MC₂折线总体呈上升的趋势;黑桦试样慢速特征时间（t₂）范围为51.50～103.20 min,快速特征时间（t₁）为3.83～9.27 min,油松试样t₂范围为12.72～28.63 min,t₁为3.64～7.83 min。     

并行测试技术工程化应用研究

并行测试技术在测试系统中应用越来越广,采用并行测试技术能够提高系统的测试效率和性价比。本文提出了几种并行测试结构形式,并结合实际测试需求进行某型号导弹测试的并行测试分析与实践,详细分析了某型导弹开展并行测试的可行性及实施方法,最终选择多个被测对象并行测试的方法;通过并行测试,减少了测试时间,提高了测试速度,使该型导弹的测试效率提高了50%以上,可有效提高装备使用效率,具有一定的工程实践意义。     

Responses of gross primary productivity to different sizes of precipitation events in a temperate grassland ecosystem in Inner Mongolia,China

Changes in the sizes of precipitation events in the context of global climate change may have profound impacts on ecosystem productivity in arid and semiarid grasslands. However, we still have little knowledge about to what extent grassland productivity will respond to an individual precipitation event. In this study, we quantified the duration, the maximum, and the time-integrated amount of the response of daily gross primary productivity(GPP) to an individual precipitation event and their variations with different sizes of precipitation events in a typical temperate steppe in Inner Mongolia, China. Results showed that the duration of GPP-response(τR) and the maximum absolute GPP-response(GPPmax) increased linearly with the sizes of precipitation events(Pes), driving a corresponding increase in time-integrated amount of the GPP-response(GPPtotal) because variations of GPPtotal were largely explained by τR and GPPmax. The relative contributions of these two parameters to GPPtotal were strongly Pes-dependent. The GPPmax contributed more to the variations of GPPtotal when Pes was relatively small(20 mm), whereas τR was the main driver to the variations of GPPtotal when Pes was relatively large. In addition, a threshold size of at least 5 mm of precipitation was required to induce a GPP-response for the temperate steppe in this study. Our work has important implications for the modeling community to obtain an advanced understanding of productivity-response of grassland ecosystems to altered precipitation regimes.     

五自由度混联机器人优化设计与运动学分析

为提高农业自动化程度,拓宽并联机构在农业工程领域的应用,提出一种存在连续转轴、关节数目少、易于控制的两移一转运动冗余平面并联机构,该并联机构任意位置的转轴均为相互平行的连续转轴,使其具备良好的灵活性。基于此平面并联机构,构造出了多种五自由度混联机器人,首先建立了五自由度混联机器人的运动学模型,并对其进行了奇异分析,给出了减少机构奇异位型的条件;然后基于灵活性指标,对并联机构进行了尺寸优化,绘制了用于选取结构尺寸的性能图谱,且借助有限元软件对基于优化所得结构尺寸绘制的具有运动冗余特性的平面机构进行了结构拓扑优化,,完成了整体结构优化前后的静力学分析与对比,结果显示优化前后整体变形仅增大0.51%,优化前后机构优化部分的质量减少33.02%,满足机构变形要求。该混联机器人具有结构简单、运动学模型简单、结构刚度高和模块化程度高的特点,且其结构的变胞性有助于实现机构运动和驱动冗余模式的切换,增强了机器人的可研究性。该文可为混联机器人运动学分析及优化设计提供参考。     

海上漂浮2-HUS/U并联平台动力学分析

针对小型化、灵活投放海上漂浮平台的平衡稳定控制需求,提出了一种具备空间二维稳定的2-HUS/U并联平台,其HUS支链为驱动支链,U为恰约束从动支链,采用滚珠丝杆驱动机构。设计的2自由度无冗余结构,为平台的快速稳定平衡提供保证,采用螺旋理论分析验证了2-HUS/U并联平台自由度;根据平台的约束方程导出了位置逆解和Jacobian矩阵,分析了平台的速度、加速度特性和可达工作空间,利用刚体的拉格朗日方法对该平台进行了动力学分析。通过数值算例对并联平台的运动学和动力学分析结果进行了数值求解。结果表明,该平台具备三级波浪10°/s波频的调平能力,满足三级波浪10°波倾角的稳定需求;在45°波倾角和10°/s的波频下,负载需求驱动力为15 000 N,满足海上漂浮平台高负载的驱动需求。通过系统整体的分析,表明所提出的海上平台满足三级海洋环境的需求。     

樱桃采摘机器人设计——基于PLC高速并联自动化控制

为了降低樱桃采摘机器人采摘过程中的樱桃破碎率,提高机器人的工作效率,设计了一款新的基于模糊控制和高速并联自动化控制的机器人。该机器可以利用PC上位机对樱桃图像进行采集,并可以对图像进行二值化、膨胀腐蚀处理,从而成功地识别成熟樱桃;同时,可以使用模糊PLC控制方法对采摘机器人的响应角度误差进行控制。为了验证机器人的性能,使用樱桃采摘试验的方法对樱桃采摘机器人的性能进行了测试。结果表明:高速并联自动化控制的樱桃采摘机器人总体采摘时间有了明显的缩短,工作效率有所提高;通过模糊控制可以使采摘机器人角度的响应平稳地达到指定角度,且没有出现大的超调量,有利于樱桃的采摘,降低了破碎率。     

马尾松人工林木材主要材性家系间的变异

对25个家系马尾松人工林木材主要物理力学性能进行测定和比较分析。结果表明,马尾松人工林木材气干密度由大到小居前五位的家系依次为378、329、317、341、335,顺纹抗压强度值由大到小居前5位的家系依次是335、350、372、325、329;家系341和350马尾松人工林木材体积干缩系数和差异干缩均较小,尺寸性稳定均较好。方差分析表明,家系对马尾松人工林木材主要物理力学性能影响显著。多重比较分析表明,马尾松人工林木材气干密度、体积干缩系数、差异干缩以及顺纹抗压强度各家系间大都表现为差异显著或极显著。家系335、341、350、378可作为马尾松人工林木材品质选育的优良材料。