除草机器人自适应快速积分终端滑模跟踪控制技术

智能除草机器人在草坪作业时,易受到外界扰动以及系统不确定性的影响,从而导致轨迹跟踪收敛时间长以及跟踪效果差等问题。因此,设计一种面向轨迹跟踪的自适应快速积分终端滑模控制算法。首先,考虑驱动轮动力学特性以及未建模误差、外界干扰、动静摩擦等不确定性因素,建立除草机器人的动力学模型。然后基于所建立的动力学模型,设计自适应快速积分终端滑模控制器。所提出的控制器结合了快速终端滑模、积分滑模和自适应估计技术的优点,能够实现期望的跟踪性能并抑制控制信号抖动。同时,在不需要明确系统不确定性和外界干扰上界的情况下,可以通过所设计自适应估计项进行实时补偿,提高系统的鲁棒性。最后,通过仿真和试验验证了该方法的有效性。试验结果表明,所设计的控制器能够使跟踪误差在有限时间内快速收敛,并且横向误差绝对值不超过0.097 9 m,纵向误差绝对值不超过0.102 6 m,航向角误差绝对值不超过0.057 8 rad,保证除草机器人准确跟踪作业路径,同时具有较强的鲁棒性。     

基于STM32橡胶园割胶作业信息平台设计与实现

为实现电动割胶刀在胶园作业的信息化管理,本研究利用全球定位系统技术,应用于4GXJ-2型电动割胶刀上进行割胶作业的信息监测,将采集胶工在胶园作业时的经纬度位置数据,绘制成相应的移动轨迹.该技术体系由作业信息采集节点、服务器程序与用户界面组成.作业信息采集节点由4GXJ-2型电动割胶刀、STM32单片机、GPS模块以及相...     

杉木配合力第1轮回选择的研究 Ⅱ.生长性状的“逆向选择”

报道了对杉木速生性进行配合力“逆向选择”的遗传增益, 分为３ 种不同的选择方式： 一般配合力的优良家系选择; 特殊配合力的优良家系选择; 一般配合力和特殊配合力交互轮回选择． 结果表明, 在一般配合力选择的基础上, 进行特殊配合力选择, 可以取得明显效果, 其树高、胸径和材积的平均遗传增益分别为： ΔＧＨ＝ ９．６５％ , ΔＧＤ１．３＝ ８．９５％ 和ΔＧＶ＝ ２７．４６％ ． 还探讨了各阶段遗传增益计算的方法, 以及应用推广等问题     

我国两广南部褐飞虱春季迁入特征及其虫源地分析

为给我国褐飞虱精细化预测预报及源头治理提供科学依据,本文选取2007—2016年期间中国两广南部8个国家基准病虫测报站每年3-5月的逐日褐飞虱灯诱数据来分析其种群始见期变化、春季迁入量与迁入峰次变化,通过轨迹回推方法分析两广南部各站及各月虫源地分布,并根据850 hPa风向频率图分析虫源地的风场分布。结果表明:①两广南部大部分站点褐飞虱的平均始见期为3月下旬至4月上旬;一般3月开始有迁入发生,4月迁入峰次较少,到5月时峰次逐渐增多,5月是春季主要迁入期;近年来两广南部迁入较早的年份褐飞虱迁入虫量有所回落。②两广南部春季迁入的境外虫源地主要分布在越南中部、老挝中部,少量来自泰国东北部,而国内的虫源地主要分布在海南岛和两广最南端的部分地区。③10年中,虫源地3—5月常盛行西南风,特别是在主迁入期5月西南风十分稳定。稳定的西南风有利于中南半岛的褐飞虱种群北迁进入我国。④联合境外虫源地国家,有效控制两广南部褐飞虱的春季迁入量,在一定程度上可缓解后期种群大量北迁对我国水稻生长发育造成的危害,有利于我国全年对褐飞虱虫害的防控。     

畜牧养殖环境监测自主移动平台轨迹跟踪控制算法

为实现畜牧养殖环境全方位监测,开发了可实现轨迹跟踪的自主移动监测平台。以具有非完整约束特性的自主移动平台为研究对象,研究其轨迹跟踪问题。在平台的结构基础上,通过建立其运动学模型及误差模型,提出基于Lyapunov函数和反推(Backstepping)时变状态反馈控制方法的轨迹跟踪算法,实现自主移动平台转向轮转角和行驶速度的控制。仿真和试验表明:所提出的控制算法能使该平台较好的收敛于期望轨迹,当跟踪期望轨迹稳定后,控制参数为(k_1,k_2,k_3,k_4)=(0.1,0.2,0.15,0.3)时,直线轨迹跟踪误差为x_e=±7 mm,y_e=±9.8 mm,θ_e=±4.2°,圆弧轨迹跟踪误差为x_e=±6.2 mm,y_e=±8.3 mm,θ_e=±5.8°,取得良好的跟踪精度。该研究可为畜牧养殖环境监测自主移动平台轨迹跟踪控制提供参考。     

洞庭湖PM2.5重污染期水溶性离子污染特征和来源

于2017年9—12月在我国中部大气背景点洞庭湖采集PM2.5,分析水溶性离子成分,以研究其组成、分布特征及来源等。结果表明,采样期间洞庭湖PM2.5浓度平均值超过日均一级标准限值,主要成分是水溶性离子,其中NO3-、SO42-、NH4+在总离子浓度中分别占42.7%、27.4%、23.7%。NO3-、SO42-的摩尔浓度与NH4+拟合度较好,NH4+的量比酸性离子略占优势,说明NO3-和SO42-基本被NH4+中和。线性拟合表明NH4+与NO3-和SO42-主要以NH4NO3和NH4HSO4的形式存在。硫氧化率和氮氧化率说明SO42-和NO3-主要来自SO2和NOx的二次转化。二次转化受气象条件的影响;冬季比秋季更加有利二次转化,尤其是NO3-和NH4+的生成。后向轨迹气团分析发现,采样期间大气污染主要受中部地区和局地区域气团的影响,从山东半岛附近传输的气团对洞庭湖区域可能会产生海源的影响。本研究可为中部地区尤其是农业区域的大气污染成因和治理措施提供理论基础。     

土壤-水稻前茬离散元仿真参数标定及其旋耕轨迹分析

在进行稻油轮作区域水稻收获后旋耕作业中的前茬运动、受力仿真分析时,由于缺乏可靠的离散元仿真参数难以准确计算土壤-水稻前茬运动规律和相互间受力。该研究采用EDEM软件对土壤-水稻前茬混合物内部各物质的物理与接触参数进行离散元仿真标定。首先测定了土壤-水稻前茬混合物内各物质物理与相互间接触参数,以堆积角作为评价指标,利用仿真试验分析进行了显著因素筛选、最优水平取值范围确定及二阶回归模型下最佳参数寻优对参数进行了标定,得到土壤-水稻前茬混合物模型极显著参数的最优组合为土壤-土壤恢复系数0.407、土壤-土壤动摩擦系数0.123、土壤-水稻前茬静摩擦系数0.596、土壤表面能1.860 J,此时与试验堆积角误差为0.58%。并进行了土壤-水稻前茬间的直剪试验与仿真,得到了稳定后不同垂直应力下试验与仿真的直剪切应力误差分别为：5.4%（50 kPa）,4.1%（100 kPa）,3.1%（150 kPa）。最后在最优参数组合下,开展了基于MBD-DEM的旋耕土壤-水稻前茬轨迹分析试验,分析得到前茬跟随旋耕刀及直接被掩埋两种埋覆场景,仿真与土槽试验轨迹的Spearman秩相关系数分别为0.91,0.84,验证了仿真模型标定参数的准确性。研究结果可为水稻前茬旋耕轨迹调控过程的离散元仿真分析提供可靠的接触参数。     

关于区间映射的返回轨道与周期点的一点注记

设P=(χ0，χ1，…，χn)是f∈C^0(I)的一个返回轨道，v∈F(f)n[P]，P包含k(1）I个关于v的向心点，在这些条件下，Mai Jiehua得到结论：f有周期为奇数p的周期点，其中I＜p≤(n-2)／k 2．这篇注记中，在同样的条件下，用不同的方法得到类似的结论：f有周期为R的周期点，其中：s是偶数时R=S 1；s是奇数，r=0时R=s；s是奇数r≥1时R=s 2(s∈N ，r∈Zk-1满足n=sk r)．     

变速旋转梁的建模与运动稳定性分析

利用哈密顿原理建立了支承运动情况下变速旋转梁的弹性振动方程及边界条件。根据模态分析方法，利用边界条件以及模态函数的性质，得到了一组惯性解耦时变系数的模态坐标方程组。并分析了几种特殊情况下的经典时变振动方程即Hill方程和Mathieu方程。将时变系数的常微分方程组变为增量形式，根据Newmark方法逐步积分，运用梁端部弹性振动的相轨迹分析了该时变系统的稳定性。最后给出了变角速度情况下，常有支承运动旋转梁的稳定性分析算例。     

天然橡胶割胶机器人视觉伺服控制方法与割胶试验

自动化割胶不仅可以把胶工从繁重的体力劳动和恶劣的工作环境中解放出来，还能降低对胶工的技术依赖，极大地提高生产效率。实现非结构环境下作业信息自主获取及割胶位置伺服控制是割胶机器人的关键技术。针对工作环境复杂多变、作业信息叠加交互、目标背景特征相近、亚毫米级作业精度要求等技术难点，本研究以人工橡胶林中橡胶树为割胶对象研发割胶机器人，通过建立割胶轨迹的空间数学模型，规划机器人快速接近和远离操作空间的运动路径；采用双目立体视觉技术获取树干和割线结构参数，融合机器人运动学、机器视觉技术和多传感器反馈控制技术研制了割胶机器人模块化样机。割胶机器人主要由轨道式机器人移动平台、多关节机械臂、双目立体视觉系统和末端执行器等组成。在海南天然橡胶林进行的割胶试验结果表明，在割胶机器人切割1 mm厚的橡胶树皮时，耗皮量误差约为0.28 mm，切割深度误差约为0.49 mm。该研究可为探索天然橡胶树的自动化割胶作业提供技术参考。