虚拟仪器在杏鲍菇生长环境监控系统中的应用

有机食用菌杏鲍菇的栽培是宁夏南部山区的特色产业,杏鲍菇的生物学特性直接决定了工厂化栽培的基本特征。温湿度、二氧化碳浓度等环境因子对杏鲍菇不同时期的生长有着重要影响,研究环境因子的调控理论和方法是提升杏鲍菇品质与产量的重要基础,因此需要对环境因子各种变量进行数据采集。为此,以三菱FX2NPLC、FX2N-4 AD模拟量输入模块,以及传感器搭建环境因子数据采集平台;并以Lab VIEW作为上位机,通过PC与PLC串口通信,实现对环境因子的实时监控及数据存储。该研究为后期分析温室内外环境因子与杏鲍菇生长发育状况的数据关系奠定了科学基础。     

气动真空发生器系统背压与抽吸性能关系分析

对气动系统中常用的真空发生器样机,采用有限体积法对其内部流场进行数值计算,分析了背压不同时内部压力分布和吸入流速改变情况。以此为基础,测量系统背压升高时吸入流量变化量,绘制了背压与吸入流量关系曲线,提出了通过判断系统背压防止逆流现象的方法。在真空发生器系统的设计和应用中,需要在理论计算的基础上,根据试验得出系统正常工作的背压范围,防止逆流现象,保证系统工作。     

玉米定向种子带恒张力卷绕系统自适应模糊PID控制

在玉米定向种子带的卷绕过程中,种子带的张力控制影响到种子带的质量。为此依据玉米定向种子带的要求,建立恒张力卷绕系统的传递函数,利用模糊控制技术实现玉米种子带的恒张力卷绕控制,创建了模糊自适应PID控制器,利用Matlab对其进行仿真,得到了较为合理的模糊控制算法,并将模糊控制算法通过西门子S7-200型PLC为核心的硬件控制电路应用于实际的张力控制,并进行了实际的卷绕试验。试验结果表明:模糊PID控制器与传统PID控制器相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,张力产生阶跃时,系统过渡时间约为2 s,超调量在1.2%内,能够较好地满足种子带的卷绕要求。     

稻茬麦根系构型可视化与三向分型维研究

提出一种根系可视化分析方法用于定量稻茬田环境的小麦根系构型。使用根系构型数字化仪测试稻茬麦苗期根系构型,将所测数据导入Pro/E平台进行根系构型的3-D重构,然后对可视化根系进行3向平面投影,计算小麦根系在不同平面的分形维数与分形丰度。结果表明,该方法可以真实反映出田间稻茬麦根系构型的动态变化状况,而根系分形维数与分形丰度随时间逐步递增,正视图面的分形维数和分形丰度总大于左视图面。从播后第98天开始,俯视图面的根系构型分形维数与分形丰度出现突增。在3个投影面上稻茬麦根系的分形维数与分形丰度都高度相关,二者与根总长也存在一定的相关关系。     

基于逆系统方法的直驱式AMT换挡控制方法

为提高直驱式AMT换挡品质的稳定性,针对2自由度电磁执行器的特性引入逆系统控制方法。阐述了执行器的结构及工作原理,通过建模分析了执行器参数耦合现象,执行器静态特性测试表明其输出特性具有非线性的特点。引入逆系统方法并分析系统的可逆性,建立执行器的伪线性系统并根据线性系统理论设计状态反馈控制器。扩张状态观测器的引入提高了系统在摩擦阻力时变条件下的输出特性稳定性。仿真与试验结果表明,基于逆系统方法的换挡控制受参数变化影响小,位移控制精度较高,执行器输出特性较为稳定,基于逆系统方法的直驱式AMT换挡性能较为突出,有利于提升AMT竞争力。     

冬小麦精准追肥机专家决策系统

为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥,研究了光谱数据处理策略及目标追肥量的计算模型,开发了基于近地光谱探测技术的实时变量追肥专家决策系统,结合小麦冠层归一化植被指数(NDVI)、追肥机实际行进速度和肥料反馈量,双通道独立控制施肥机构的转速和开度,从而实时调整追肥量,实现精准变量追肥。试验结果表明,专家决策系统的控制精度达到90%以上,可以满足精准追肥的要求;拔节期,变量追肥比定量均匀施肥增施氮肥28 kg/hm2左右;变量施肥有利于改善小麦群体结构,降低产量差异性。     

膜下滴灌下玉米需水规律及优化灌溉制度研究

为了探索适宜于赤峰地区玉米的最佳滴灌灌溉定额和节水效果,在赤峰市松山区当铺地乡南平房村示范基地内进行了田间试验,研究了覆膜滴灌方式下玉米地土壤含水量变化情况、玉米需水规律、玉米产量和水分利用效率WUE的变化。结果表明:1在玉米苗期的土壤含水量变化不大,在玉米拔节期土壤含水量升高,在玉米抽穗期土壤含水量急剧下降,在灌浆阶段土壤含水量下降的程度加快,在玉米成熟期土壤含水量维持在较低水平;2玉米需水量基本上呈现为苗期小,拔节期大,抽穗期-成熟期小的规律,需水高峰期出现在拔节期,最大需水量为117.23mm(GGDE4);3通过对2013年不同水分处理的玉米产量和WUE与全生育期总耗水量之间进行回归分析,得出玉米产量与耗水量之间、WUE与耗水量之间呈开口向下的二次抛物线关系;4平水年膜下滴灌玉米的优化灌溉制度为全生育期共灌水5次,第一次灌溉时间选择在播种后2~5d,第二次灌溉选择在5月下旬为佳,第三次宜选择在7月中旬的玉米抽穗期阶段,第四次选择在8月上旬的玉米灌浆期最佳,第五次灌溉选择在8月中旬,灌水定额除播种后定植座苗水为180m3/hm2外,其余均为300m3/hm2。     

宽幅施药机械机器视觉辅助导航系统研究

为了实现宽幅施药机械喷幅的精确拼接,提出一种机器视觉辅助GPS导航方法。该方法首先对施药机械幅边喷洒泡沫剂并进行泡沫剂识别,识别过程中为了有效分割目标与背景,选定蓝色泡沫剂作为试验对象,提出使用超蓝色灰度化方案,并经过形态学滤波、行定位点的选取、Otsu分割提取泡沫剂信息,使用迭代的最小二乘法检测泡沫剂中心线的信息;然后给出了二维图形航向偏角和偏距的定义,并根据识别的泡沫剂信息进行航向偏角和偏差信息的提取,从而指导施药机械的行进方向。试验表明,所提方法可以较为准确地进行泡沫剂识别,根据泡沫剂信息识别得到的偏角计算值和实际测量值平均误差为1.58°,最大误差为2.5°,偏距计算值和实际测量值平均误差为5.4 cm,最大误差为8.4 cm,检测精度能够满足实际需求。     

滚珠丝杠进给系统动态特性集中质量建模与仿真

为了研究高速滚珠丝杠进给系统的动态特性,提出一种改进的集中质量建模方法,该方法考虑了滚珠丝杠进给系统基座的质量、柔性及进给系统部件间反向间隙对系统动态特性的影响,并完善了滚珠丝杠进给系统集中质量模型等效参数的计算方法。以MAG某加工中心X轴滚珠丝杠进给系统为实验对象,对该集中质量模型建模方法进行实验验证,仿真结果与实测结果具有相同数量的特征频率,且特征频率的误差在5%以内。滚珠丝杠进给系统的仿真分析表明,螺母位置改变引起的进给系统固有频率变化将影响伺服系统的稳定性,滚珠丝杠进给系统中的反向间隙会激励部件产生高频振动,给进给系统带来不利影响。     

车载式土壤光-电特性参数采集系统研究

土壤电导率是衡量土壤传导电流能力的一种固然属性,除了能够反映土壤质地外,还能够反映土壤的含水率、含盐量、有机物含量等特性。利用土壤光谱数据可以分析出土壤含水率、养分等,且测量过程中无需采样、搅动土壤。通过土壤电导率数据和光谱数据的综合、校正,能够提高系统的精度。基于嵌入式技术开发了土壤电导率和光谱反射率综合检测系统。土壤电导率测量系统采用基于改进的电流-电压四端法原理,使用深松犁的尖端作为电极传感器,能够在测量的同时完成松土的作用。光谱测量系统使用微型光谱传感器采集光谱数据,并进行实时处理。在采集土壤电导率、光谱数据的同时,系统同步采集GPS信息,并和土壤电导率、光谱数据一起保存,供进一步绘制土壤特性分布图使用。系统能够实时综合处理多种数据,并进行显示、保存等操作,具有良好的应用 前景。