侧深施肥直斜偏置式免耕播种开沟器设计与试验

采用侧深施肥技术,施肥铲作业后播种带两侧土壤高度不一致,易加剧播种机横向偏摆,进而导致播种深度均匀性和播种横向一致性较差。为解决上述问题,该研究设计了一种直斜偏置式免耕播种开沟器。该开沟器主要由切土斜刃、挡土定位板、偏置推土板等组成,作业时滑切土壤并将其推移至肥沟一侧拓宽种沟,避免种子落至肥沟后位置过深,提高播种质量。通过离散元仿真试验,以前进阻力、肥沟回土深度、种沟回土深度为试验指标进行二因素五水平正交旋转组合试验,得到斜刃滑切角为37°、偏置角为15°时开沟器作业性能最好。在最优参数下与双圆盘式、尖角式开沟器进行田间作业性能对比试验,相对于双圆盘式和尖角式开沟器,直斜偏置式开沟器播种深度变异系数分别降低41.12%、19.41%;播种横向变异系数分别降低39.00%、28.41%;前进阻力分别降低7.26%、28.20%;作业后肥沟与种沟回土深度分别提高9.47%、13.68%和33.33%、7.14%。试验结果表明,该开沟器可以减小前进阻力,增加肥沟与种沟回土,提高播种深度均匀性和播种横向一致性,可为播种开沟器的设计提供参考。     

基于超参数优化算法下的随机森林模型预测奶牛呼吸频率

奶牛呼吸频率是评估环境造成的奶牛热应激程度的重要指标之一。该研究基于随机森林（random forest,RF）算法提出了适用于生产条件下的奶牛个体呼吸频率准确预测模型,为了平衡模型精度与计算效率问题,利用遗传算法（genetic algorithm,GA）、差分进化（differential evolution,DE）算法、粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法、贝叶斯优化（Bayesian optimization,BO）算法对模型超参数进行优化,并与网格搜索（grid search,GS）下的人工神经网络（artificial neural network,ANN）和极限梯度提升机（extreme gradient boosting,XGBoost）模型进行了对比分析。研究结果表明,使用融合环境参数的修正温湿指数（adjusted temperature-humidity index,ATHI）、时间区域、奶牛产奶量、泌乳天数、身体姿势以及胎次作为输入特征时,基准RF模型的预测性能最佳。在此基础上,4种智能优化算法下的RF模型性能优于GS-ANN和GS-XGBoost,其中BO-RF的综合性能最优,其决定系数、平均绝对误差、平均绝对百分比误差以及均方根误差分别为0.614、7.723、14.4%、9.737,超参数优化耗时约为DE-RF的1/220。特征重要性分析表明,输入因子对奶牛呼吸频率的影响程度不同,ATHI是影响力最高的因子,相对重要性（relative importance,RI）为0.71,其次是时间区域（RI=0.09）和奶牛产奶量（RI=0.07）。研究为奶牛生产、健康评价及牛舍环境精准调控提供了有效方法和基础。     

多尺度行政区平衡视角下耕地空间布局优化

优化耕地空间布局对提升耕地生产能力、促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以广东封开县为例,基于“现状耕地调出-可恢复地类调入”的微观调整逻辑,综合运用空间叠加、综合评价及蚁群优化算法,构建了耕地空间布局调整模型,以调入调出数量平衡为约束条件实现了不同行政区尺度下的耕地布局优化。结果表明：1）研究区共调出耕地1 689.89 hm²,占耕地总面积的7.62%,整体上呈现出“全局零散、局部聚集”的分布特征。2）研究区可恢复地类农业生产适宜性均值为67.04,具有开展作物种植的良好禀赋条件。3）不同行政区尺度平衡情景下,调入结果在研究区北部空间差异显著,与镇内平衡情景相比,县内平衡情景下,调入耕地的农业生产适宜性均值提高了2.08,综合生态系统服务均值下降了0.67。4）两种情景下,耕地的连片性、质量及稳定性均得到提升,因不受调入规模和行政单元空间范围限制,县内平衡情景下的提升效果更加明显,适当扩大可恢复地类筛选范围有利于提升整体耕地质量并降低重要生态用地筛选概率。该研究构建的耕地空间布局调整模型具有良好的适用性,可为制定农用地布局优化与整治提升方案提供参考依据。     

桑枝皮总黄酮提取工艺条件的优化试验

桑枝皮具有多种药用功效,其主要活性成分之一为黄酮类化合物。采用乙醇浸提法提取桑枝皮中的黄酮类化合物,在单因素试验考察提取温度、原料质量浓度、溶剂乙醇的浓度以及提取时间等因素对桑枝皮总黄酮提取效果的影响基础上,采用正交试验优化提取工艺条件。提取工艺条件中各因素对桑枝皮总黄酮提取效果的影响程度依次为乙醇体积分数提取温度提取时间原料质量浓度。确定桑枝皮总黄酮提取的最佳工艺条件为:提取温度80℃,原料质量浓度33g/L,乙醇体积分数70%,提取时间120min。在此条件下,桑枝皮总黄酮的提取率可达1.01%。     

大型高地隙喷雾机喷杆减振试验与优化

针对大型高地隙喷雾机喷杆振动大,减振元件减振效果差的问题,采用二次正交旋转组合的试验方法,对悬架上减振元件进行四因素三水平的田间振动试验,得到各因素对振动影响显著性及趋势变化;对减振组合参数进行优化和试验验证,得到最优减振组合为：喷雾机行驶速度为2.125m/s、垂向弹簧刚度系数为78.14N/mm、垂向阻尼器复原阻尼系数为8.23N.s/mm和水平方向阻尼器复原阻尼系数为8.74N.s/mm,优化后的喷杆行进方向振动加速度0~6m/s₂^区间占比85.26%,提高了4%以上、翻滚倾角0~0.6°区间占比88.37%,提高了4%以上、垂直方向振动加速度0~6m/s₂^区间占比87.96%,提高了3%以上,喷杆的振动和翻滚明显减小,通过喷杆悬架减振组合试验和优化验证试验,为喷雾机作业参数设置和减振元件参数选取提供参考。     

受迫振动深松机性能参数优化与试验

为解决目前深松作业机具耕作阻力大、深松深度不稳定、耕作质量不高的问题,该文采用振动减阻原理设计研制了受迫振动深松机。通过分析深松铲的结构和运动过程,建立深松铲的数学模型;确定影响深松牵引阻力的参数;采用正交试验方法得出影响受迫振动参数的最优组合:前进速度2 km/h,振动频率为10 Hz,振动角度为12°。为了验证性能参数最优组合的正确性,开展了受迫振动深松机性能参数检测试验。试验结果表明:振动深松前后,土壤各土层容重均下降,表层土下降达21.74%;在15~25 cm土层含水率增加16.02%;深松后地表平整,耕深稳定变异系数为7.37%,稳定性系数92.63%,振动深松作业后测得土壤扰动系数为57.11%,土壤蓬松度为36.96%,土壤蓬松度和扰动系数均达测试指标的要求。采用受迫振动能使振动深松机显著降低牵引阻力9.09%,减阻效果明显。该研究对深松机振动特性分析与性能参数设计提供了参考。     

水草收割机明轮推进器的建模与仿真分析

为进一步研究水草收割机在乌梁素海生态治理中有效控制湖泊富营养化的问题,针对水草收割机明轮推进器的运动特性,运用MATLAB中SQP法优化明轮的结构尺寸;根据优化的结构尺寸,通过Pro/E软件建立与物理样机相同的明轮推进器三维实体模型,装配后模拟其真实运动情况,并进行干涉检验.通过Pro/E和ADAMS的专用接口模块MECH/Pro将实体模型导入到ADAMS软件中,运用动力学分析软件ADAMS对明轮推进器进行运动仿真,获得有效数据,为水草收割机系列产品设计研究提供参考数据.     

鲍蒸煮液复合调味品制作配方和工艺研究

为了提高鮑资源的利用率,开发新型香精,以鲍蒸煮液美拉德反应产物为基料,感官评定为指标,在单因素及L_9(3~4)正交试验基础上,确立了口感和海鲜风味俱佳的鲍复合调味品最佳配方为:盐添加量35%、味精添加量40%、玉米淀粉添加量9%、鲍风味基料添加量为6%、白砂糖添加量4%、麦芽糊精添加量3%、呈味核苷酸二钠(I+G)添加量1.5%、酵母抽提物添加量1.5%。研究了不同的造粒方式和干燥方法对颗粒产品吸湿性、溶解性、流动性、质构特性及感官评定的影响;相关理化、性能指标为:完全溶解于90~100℃热水中的时间需要72 s,且分散良好、溶液微浑浊、无沉淀,鲜味足;堆密度为(0.61±0.01)g/cm~3,硬度为(3 642±122.198)g,吸湿性为(9.35±0.01)%,临界湿度值为60%,休止角为33.0°,总体可接受度为(7.81±0.12)分。研究结果表明,旋转造粒和流化床干燥的产品质量最佳,吸湿性比较小,溶解性、流动性和质地性都比较好,感官评分最高。     

解磷巨大芽胞杆菌液体发酵的培养基优化

为得到高密度发酵的最优培养基组成,以一株分离自土壤的解磷巨大芽胞杆菌为研究对象,以发酵液OD600为判断活菌数依据,进行响应面法优化试验。首先进行单因素试验筛选培养基中的碳源、氮源、碳源浓度、氮源浓度、无机盐及无机盐浓度,得到单因素最佳值;然后利用响应面设计,通过3步试验,即部分因子试验、最陡爬坡试验和中心组合试验对培养基进行优化。结果表明：该株巨大芽胞杆菌的最佳培养基质量组成为：乳糖6 g/L,蛋白胨7.45 g/L,NaCl 5 g/L,MgSO4·7H2O 2.46 g/L,CaCl2 1.22 g/L,K2SO4 0.087 g/L。在此最优培养基条件下培养,发酵液最终活菌数达到2.0×109 cfu/mL以上。运用此培养基配方进行发酵,可为农业生产提供高密度的磷细菌菌剂。     

凸轮轴磨削加工过程的动态优化和仿真

为了提高凸轮轴的加工效率及加工精度,开发凸轮轴磨削加工过程动态优化仿真模块．根据凸轮轴恒线速加工的数学模型,提出一种基于最小二乘法的速度优化算法,对加工过程运动曲线进行优化仿真,得到了波动较小的速度曲线并减小了联动轴加速度的跳动．在此基础上根据工艺系统各组件的运动轨迹完成凸轮轴加工过程的实时三维动态仿真,全面、逼真地反映现实的加工状态和加工环境,使操作者可以直观地观测加工过程中是否存在碰撞和干涉现象,对各种型号凸轮轴的生产具有指导意义．