高地隙农田信息采集机器人设计与试验

为适应水田行走和不同垄宽等复杂的农艺条件,设计了一种轮距宽度可调的高地隙四驱农田信息采集机器人。利用SolidWorks对整体结构进行设计分析和零部件选型,设计了基于GNSS和INS的组合导航与路径跟踪控制系统,并对机器人进行了水田行走性能测试和信息采集试验。结果表明,机器人四轮驱动方式具备较好的速度一致性,地隙与轮距调节机构调节到位误差率为1.33%和0.73%;直线路径跟踪的平均横向误差为6.8 cm,直角转弯的平均收敛时间为25.6 s;机器人最大行驶速度为1 m/s,单点信息采集平均耗时为24.5 s,传感器采集的各类数据均满足使用要求,该信息采集机器人可实现复杂条件下的农田信息采集工作。     

基于DiMP的类特定养殖奶山羊跟踪方法

为准确实时跟踪羊只目标,进行疾病异常预警,实现奶山羊精细化养殖,本文基于DiMP跟踪模型,利用奶山羊跟踪对象单一且图像样本丰富的特点,结合迁移学习和类特定融合方法,设计了一种类特定的奶山羊目标跟踪模型,能够有效克服DiMP算法在跟踪类特定目标时定位精度不足的缺点。利用构建的奶山羊视频跟踪数据训练集对跟踪算法进行迁移训练,加快模型收敛速度,使评估网络预测出的边界框更贴合奶山羊真实框的位置和尺寸。在线跟踪阶段,针对目标模板仅采用第1帧特征制作整个序列的调制向量,导致该调制向量相对整个跟踪阶段特征不具代表性,与后续帧差异大的缺点,使用训练集制作包含奶山羊各种姿态的类调制向量,以指数消融方式更新奶山羊类调制向量与第1帧调制向量间的比重,增强边界框回归任务中的奶山羊特征与背景的判别性。提出的算法在测试集上的AUC(Area under curve)和精准度(Precision)分别为76.20%和60.19%,比DiMP方法分别提升6.17、14.18个百分点,跟踪速度为30 f/s,满足实时跟踪的要求。实验结果表明,提出的类特定奶山羊目标跟踪方法可用于监测复杂场景下奶山羊的运动,为奶山羊精细化...     

水产养殖机器鱼设计与三维路径跟踪控制

为方便监测水质与水下鱼群活动,本研究设计了一款面向全水域实时监测的水产养殖机器鱼,并搭建了机器鱼控制系统,开展了机器鱼三维路径跟踪控制研究。在Serret-Frenet坐标系下建立了机器鱼三维空间路径跟踪误差模型,并基于LOS制导律和李雅普诺夫理论设计了一种模糊滑模控制器,最后利用Matlab仿真对本研究提出的控制算法的有效性进行验证。仿真结果表明：所设计的控制器能使机器鱼在模型参数不确定性、外部干扰未知的情况下实现三维路径跟踪控制,其控制精度和鲁棒性明显优于常规PID与滑模控制器。     

高地隙四轮独立驱动喷雾机路径跟踪模型预测控制

针对传统燃油驱动、前轮转向的高地隙喷雾机传动效率低、碳排放高、环境污染、智能化水平低、灵活性差等问题,本研究提出了一种适用于无人驾驶的高地隙四轮独立驱动（Four Wheel Independent Drive,4WID）喷雾机。其采用混合动力、前后双转向桥的4WID,转向半径小,前后轮的运行轨迹高度一致,能够减少田间植保作业时的压苗现象。考虑水田极端作业环境下驱动轮的滑移、陷坑等问题,基于喷雾机线性时变的运动学模型（LTV）,构建了考虑驱动轮滑移的分层路径跟踪控制。上层模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）器根据预期路径、车辆当前位置,获得喷雾机的转向角和运动速度,实现路径跟踪。下层以模糊控制和积分分离PID控制构建驱动轮滑移控制器,从而实现路径跟踪、运动速度、驱动轮滑移的有效控制,提高了喷雾机在复杂作业环境中的稳定性和路径跟踪精度。采用Adams/Matlab的联合仿真结果表明,在复杂的工况条件下,喷雾机驱动轮的滑移率依然控制在±20%之内,防止驱动轮发生过度滑移对车速和转向角产生不良影响,有利于喷雾机稳定性的提升。本喷雾机能够快速准确地跟踪期望路径,与未考虑驱动轮滑移的控制相比,能够适应更加复杂的工作环境,跟踪精度有明显提升。     

星洲红鱼池塘养殖初试

星洲红鱼（图见彩中插2）是罗非鱼属中种间杂交选育的一个品种，体色有桃红、桔红及金黄色等，没有黑斑或极少黑斑，腹膜洁白，体形与奥尼罗非鱼相似，头小、背高、体宽、肉厚，鱼刺少、肉质细嫩，味道鲜美。2004年我们引进7400尾进行试养，经鉴定，一致认为肉质好，商品价值较高，生跃速度快。因此2005年义扩大面积进行成龟养殖推广试验，笔者进行全过程跟踪指导服务，并选择三口有代表性的池塘进行监测，全面了解养殖情况，现将试验情况总结如下：     

移动目标位姿同步跟踪技术研究

以农业车辆或者采矿装备等移动目标为对象,以实现移动目标在未知环境中自主运动为目的,进行了基于三轴加速度和陀螺仪的移动目标位姿同步跟踪研究。首先建立移动目标运动学模型,探寻姿态角与位置解算的耦合规律,利用加速度和角加速度进行位姿导航参数计算,并在搭建的定位原型系统上对所提定位定姿算法进行验证。实验结果表明,静态测试时横滚角φ、俯仰角β及偏航角θ的误差分别为0.33°、0.26°和0.38°,动态测试时姿态角跟踪误差分别为1.01°、0.64°和0.83°;静态测试时三维加速度下的平均位置误差分别为0.76、0.52和0.56 m,利用零速校正消除了运行时的累计误差,能够对移动目标运动轨迹进行有效跟踪。     

基于LS-SVM的光伏最大功率跟踪控制方法

为解决自然环境剧烈变化条件下,传统光伏最大功率跟踪控制中存在的控制精度低和误跟踪现象,建立了基于最小二乘支持向量机的最大工作点电压预测模型,通过该模型预测光伏发电系统的最大工作点电压,并用预测电压来修正恒电压控制法的参考电压,从而实现光伏发电系统的最大功率跟踪控制。仿真结果表明预测模型具有较高的精度,相对误差在0.04以内,控制方法能够快速、稳定地实现光伏发电系统的最大功率跟踪,有效避免误跟踪现象。     

小型彩色扫描声纳的显示系统

近年来我省先后引进了数台WESMAR（威士玛)小型渔用扫描声纳，经试用有一定效果。这些声纳的最大特点是体积小、结构简单、显示图象直观、清晰，监能以不同颜色将目标的不同反射强度清晰地表示出来，无疑对探测、跟踪渔群带来了方便。本文根据这几年参加安装、维修工作搜集的一些资料，结合自己的体会就声纳的基本组成及其显示部份作一简单介绍。     

小型民用风力发电系统最大功率跟踪策略研究

根据建立的风力发电系统模型,分析风力机输出特性,确定风力机输出功率与风力机的角速度有关。采用扰动观察法对最大功率点进行跟踪,通过查找风力机的最佳旋转角速度,实现基本风速不变和变化时的最大功率跟踪。