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  • 2015年第46卷第12期文章目次
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    • >農(nóng)業(yè)裝備與機(jī)械化工程
    • 農(nóng)作物幾何特征量測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

      2015, 46(12):1-10,17. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.001

      摘要 (3384) HTML (0) PDF 2.52 M (1600) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜背景下農(nóng)作物幾何特征量的實(shí)時(shí)測(cè)量,設(shè)計(jì)了交互式軟件系統(tǒng)和便攜式硬件結(jié)構(gòu)。軟件基于Matlab圖像處理技術(shù)和多個(gè)作物幾何特征量的計(jì)算模型,提出了動(dòng)態(tài)交互式顏色特征提取方法和逐點(diǎn)顏色分量差值篩選法,實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)作物與背景的有效分離。研究了非旋轉(zhuǎn)體作物體積與投影面積的關(guān)系,提出了測(cè)量這類作物的體積等特征量的新思路;建立了單位像素實(shí)際值與物距的對(duì)應(yīng)關(guān)系,避免了需要在背景中設(shè)置參照從而計(jì)算單位像素代表作物幾何特征量的實(shí)際值。軟件滲透了人機(jī)交互和分類設(shè)計(jì)的思想,具有較好的交互性、通用性和擴(kuò)展性。硬件采用高配的PC機(jī)核心部件、快速響應(yīng)的工業(yè)觸摸屏、自動(dòng)定焦對(duì)焦工業(yè)相機(jī)和可控的相機(jī)支架、大容量鋰電池。結(jié)構(gòu)緊湊 (29.8 cm×19.9 cm×6 cm)、操作簡(jiǎn)便、便于手持式和分體式測(cè)量。系統(tǒng)經(jīng)過精度測(cè)量和實(shí)時(shí)測(cè)試,能完成多種作物的幾何特征量測(cè)量,一般測(cè)量誤差4%~8%,自動(dòng)處理時(shí)間平均1.63 s(建好顏色特征庫(kù)時(shí)),裝置有較好的處理速度,有一定的實(shí)用價(jià)值。

    • 融合Harris與SIFT算法的荔枝采摘點(diǎn)計(jì)算與立體匹配

      2015, 46(12):11-17. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.002

      摘要 (3013) HTML (0) PDF 1.51 M (1718) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了滿足荔枝收獲機(jī)器人對(duì)整串果實(shí)采摘作業(yè)的需求,提出一種融合Harris與SIFT算法的荔枝采摘點(diǎn)計(jì)算與立體匹配方案。首先在已識(shí)別的荔枝結(jié)果母枝部位進(jìn)行Harris角點(diǎn)檢測(cè),結(jié)合提取已識(shí)別荔枝果實(shí)區(qū)域質(zhì)心與最小外接矩形等特征信息,進(jìn)行采摘點(diǎn)二維像素坐標(biāo)的計(jì)算。然后通過對(duì)比分析,提出對(duì)計(jì)算采摘點(diǎn)采用帶約束條件基于余弦相似度的SIFT雙目立體匹配,最后進(jìn)行采摘點(diǎn)計(jì)算與雙目立體匹配實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,計(jì)算采摘點(diǎn)的匹配成功率可達(dá)89.55%,且該方法更能滿足在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)果母枝上采摘點(diǎn)計(jì)算的精度需求。

    • 鋼輥式圓捆機(jī)旋轉(zhuǎn)草芯形成影響因素分析與優(yōu)化

      2015, 46(12):18-25. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.003

      摘要 (2740) HTML (0) PDF 1.86 M (1947) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)國(guó)產(chǎn)的中小型鋼輥式圓捆機(jī)收獲完整稻稈易產(chǎn)生堵塞的問題,利用自行設(shè)計(jì)的鋼輥式圓捆機(jī)(草捆直徑約500 mm)試驗(yàn)裝置對(duì)其打捆過程進(jìn)行了研究。通過高速攝像分析可知:旋轉(zhuǎn)草芯形成過程實(shí)質(zhì)上是稻稈在卷壓室內(nèi)連續(xù)卷繞累積的過程,形成的旋轉(zhuǎn)草芯可對(duì)后續(xù)喂入的稻稈產(chǎn)生較大的牽帶作用,進(jìn)而消除打捆堵塞。通過試驗(yàn)分析可知,旋轉(zhuǎn)草芯形成過程主要依靠鋼輥對(duì)稻稈的摩擦牽引及后續(xù)喂入稻稈的持續(xù)推動(dòng)完成的,據(jù)此,針對(duì)影響鋼輥式圓捆機(jī)形成旋轉(zhuǎn)草芯的主要因素——鋼輥對(duì)稻稈的摩擦作用、撿拾器彈齒端點(diǎn)線速度以及稻稈喂入量為試驗(yàn)因素,以旋轉(zhuǎn)草芯形成時(shí)的干物質(zhì)質(zhì)量為評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:各因素對(duì)旋轉(zhuǎn)草芯形成時(shí)的干物質(zhì)質(zhì)量貢獻(xiàn)率從大到小依次為:鋼輥對(duì)稻稈的摩擦作用、撿拾器彈齒端點(diǎn)線速度、稻稈喂入量。當(dāng)因素參數(shù)組合為鋼輥與稻稈間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)約0.65、撿拾器彈齒端點(diǎn)線速度2.23 m/s、稻稈喂入量1.5 kg/s時(shí),旋轉(zhuǎn)草芯形成時(shí)的干物質(zhì)質(zhì)量為1.58 kg。研究結(jié)果可為鋼輥式圓捆機(jī)的設(shè)計(jì)及其作業(yè)參數(shù)優(yōu)化提供理論及技術(shù)依據(jù)。

    • 2ZDJ-2型缽苗移栽機(jī)栽植系統(tǒng)試驗(yàn)

      2015, 46(12):26-31. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.004

      摘要 (2798) HTML (0) PDF 1.23 M (2144) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了提高導(dǎo)苗管式移栽機(jī)栽植作業(yè)效果及穩(wěn)定性,以導(dǎo)苗機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,選取連桿桿長(zhǎng)、曲柄初始相角和移栽機(jī)作業(yè)速度為試驗(yàn)因素,缽苗直立率為試驗(yàn)指標(biāo),在室內(nèi)土槽中對(duì)研制的2ZDJ-2型缽苗移栽機(jī)進(jìn)行了混合水平均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)。建立了試驗(yàn)因素與指標(biāo)間的多元非線性回歸模型,并分析了因子效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響規(guī)律。采用Matlab軟件對(duì)試驗(yàn)取值范圍內(nèi)的因子組合進(jìn)行了優(yōu)化求解,并進(jìn)行了最優(yōu)因子組合方案重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,曲柄初始相角取70°,連桿桿長(zhǎng)取356 mm,作業(yè)速度設(shè)定280 mm/s時(shí),缽苗直立率升至95.5%,導(dǎo)苗機(jī)構(gòu)作業(yè)性能穩(wěn)定。

    • 非勻速三插臂水稻高速插秧機(jī)參數(shù)分析與試驗(yàn)

      2015, 46(12):32-38,73. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.005

      摘要 (2300) HTML (0) PDF 1.75 M (1727) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)三插臂分插機(jī)構(gòu)理論分析不全面和增加插植臂數(shù)量導(dǎo)致株距適應(yīng)范圍縮小等問題,提出了一種橢圓齒輪非勻速三插臂分插機(jī)構(gòu),建立了該分插機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型,研究了分插機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)箱體非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)栽插參數(shù)的影響,理論分析得出非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)不影響秧針的靜態(tài)軌跡、取秧角度、推秧角度和軌跡高度,傳動(dòng)系統(tǒng)中橢圓齒輪偏心率和初始相位角對(duì)秧針取秧點(diǎn) y 方向的速度影響最大,相位角為0°時(shí),取秧點(diǎn) y 方向線速度達(dá)到最大。插秧穴口隨著偏心率增大而增大,初始相位角對(duì)插秧穴口的影響較復(fù)雜,在0°~90°范圍內(nèi)隨相位角增大而增大,在90°~180°范圍內(nèi)隨相位角增大而減小。在室內(nèi)進(jìn)行了插植臂速度和移箱回?cái)?shù)對(duì)傷秧率和切塊均勻性的影響試驗(yàn),試驗(yàn)表明傷秧率隨分插機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速增加而增大且影響顯著,但移箱回?cái)?shù)差異對(duì)傷秧率影響不顯著。移箱回?cái)?shù)差異對(duì)切塊均勻性的影響顯著,移箱回?cái)?shù)18回的切塊均勻性明顯高于對(duì)照組,在移箱回?cái)?shù)21回和24回時(shí)切塊均勻性與對(duì)照二插臂的切塊均勻性差異不大,分插機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速增加對(duì)秧苗切塊均勻性有影響但影響不顯著。田間對(duì)比試驗(yàn)表明,非勻速三插臂分插機(jī)構(gòu)栽植質(zhì)量?jī)?yōu)于對(duì)照組,傷秧率均隨作業(yè)速度的提高而增大,翻倒率和漂秧率也隨作業(yè)速度的增加而增加但影響不顯著,作業(yè)速度變化對(duì)漏插率影響也不顯著

    • 基于ZigBee的播種行表層土壤堅(jiān)實(shí)度采集系統(tǒng) *

      2015, 46(12):39-46,61. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.006

      摘要 (3028) HTML (0) PDF 2.10 M (1913) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)目前播種行表層土壤堅(jiān)實(shí)度的獲取需人工二次進(jìn)地測(cè)量、實(shí)時(shí)性差等問題,設(shè)計(jì)了基于ZigBee技術(shù)的播種行表層土壤堅(jiān)實(shí)度采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用傳感器測(cè)量鎮(zhèn)壓輪輪輻伸縮量,建立了鎮(zhèn)壓輪輪輻伸縮量與土壤堅(jiān)實(shí)度之間的數(shù)學(xué)模型;選用CC2530主控芯片實(shí)現(xiàn)模塊控制、數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)墓δ堋W庸?jié)點(diǎn)主控芯片CC2530與傳感器相連,將傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給主節(jié)點(diǎn);主節(jié)點(diǎn)接收子節(jié)點(diǎn)和車速傳感器數(shù)據(jù);根據(jù)數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)土壤堅(jiān)實(shí)度的測(cè)量。為評(píng)估系統(tǒng)性能,進(jìn)行田間試驗(yàn),結(jié)果表明:通過對(duì)比系統(tǒng)得到的土壤堅(jiān)實(shí)度與人工測(cè)量堅(jiān)實(shí)度,發(fā)現(xiàn)二者之間的相對(duì)誤差平均值為6.3%,相對(duì)誤差最大值為13.3%。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)播種行表層土壤堅(jiān)實(shí)度信息的實(shí)時(shí)采集和無線傳輸,可為鎮(zhèn)壓力的實(shí)時(shí)調(diào)整提供技術(shù)支撐。

    • 基于能坡線法的微灌雙向異徑毛管設(shè)計(jì)

      2015, 46(12):47-54. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.007

      摘要 (2984) HTML (0) PDF 1.08 M (1351) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:根據(jù)最佳支管位置是位于使兩側(cè)毛管灌水器平均工作壓力相等處的定義,基于能坡線法推導(dǎo)了微灌雙向異徑毛管的最佳支管位置、進(jìn)口工作壓力、水力流量偏差系數(shù)及極限管長(zhǎng)的計(jì)算公式,并給出了最佳支管位置參數(shù)的數(shù)值表。以此為基礎(chǔ),提出了3種常見設(shè)計(jì)情況下的微灌雙向異徑毛管設(shè)計(jì)步驟。通過3個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例表明:該方法準(zhǔn)確可靠,可以簡(jiǎn)便快速地設(shè)計(jì)各種均勻坡條件下的微灌系統(tǒng)雙向異徑毛管,提高微灌工程設(shè)計(jì)效率。

    • 基于彈道軌跡方程的折射式噴頭水量分布計(jì)算模型

      2015, 46(12):55-61. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.008

      摘要 (2929) HTML (0) PDF 1.26 M (1913) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)折射式噴頭水量分布模擬研究較少的問題,通過高速攝像技術(shù)測(cè)得了不同工作壓力和噴嘴型號(hào)下水滴射流速度和射流弧度,構(gòu)建了折射式噴頭水束射流速度及弧度的指數(shù)模型,在此基礎(chǔ)上基于彈道軌跡方程和水滴蒸發(fā)模型,采用Eclipse作為開發(fā)工具編寫出折射式噴頭水量分布的計(jì)算程序。該軟件能夠在已知噴頭工作參數(shù)及環(huán)境條件下,模擬出水滴粒徑分布、水量分布、能量分布等指標(biāo)。采用軟件計(jì)算出不同工況下Nelson D3000型噴頭噴灑水力特性,并依據(jù)模擬出的單噴頭水量分布數(shù)據(jù),以24 m平移式噴灌機(jī)為例進(jìn)行多噴頭組合疊加,與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:基于3種模型下開發(fā)出的單噴頭水量分布計(jì)算軟件模擬出的水滴粒徑分布及單噴頭水量〖JP3〗分布與實(shí)測(cè)值變化的規(guī)律相符,模擬準(zhǔn)確度較高。不同間距下多噴頭組合疊加時(shí),噴灌均勻度相對(duì)誤差在0.04%~〖JP〗14.77%,變化規(guī)律的差異性較小。該軟件能夠?yàn)橐苿?dòng)式噴灌機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。

    • 中心支軸式噴灌機(jī)非設(shè)計(jì)工況對(duì)均勻性的影響評(píng)估

      2015, 46(12):62-66116. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.009

      摘要 (2713) HTML (0) PDF 1.15 M (1877) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:通過田間試驗(yàn),評(píng)估了中心支軸式噴灌機(jī)非設(shè)計(jì)工況運(yùn)行(行進(jìn)速度和首部壓力等)和配置(低壓噴頭、壓力調(diào)節(jié)器和末端噴槍等)對(duì)噴灌機(jī)田間噴灌均勻性的影響。結(jié)果表明:設(shè)計(jì)工況下,赫爾曼-海恩均勻系數(shù) C UH 和均勻分布系數(shù) DU 均隨行進(jìn)速度提高而減小,當(dāng)百分率計(jì)數(shù)器由30%提高到100%,采用低壓噴頭D3000時(shí)的 C UH 減小12.91%, DU 減小6.35%;采用低壓噴頭R3000時(shí)的 C UH 減小10.50%, DU 減小2.39%;首部壓力大于設(shè)計(jì)入機(jī)壓力0.16 MPa時(shí),入口壓力遞增, C UH 和D U 基本保持不變;首部壓力為0.08 MPa,采用D3000時(shí), C UH 減小14.04%, DU 減小15.09%;采用R3000時(shí), C UH 減小13.37%, DU 減小15.61%;末端噴槍全程開啟,采用D3000時(shí)的 C UH 降低10.27%, DU 減小14.13%;采用R3000時(shí)的 C UH 降低20.78%, DU 降低23.15%;不配置壓力調(diào)節(jié)器且平地條件下,在首部入機(jī)壓力為0.12、0.16、0.20 MPa時(shí), 采用低壓噴頭D3000時(shí)的 C UH 分別減小1.23%、1.82%和6.51%, DU 減小29.61%、14.87%和12.52%;采用R3000時(shí)的 C UH 分別減小9.26%、15.00%、17.19%, DU 減小40.05%、32.45%和29.76%;這是由中心支軸噴灌機(jī)作業(yè)實(shí)際工況與設(shè)計(jì)工況不符引起的。

    • 搖臂式噴頭圓射流初級(jí)碎裂數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)

      2015, 46(12):67-73. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.010

      摘要 (2446) HTML (0) PDF 1.98 M (1472) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為探明搖臂式噴頭射流碎裂機(jī)理,基于VOF多相流模型理論,采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)分析軟件Fluent,在200~600 kPa的中低壓條件下,使用幾何重建(Geometry reconstruction)方法進(jìn)行界面跟蹤,用瞬態(tài)PISO方案求解控制方程,對(duì)搖臂式噴頭圓射流初級(jí)碎裂進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得了初級(jí)碎裂液滴直徑和射流碎裂長(zhǎng)度。采用高速攝影技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,分析了初級(jí)碎裂液滴直徑和射流碎裂長(zhǎng)度模擬值和實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差,討論了初級(jí)碎裂液滴直徑和射流碎裂長(zhǎng)度隨噴嘴直徑和工作壓力的變化情況。結(jié)果表明,搖臂式噴頭圓射流初級(jí)碎裂包括連續(xù)段、過渡段和碎裂段3個(gè)典型形態(tài),噴嘴直徑和入口壓力是影響射流碎裂長(zhǎng)度和射流初級(jí)碎裂液滴直徑的主要因素,射流初級(jí)碎裂液滴直徑 D 與噴嘴直徑 d ( d >5 mm)有較好的相關(guān)性( D =1.634 d , R 2 =0.912),初級(jí)碎裂液滴直徑的模擬值與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差為23.92%,擬合精度良好。給出了射流碎裂長(zhǎng)度 L 與韋伯?dāng)?shù) We 的擬合模型,該模型能較好預(yù)測(cè)搖臂式噴頭在低壓條件下射流碎裂長(zhǎng)度。

    • 雙吸泵系統(tǒng)開閥過程瞬態(tài)特性數(shù)值模擬

      2015, 46(12):74-81. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.011

      摘要 (2448) HTML (0) PDF 2.85 M (1307) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用SST-SAS湍流模型,對(duì)一雙吸離心泵閉式系統(tǒng)中泵啟動(dòng)和閥門開啟兩階段的瞬態(tài)流動(dòng)進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,研究了瞬態(tài)揚(yáng)程、蝸殼內(nèi)壓力脈動(dòng)及葉輪徑向力等瞬態(tài)特征的變化規(guī)律。結(jié)果表明:泵啟動(dòng)階段的瞬態(tài)揚(yáng)程預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好;與穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果相比,瞬態(tài)開閥過程流動(dòng)模擬所得揚(yáng)程預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)結(jié)果更為接近;不同開閥時(shí)間對(duì)泵的瞬態(tài)特性有重要影響,隨著開閥時(shí)間增加,泵的瞬態(tài)流量明顯增加,瞬態(tài)揚(yáng)程變化不大;開閥過程中,蝸殼上各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)呈周期性變化,其頻率主要為葉片通過頻率,蝸殼隔舌處壓力脈動(dòng)幅值變化最為劇烈;葉輪徑向力隨閥門開度增加而減小,在葉輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),葉輪徑向力呈現(xiàn)以葉片通過頻率為主頻的周期性變化規(guī)律。

    • 基于雙向流固耦合的混流泵葉輪力學(xué)特性研究

      2015, 46(12):82-88. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.012

      摘要 (2622) HTML (0) PDF 2.36 M (1506) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:基于雙向同步求解方法對(duì)混流泵內(nèi)流場(chǎng)和葉輪結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合求解,研究流固耦合作用下混流泵葉輪轉(zhuǎn)子的力學(xué)特性。流場(chǎng)計(jì)算采用雷諾時(shí)均方法和標(biāo)準(zhǔn) k-ε 湍流模型,結(jié)構(gòu)響應(yīng)采用彈性體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程。通過對(duì)比分析流固耦合前后流道內(nèi)不同位置壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)、外特性變化,研究流固耦合作用對(duì)混流泵流場(chǎng)的影響,并基于雙向流固耦合分析了葉輪葉片的變形與動(dòng)應(yīng)力分布。研究結(jié)果表明,流固耦合作用對(duì)導(dǎo)葉出口處壓力脈動(dòng)幅值影響較大,耦合后揚(yáng)程和功率波動(dòng)幅值有所增加,而效率有所下降??紤]流固耦合作用,葉片最大變形發(fā)生在葉片出口邊背面靠近輪緣處,最大變形量約為0.062 7 mm;最大等效應(yīng)力發(fā)生在葉片背面靠近輪轂出口邊附近,最大等效應(yīng)力約19.85 MPa;采樣點(diǎn)耦合動(dòng)應(yīng)力呈現(xiàn)周期性變化,輪緣與輪轂上動(dòng)應(yīng)力幅值相差3個(gè)數(shù)量級(jí),輪轂處相比其他位置更易發(fā)生疲勞破壞。研究結(jié)果為混流泵葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠性分析提供了參考依據(jù)

    • 不同比轉(zhuǎn)數(shù)前伸式雙葉片離心泵內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律研究

      2015, 46(12):89-95. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.013

      摘要 (3001) HTML (0) PDF 2.62 M (1308) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用 k-ε 模型、SST模型和DES模型分別對(duì)比轉(zhuǎn)數(shù)為70的前伸式雙葉片離心泵進(jìn)行非定常數(shù)值計(jì)算,獲得不同流量工況下( Q/Q d 分別為0.6、1.0、1.6)葉輪內(nèi)部流場(chǎng)的相對(duì)速度分布,將不同湍流模型的內(nèi)部流動(dòng)模擬結(jié)果與PIV試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)基于 k-ε 模型的模擬結(jié)果與PIV試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果較為吻合。采用 k-ε 模型對(duì)比轉(zhuǎn)數(shù)為157的前伸式雙葉片離心泵進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,研究發(fā)現(xiàn)葉輪內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律與比轉(zhuǎn)數(shù)為70的離心泵葉輪內(nèi)部〖JP3〗流動(dòng)規(guī)律具有相似性:在流道中部靠近葉片工作面上存在低速區(qū)及與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的軸向旋渦,隨著流量的增大,低速區(qū)與軸向旋渦逐漸減??;引入少葉片數(shù)離心泵內(nèi)部流動(dòng)理論,揭示了低速區(qū)和軸向旋渦存在和發(fā)展的內(nèi)在機(jī)理。

    • 雙流道泵蝸殼多目標(biāo)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化

      2015, 46(12):96-101225. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.014

      摘要 (2898) HTML (0) PDF 1.85 M (1378) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為實(shí)現(xiàn)同時(shí)提高雙流道泵水力性能和結(jié)構(gòu)性能的研究目標(biāo),采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)、高精度流固耦合計(jì)算、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模以及多目標(biāo)遺傳尋優(yōu)相結(jié)合的方法,選取蝸殼的進(jìn)口直徑、進(jìn)口寬度、隔舌安放角和擴(kuò)散段長(zhǎng)度為優(yōu)化變量,利用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了50組試驗(yàn),通過流固耦合計(jì)算方法得到雙流道泵設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的效率以及蝸殼段的最大應(yīng)力,并以此為優(yōu)化目標(biāo),通過BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練建立近似函數(shù),設(shè)計(jì)了離心泵專用的多目標(biāo)多學(xué)科遺傳尋優(yōu)策略對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行尋優(yōu),得到了蝸殼幾何參數(shù)組合的Pareto前沿。結(jié)果表明:相對(duì)于原始方案,優(yōu)化方案的擴(kuò)壓效果明顯改善,并且減少了隔舌處及擴(kuò)散段的回流現(xiàn)象;優(yōu)化方案的效率得到提升;優(yōu)化方案的最大應(yīng)力和最大應(yīng)力點(diǎn)的平均振動(dòng)速度顯著降低。

    • 基于葉片撞擊模型的魚友好型軸流泵優(yōu)化設(shè)計(jì)

      2015, 46(12):102-108. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.015

      摘要 (2428) HTML (0) PDF 1.97 M (1590) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為降低魚類通過大中型泵站后的死亡率,維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,研究了一種應(yīng)用在軸流泵中的葉片撞擊數(shù)學(xué)模型,對(duì)某一軸流泵的魚類通過性能進(jìn)行了預(yù)測(cè),包括葉片撞擊概率、撞擊死亡率和魚類死亡率,分析得到設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的魚類死亡率理論上高達(dá)68%。以降低魚類死亡率為主要目標(biāo),兼顧水力性能,通過考慮魚損傷的關(guān)鍵因素,優(yōu)化設(shè)計(jì)了3種方案的魚友好型軸流泵,對(duì)比分析了3個(gè)方案的魚類通過性能和水力性能。研究結(jié)果表明,方案1和方案2平均降低魚類死亡率49%,方案3平均降低魚類死亡率52%;3個(gè)方案在設(shè)計(jì)點(diǎn)揚(yáng)程均可滿足原型泵使用要求,其中修正葉片進(jìn)口安放角的方案2效率最高,設(shè)計(jì)點(diǎn)效率低于原型泵約3%,方案3魚類通過性能最佳,設(shè)計(jì)點(diǎn)效率低于原型泵約5%。

    • 軸流泵導(dǎo)葉進(jìn)口段調(diào)節(jié)對(duì)其外特性的影響

      2015, 46(12):109-116. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.016

      摘要 (2227) HTML (0) PDF 2.19 M (1504) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)軸流泵在偏離設(shè)計(jì)工況時(shí),因水流方向的偏離導(dǎo)致其效率急劇下降,在常規(guī)導(dǎo)葉的基礎(chǔ)上改變導(dǎo)葉進(jìn)口段的位置,以期能提高軸流泵在非設(shè)計(jì)工況下的效率,擴(kuò)大其在高效區(qū)的運(yùn)行范圍。將導(dǎo)葉分為進(jìn)口段、中段和出口段3個(gè)部分,并采用數(shù)值計(jì)算結(jié)合模型試驗(yàn)的方法研究了不同導(dǎo)葉進(jìn)口段位置對(duì)軸流泵外特性的影響。結(jié)果表明:導(dǎo)葉進(jìn)口角度的改變影響到導(dǎo)葉體內(nèi)的流態(tài)及其水力損失,從而影響到泵裝置的能量性能;在軸流泵導(dǎo)葉原設(shè)計(jì)進(jìn)口角度的基礎(chǔ)上,沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角度,可擴(kuò)大低揚(yáng)程泵裝置高效運(yùn)行的范圍,顯著提高偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的低揚(yáng)程、大流量區(qū)的效率。

    • >農(nóng)業(yè)水土工程
    • 微咸水灌溉與土壤水鹽調(diào)控研究進(jìn)展

      2015, 46(12):117-126. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.017

      摘要 (3335) HTML (0) PDF 1.06 M (2852) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:隨著淡水資源短缺的日益加劇,合理開發(fā)利用微咸水已成為緩解水資源供需矛盾的重要途徑之一。由于微咸水中含有大量鹽分,用其灌溉必然增加土壤鹽分,影響作物生長(zhǎng)和土地質(zhì)量。因此,采取有效措施調(diào)控土壤水鹽狀況成為微咸水安全利用的基礎(chǔ)。本文較詳細(xì)地回顧了微咸水灌溉條件下土壤水鹽運(yùn)移特征、微咸水入滲模型和水鹽運(yùn)移模型、微咸水灌溉方法、微咸水灌溉對(duì)作物生長(zhǎng)的影響、土壤水鹽調(diào)控方法等方面的研究進(jìn)展,并結(jié)合目前研究中關(guān)注的核心問題,提出了微咸水安全利用方面需要重點(diǎn)研究的科學(xué)和技術(shù)問題,為進(jìn)一步研究微咸水灌溉對(duì)土壤和作物生長(zhǎng)的影響和其內(nèi)在機(jī)制,以及構(gòu)建合理利用微咸水灌溉模式提供參考。

    • 黑龍江省灌溉用水效率指標(biāo)體系空間格局研究

      2015, 46(12):127-132. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.018

      摘要 (2996) HTML (0) PDF 1.60 M (1215) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)黑龍江省灌溉用水效率低下等問題,基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)理論,對(duì)黑龍江省灌溉用水效率指標(biāo)體系及其影響因素的空間分布特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明:從全方向上看,田間水利用效率受空間結(jié)構(gòu)的影響最大,其空間正相關(guān)范圍最大為145 km;灌溉水利用效率受空間結(jié)構(gòu)的影響次之,空間正相關(guān)范圍為124 km;渠系水利用效率受隨機(jī)因素影響較大,空間正相關(guān)范圍最小,為73 km。大慶、哈爾濱、綏化3地交界處,灌溉水利用效率、渠系水利用效率與田間水利用效率均出現(xiàn)高值,雞西的雞東縣3個(gè)指標(biāo)值均出現(xiàn)低值。自然因素對(duì)灌溉用水效率的影響小于人為因素,其中降水量與灌溉水利用效率、田間水利用效率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)

    • 基于冠層溫度和土壤墑情的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與灌溉決策系統(tǒng)

      2015, 46(12):133-139. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.019

      摘要 (2515) HTML (0) PDF 2.19 M (1799) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:設(shè)計(jì)了一個(gè)可以在線連續(xù)監(jiān)測(cè)田間作物冠層溫度、環(huán)境信息和土壤墑情的實(shí)時(shí)灌溉決策系統(tǒng),并將其安裝于農(nóng)田進(jìn)行了1 a實(shí)際運(yùn)行和觀測(cè)。系統(tǒng)采用太陽(yáng)能供電和微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和管理,為野外的實(shí)際應(yīng)用提供了保障。系統(tǒng)配置了紅外溫度、空氣溫/濕度、土壤水分/水勢(shì)等傳感器,能夠及時(shí)采集田間全面的同步數(shù)據(jù),排除了異地觀測(cè)所形成的數(shù)據(jù)誤差。采用懸臂式多點(diǎn)采〖JP3〗集下墊面紅外溫度檢測(cè)方法,可以快速采集更多和更高精度的數(shù)據(jù),避免單點(diǎn)測(cè)量的人為誤差。系統(tǒng)配備的快速鎖緊裝置,能夠根據(jù)下墊面作物的生長(zhǎng)情況進(jìn)行傳感器位置高度調(diào)節(jié),使檢測(cè)數(shù)據(jù)更符合田間實(shí)際情況。通過運(yùn)行管理和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可見,所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠很精細(xì)的刻畫田間作物實(shí)際生長(zhǎng)狀況,可以用于灌區(qū)綜合灌溉決策,實(shí)現(xiàn)田間精量灌溉管理和控制,為灌溉管 理的精量化和智能化提供數(shù)據(jù)支持。

    • 基于氣溫和 DC - BP - NN 的河西走廊月度 ETo 估算模型

      2015, 46(12):140-147. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.020

      摘要 (2843) HTML (0) PDF 1.53 M (1487) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)參考作物蒸散量(Reference crop evapotranspiration,ETo)估算模型中,標(biāo)準(zhǔn)估算模型——FAO Penman-Monteith(FAO-PM)模型需要充分的氣象數(shù)據(jù),而基于氣溫的估算模型精度不足的問題,參考FAO-PM模型結(jié)構(gòu),基于氣溫和月序數(shù),融合分治法(Divide and conquer,DC)和誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back propagation neural network,BP-NN),提出了一種采用DC-BP-NN的月度ETo估算模型;以FAO-PM模型計(jì)算的ETo為標(biāo)準(zhǔn),利用河西走廊酒泉?dú)庀笳?958年1月—2013年9月的月度氣象數(shù)據(jù),將DC-BP-NN模型與其余6種基于氣溫的ETo估算模型(Blaney-Criddle模型、Hargreaves-Samani模型、2種改進(jìn)的Hargreaves-Samani模型、BP-NN模型、BP-NN1模型)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,DC-BP-NN模型的估算精度(均方根誤差5.99 mm/月,平均偏差0.99 mm/月,平均絕對(duì)百分誤差7.18%,決定系數(shù)0.988 6)優(yōu)于其余6種ETo估算模型,該模型可以用于河西走廊農(nóng)田氣象數(shù)據(jù)不充分條件下的月度ETo估算。

    • 基于距離反比法的土壤鹽分三維空間插值研究

      2015, 46(12):148-156172. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.021

      摘要 (2546) HTML (0) PDF 1.86 M (1416) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以新疆兵團(tuán)一塊面積約70 hm 2 的鹽堿地為研究對(duì)象,采用EM38與土鉆取樣相結(jié)合的方法得到了126個(gè)點(diǎn)不同土層(0~200 cm)的1 386個(gè)土壤鹽分?jǐn)?shù)據(jù),應(yīng)用三維距離反比法(3D-IDW)對(duì)土壤鹽分進(jìn)行了空間插值,探討了垂向坐標(biāo)擴(kuò)大倍數(shù)和搜索點(diǎn)數(shù)對(duì)插值結(jié)果精度的影響。結(jié)果表明,研究區(qū)0~140 cm土層鹽分平均含量較高,為1.84~2.11 g/kg,鹽分變異較大,而140~200 cm土層鹽分平均含量較低,為1.74~1.79 g/kg。所有土層鹽分含量的統(tǒng)計(jì)特征值(平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等)均隨土層加深而呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)。土壤鹽分實(shí)測(cè)值和估計(jì)值的均方根誤差隨垂向坐標(biāo)擴(kuò)大倍數(shù)的增大而減小,隨搜索點(diǎn)數(shù)的增加而增大,其值在0.1~0.4 g/kg范圍內(nèi)變化,當(dāng)垂向坐標(biāo)擴(kuò)大300倍、搜索點(diǎn)數(shù)為6個(gè)時(shí),插值效果較優(yōu)。采用確定的參數(shù)對(duì)研究區(qū)的土壤鹽分進(jìn)行了三維空間插值,結(jié)果表明土壤鹽分空間分布特征與實(shí)測(cè)值比較吻合,大部分區(qū)域土壤鹽分含量小于2.5 g/kg,靠近北部和南部邊界區(qū)土壤含鹽量較低,屬于非鹽化土區(qū),而大于4 g/kg鹽化土主要分布在中間和南部局部區(qū)域。研究區(qū)80%土壤為非鹽化土和輕度鹽化土,20%為中度和重度鹽化土。影響該區(qū)鹽化土分布的主要因素有灌溉、局部地形、粘土層位置、地下水埋深和礦化度。當(dāng)不同方向的取樣間距相差很大時(shí),選取合適的垂向坐標(biāo)擴(kuò)大倍數(shù)和搜索點(diǎn)數(shù)對(duì)保障3D-IDW法的插值結(jié)果精度至關(guān)重要。

    • 農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)和全氮三維空間分布特征研究

      2015, 46(12):157-163. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.022

      摘要 (3005) HTML (0) PDF 1.56 M (1639) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以河南省新鄭市為研究區(qū),分別采用三維克里格(Kriging)插值法和三維反距離加權(quán)(IDW)插值法模擬不同深度土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的三維空間分布特征,并采用交叉驗(yàn)證法,比較2種三維空間插值方法的預(yù)測(cè)精度。研究表明,有機(jī)質(zhì)和全氮沿不同土層深度(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm)均表現(xiàn)出明顯的空間分布差異,3種深度土壤有機(jī)質(zhì)含量的平均值變化范圍為11.31~15.48 g/kg,全氮的變化范圍為0.48~0.79 g/kg,均隨土層加深而降低;土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的三維空間分布表達(dá)的信息量更加豐富,可直觀展示任意土體切面的養(yǎng)分含量分布信息;通過三維克里格方法得到的有機(jī)質(zhì)插值結(jié)果的預(yù)測(cè)精度高于反距離加權(quán)法,全氮亦然,三維克里格插值法更能真實(shí)反映土壤養(yǎng)分的三維空間分布特征。

    • 水肥耦合對(duì)棉花產(chǎn)量、收益及水分利用效率的效應(yīng)

      2015, 46(12):164-172. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.023

      摘要 (2871) HTML (0) PDF 1.57 M (1782) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究滴灌施肥條件下水肥耦合對(duì)棉花籽棉產(chǎn)量、水分利用效率和凈收益的影響,并運(yùn)用多元二次回歸與歸一化及3種不同目標(biāo)值組合方式相結(jié)合的方法,探索滿足多目標(biāo)綜合效益最大化的滴灌水肥用量。采用田間試驗(yàn)的方法,于2012年和2013年棉花生長(zhǎng)季,設(shè)置5個(gè)N-P 2 O 5 -K 2 O施肥水平150-60-30、200-80-40、250-100-50、300-120-60、350-140-70 kg/hm 2 (分別記為F 150 、F 200 、F 250 、F 300 、F 350 )和3個(gè)灌溉水平(60%ET C :W 1 、 80%ET C : W 2 、100%ET C :W 3 ,ET C 是作物蒸發(fā)蒸騰量)。結(jié)果表明,籽棉產(chǎn)量、水分利用效率和凈收益的水肥耦合效應(yīng)明顯,60%ET C 灌水水平顯著抑制籽棉產(chǎn)量并降低凈收益,100%ET C 灌水水平能夠顯著提高籽棉產(chǎn)量和凈收益, 但水分利用效率低于60%ET C 灌水水平。2012年灌水量為100%ET C 且施肥量300-120-60 kg/hm 2 (N-P 2 O 5 -K 2 O) 時(shí)籽棉產(chǎn)量最高,但凈收益并未增加,2 a灌水量為100%ET C 且施肥量250-100-50 kg/hm 2 (N-P 2 O 5 -K 2 O)時(shí)的凈收益最高。二次回歸分析結(jié)果表明,3種組合方式均可用于水肥多目標(biāo)優(yōu)化,其中乘法組合方式2 a水肥投入量差異更小且各目標(biāo)值變化也更小,2012年灌水量92%ET C 、施肥量278-111-56 kg/hm 2 (N-P 2 O 5 -K 2 O)以及2013年灌水量90%ET C 、施肥量268-107-53 kg/hm 2 (N-P 2 O 5 -K 2 O)可作為籽棉產(chǎn)量、水分利用效率和凈收益綜合效益最大化的水肥管理策略。

    • 水肥耦合對(duì)蘋果幼樹產(chǎn)量、品質(zhì)和水肥利用的效應(yīng)

      2015, 46(12):173-183. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.024

      摘要 (3011) HTML (0) PDF 1.55 M (1991) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為探明半干旱地區(qū)蘋果幼樹水肥精準(zhǔn)管理模式,研究了水肥耦合對(duì)3 a生蘋果幼樹生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用的效應(yīng),試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)灌水水平,其灌水上下限分別為田間持水率的75%~85%(W 1)、65%~75%(W 2)、55%~65%(W 3)、45%~55%(W 4);3個(gè)施肥水平(N-P 2O 5 -K 2O),即高肥:30-30-10 g/株(F 1)、中肥:20-20-10 g/株(F 2)、低肥:10-10-10 g/株(F 3)。結(jié)果表明:蘋果幼樹萌芽開花期至新梢生長(zhǎng)期控水控肥可有效調(diào)控蘋果幼樹植株和葉面積的增長(zhǎng);蘋果產(chǎn)量最高和最低的處理分別為F 1W 1和F 3W 4(F 1W 1 比F 3W 4增加139.1%),產(chǎn)量與干物質(zhì)質(zhì)量間相關(guān)關(guān)系的決定系數(shù) R 2 為0.908 5,達(dá)到了極顯著水平;增加灌水量提高了蘋果著色指數(shù)卻降低其果形指數(shù),虧水處理和增加施肥量有利于提高蘋果硬度;輕度虧缺(F 2)灌溉處理下,增加施肥量有利于提高蘋果維生素C含量;灌水量對(duì)蘋果可溶性固形物和可溶性糖影響不顯著,但增加施肥量有利于提高蘋果可溶性固形物和可溶性糖的含量;施肥量對(duì)蘋果可滴定酸和糖酸比影響不顯著,但增加灌水量可降低蘋果可滴定酸含量,提高蘋果糖酸比;高水低肥處理能夠產(chǎn)生較高的肥料偏生產(chǎn)力(PFP);水分利用效率(WUE)最大值基本上出現(xiàn)在F 2W 2處理,與F 1W 1相比,雖然產(chǎn)量減小7.5%,但耗水量卻減小16.7%,WUE增加11.2%,高水高肥的F 1W 1處理并不能得到最大的WUE,最大的WUE出現(xiàn)在F 2W 2處理。由此可見,F(xiàn) 2W 2處理是蘋果幼樹生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)以及水肥利用效率方面的最佳水肥組合,達(dá)到了節(jié)水、節(jié)肥的最佳水肥耦合模式。

    • 降解膜覆蓋對(duì)油菜根系、產(chǎn)量和水分利用效率的影響

      2015, 46(12):184-193. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.025

      摘要 (2571) HTML (0) PDF 1.31 M (1709) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:通過2 a田間試驗(yàn)設(shè)置普通地膜覆蓋(PM)、生物降解膜覆蓋(JM)和露地對(duì)照(CK)3個(gè)處理,系統(tǒng)分析和比較了不同類型地膜覆蓋對(duì)地下5 cm和25 cm深度處的土壤溫度、0~100 cm土壤儲(chǔ)水量、冬油菜生長(zhǎng)狀況、根系形態(tài)特征、產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的影響。結(jié)果表明,在播種后150 d前,PM和JM處理的增溫保墑效果相當(dāng),均顯著大于CK( P <0.05),在播種后150 d后,生物地膜逐漸降解,其增溫保墑效果顯著低于PM( P <0.05);JM處理冬油菜不同生育期的株高、葉面積指數(shù)、地上部干物質(zhì)量和成熟期不同深度處的主根直徑與PM處理均無顯著差異( P >0.05),但都顯著大于CK( P <0.05),冬油菜分枝數(shù)、主花序和分枝花序的角果數(shù)、籽粒數(shù)也表現(xiàn)出相同的特點(diǎn)。與PM處理相比,JM處理更能促進(jìn)冬油菜主根下扎,有效增加20~30 cm土壤深度的側(cè)根質(zhì)量密度。JM處理的節(jié)水增產(chǎn)效果與PM無顯著差異( P >0.05),2種地膜覆蓋下冬油菜的產(chǎn)量和水分利用效率均顯著大于CK( P <0.05),PM和JM處理2 a冬油菜的平均產(chǎn)量和平均水分利用效率分別比CK增加45.91%、37.02%和81.68%、53.86%;與PM處理相比,JM處理還能有效降低油菜籽粒中對(duì)人體健康不利的芥酸和硫苷含量。從應(yīng)用效果來看,JM可以代替PM應(yīng)用于冬油菜的種植栽培。

    • 集雨模式對(duì)農(nóng)田土壤水熱狀況與水分利用效率的影響

      2015, 46(12):194-203211. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.026

      摘要 (3287) HTML (0) PDF 1.41 M (1970) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:基于2 a田間試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)比研究了不覆蓋(CK)、壟覆白膜溝不覆蓋(M1)、壟不覆蓋溝覆秸稈(M2)、壟覆白膜溝覆秸稈(M3)和壟覆黑膜溝覆秸稈(M4)5種集雨模式對(duì)農(nóng)田土壤水熱狀況及夏玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響。結(jié)果表明,壟溝覆蓋集雨措施可顯著提高土壤貯水量、土壤含水率及土壤儲(chǔ)水虧缺補(bǔ)償度( P <0.05),其中全程覆蓋處理(M3和M4)優(yōu)于單一覆蓋處理(M1和M2),壟覆黑膜處理(M4)優(yōu)于壟覆白膜處理(M3)。黑色地膜較白色地膜可顯著降低膜下(除表層)土壤溫度( P <0.05);溝內(nèi)覆秸稈較溝內(nèi)無覆蓋可有效改善根層土壤溫度。M4處理較優(yōu)的水熱條件可顯著提高玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率( P <0.05),其2 a平均籽粒產(chǎn)量和水分利用效率分別較處理CK提高30.90%和57.49%,是陜西關(guān)中地區(qū)合理有效的集雨模式。

    • 旱區(qū)覆膜滴灌棉田N 2 O排放對(duì)化肥減量有機(jī)替代的響應(yīng)

      2015, 46(12):204-211. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.027

      摘要 (2217) HTML (0) PDF 1.09 M (1444) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:覆膜滴灌條件下,采用靜態(tài)箱-氣相色譜法研究了不同施肥策略:CK (不施肥)、CF (N 300 kg/hm 2; P 2O 5 90 kg/hm 2; K 2O 60 kg/hm 2)、60%CF+OF (普通有機(jī)肥6 000 kg/hm 2)、60%CF+BF (生物有機(jī)肥6 000 kg/hm 2)對(duì)棉田土壤N 2O排放的影響,旨在明確滴灌棉田連續(xù)不同施肥策略下土壤N 2O的排放特征。結(jié)果表明,棉花生育期N 2O排放通量表現(xiàn)為施肥處理大于不施肥處理,滴灌施肥后第3/4天N 2O排放通量順序?yàn)镃F>60%CF+OF>60%CF+BF>CK,而滴灌后第7/8天N 2O 排放通量則表現(xiàn)為有機(jī)肥處理高于化肥處理,滴灌施肥結(jié)束后表現(xiàn)與之相同;生育期的N 2O 排放總量以100%化肥處理(CF)最高,與其相比,60%CF+OF和60%CF+BF處理分別降低3.75%和8.37%,N 2O排放系數(shù)則分別降低1.39%和73.8%;相關(guān)及通徑分析均表明,與土壤NH + 4-N相比, NO - 3-N與N 2O排 放的關(guān)系更密切。

    • >農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程
    • 基于掃描圖像RGB分析的生物質(zhì)炭吸附特性研究

      2015, 46(12):212-217. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.028

      摘要 (2498) HTML (0) PDF 1.27 M (1394) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以花生殼和玉米秸稈為原料,利用自主研發(fā)的無軸螺旋連續(xù)熱解裝置在300、400、500℃的熱解溫度下反應(yīng)10 min制備生物質(zhì)炭,對(duì)生物質(zhì)炭進(jìn)行工業(yè)分析和熱值測(cè)量,分析其組成成分和熱值;開展了生物質(zhì)炭亞甲基藍(lán)吸附與碘吸附特性研究,結(jié)合掃描儀和取色軟件獲取生物質(zhì)炭的RGB數(shù)據(jù)并進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)化,探究生物質(zhì)炭的吸附特性與RGB值、灰度的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明:隨著熱解溫度的升高,生物質(zhì)炭中揮發(fā)分的含量降低,固定碳和灰分的含量升高,熱值升高;較低熱解溫度的生物質(zhì)炭的吸附效果優(yōu)于較高溫度熱解的生物質(zhì)炭;生物質(zhì)炭的吸附值與 R、G、B 值均隨著熱解溫度的升高而降低,兩者之間存在強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù) r 為0.582~0.944;生物質(zhì)炭的灰度與吸附值存在強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù) r 為0.685~0.977。

    • 吹脫與鳥糞石沉淀組合工藝處理中溫厭氧發(fā)酵沼液研究

      2015, 46(12):218-225. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.029

      摘要 (2671) HTML (0) PDF 2.08 M (1624) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用吹脫+鳥糞石沉淀(MAP)組合工藝處理中溫厭氧發(fā)酵沼液。研究發(fā)現(xiàn)沼液吹脫的最佳工藝參數(shù)為:pH值為10,吹脫時(shí)間8 h,氣液比2 400,并添加填料,此時(shí)沼液中氨氮去除率在90%左右。吹脫后的沼液pH值在9.2左右,在MAP沉淀法的適宜pH值附近,不需再進(jìn)行pH值調(diào)節(jié),可節(jié)約藥劑成本。經(jīng)MAP沉淀處理后的沼液出水氨氮和總磷去除率分別達(dá)到了95%和80%。COD和SS去除率分別在40%和32%左右。MAP沉淀出水的pH值在8.3左右,可滿足生化處理的進(jìn)水要求。同時(shí),MAP沉淀處理后的出水C/N比大大提升,從0.7上升到了10,有利于后續(xù)生化系統(tǒng)的進(jìn)一步處理。該工藝既可使沼液得到凈化處理,又可回收其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

    • >農(nóng)產(chǎn)品加工工程
    • 基于理化指標(biāo)和電子鼻的果園荔枝成熟度識(shí)別方法

      2015, 46(12):226-232. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.030

      摘要 (3652) HTML (0) PDF 1.25 M (1838) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用理化指標(biāo)和電子鼻識(shí)別2種方法分別對(duì)6個(gè)成熟度(p1~p6)的果園荔枝進(jìn)行識(shí)別。理化指標(biāo)采樣數(shù)據(jù)顯示,荔枝果實(shí)直徑、果核直徑和果實(shí)凈質(zhì)量均隨著果實(shí)的成熟而增大。p1—p4階段,荔枝果皮綠色和黃色不斷加深,亮度不斷增大。p4—p6階段,荔枝果皮亮度先增大后減小,顏色迅速變紅,黃色成分先增加后減少。提取特征值后,采用主成分分析(PCA)、線性判別分析(LDA)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BPNN)、簡(jiǎn)單相關(guān)分析(SCA)、典型相關(guān)分析(CCA)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。理化指標(biāo)識(shí)別法結(jié)合PCA和LDA對(duì)果園荔枝成熟度識(shí)別的正確率均為100%,能夠較好地進(jìn)行識(shí)別。但PCA識(shí)別結(jié)果中p1、p2和p3的距離較近,實(shí)際應(yīng)用中易發(fā)生混淆。電子鼻識(shí)別法結(jié)合PCA和LDA分析均無法較好地對(duì)果園荔枝成熟度進(jìn)行識(shí)別,電子鼻識(shí)別法結(jié)合BPNN對(duì)果園荔枝識(shí)別訓(xùn)練集的回判正確率為100%,測(cè)試集的識(shí)別正確率為92%,識(shí)別效果較好。SCA分析結(jié)果表明,在荔枝成熟過程中,除色差 L *值外,其他各項(xiàng)理化指標(biāo)均與電子鼻部分傳感器的響應(yīng)信號(hào)顯著相關(guān)。CCA分析結(jié)果表明,電子鼻響應(yīng)信號(hào)與理化指標(biāo)整體相關(guān)性顯著,電子鼻整體信號(hào)與部分理化指標(biāo)相關(guān)性顯著。證明了理化指標(biāo)和電子鼻均能有效地識(shí)別水果品質(zhì)信息變化,并為電子鼻替代理化指標(biāo)識(shí)別法在水果品質(zhì)信息監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用提供了參考。

    • 牦牛干巴和黃牛干巴揮發(fā)性風(fēng)味特征與差異分析

      2015, 46(12):233-239. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.031

      摘要 (2379) HTML (0) PDF 1.22 M (1420) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為分析和鑒定牦牛干巴和黃牛干巴中的特征性風(fēng)味成分,采用電子鼻和固相微萃?。⊿PME)/氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-O-MS)方法分析了其中的揮發(fā)性風(fēng)味成分。電子鼻檢測(cè)結(jié)果表明,2組樣品之間的風(fēng)味差異顯著( p <0.05)。2組樣品中共鑒定出54種揮發(fā)性化合物,其中,牦牛干巴和黃牛干巴中分別鑒定出42種和 50種。2組 樣品中共有成分38種,包括12種烴類、7種醛類、8種醇類、3種酮類、2種呋喃類、1種酯類和5種其他類,其中,13種成分含量差異顯著( p <0.05)。烴類在牦牛干巴的風(fēng)味組成中含量最高,而醛類在黃牛干巴的組成中含量最高。二氫化茚、十六烷、乙酸乙酯、乙酸-2-乙基己酯4種成分是牦牛干巴中的特有成分,3-甲基丁醛、反-2-辛烯醛、反式-2-壬烯醛、4-乙基苯甲醛、3-甲基丁醇、反式-2-癸烯醇、反式-2-辛烯醇、1-壬醇、苯乙醇、醋酸乙烯基酯、己酸乙酯、草蒿腦12種成分是黃牛干巴中的特有成分,這些物質(zhì)是2組產(chǎn)品的主要差異性物質(zhì)。脂肪氧化、氨基酸的Strecker降解及微生物代謝是牛干巴產(chǎn)品風(fēng)味形成的主要來源。本研究將為牛干巴風(fēng)味品質(zhì)評(píng)價(jià)、生產(chǎn)工藝的控制、產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化等提供理論依據(jù)。

    • 胡蘿卜切片紅外輻射干燥水分遷移特性研究

      2015, 46(12):240-245. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.032

      摘要 (3008) HTML (0) PDF 1.21 M (1692) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為探究紅外輻射干燥胡蘿卜切片內(nèi)部水分遷移特性,進(jìn)行了輻射溫度為60℃、切片厚度為5 mm時(shí)的胡蘿卜切片紅外干燥試驗(yàn),并利用低場(chǎng)核磁共振波譜法對(duì)胡蘿卜切片橫向弛豫時(shí)間 T 2圖譜進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,紅外輻射干燥過程中自由水和半結(jié)合水的橫向弛豫時(shí)間 T 2顯著大于熱風(fēng)干燥;峰面積 A 0的衰減速度明顯快于熱風(fēng)干燥,即干燥速率、水分變化梯度顯著高于熱風(fēng)干燥;試驗(yàn)還得出了紅外輻射和熱風(fēng)干燥胡蘿卜切片的峰面積隨干燥時(shí)間衰減趨勢(shì)擬合方程。試驗(yàn)數(shù)據(jù)為進(jìn)一步研究胡蘿卜切片的精細(xì)化干燥和優(yōu)化干燥工藝奠定了基礎(chǔ)。

    • 基于不同初始接菌量的銅綠假單胞菌生長(zhǎng)模型

      2015, 46(12):246-252. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.033

      摘要 (2417) HTML (0) PDF 1.29 M (1406) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:基于單細(xì)胞生長(zhǎng)流動(dòng)成像系統(tǒng),探究銅綠假單胞菌單細(xì)胞生長(zhǎng)規(guī)律,并運(yùn)用隨機(jī)建模方法建立單細(xì)胞與群體細(xì)胞生長(zhǎng)之間的關(guān)系,獲得不同初始接菌量下銅綠假單胞菌生長(zhǎng)遲滯時(shí)間以及最大生長(zhǎng)速率的分布,通過代入Baranyi模型修改式,結(jié)合單細(xì)胞水平建模(Individual-based modeling,IbM)的方法,對(duì)不同初始接菌量下銅綠假單胞菌的隨機(jī)生長(zhǎng)過程進(jìn)行模擬。結(jié)果表明,隨著初始接菌量的增大,銅綠假單胞菌生長(zhǎng)遲滯期減小,25℃下平均遲滯時(shí)間由2.91 h減小至2.55 h,變異系數(shù)由29.90%減小至2.96%,35℃下平均遲滯時(shí)間由1.49 h減小至0.99 h,變異系數(shù)由22.53% 減小至4.64%。最大生長(zhǎng)速率隨不同初始接菌量變化不明顯,其主要受溫度的影響,由25℃下約0.70 lnCFU/h增加至35℃下約1.00 lnCFU/h,變異系數(shù)變化無明顯規(guī)律。通過IbM模擬群體細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)現(xiàn),雖然單細(xì)胞的生長(zhǎng)具有隨機(jī)性,但隨著初始接菌量的增大,微生物群體細(xì)胞生長(zhǎng)的變異性逐漸降低,最終呈現(xiàn)出決定性生長(zhǎng)的狀態(tài)。相較于傳統(tǒng)采用確定性模型進(jìn)行的微生物生長(zhǎng)建模,單細(xì)胞水平的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)研究可為食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及風(fēng)險(xiǎn)決策者提供更加準(zhǔn)確與直觀的風(fēng)險(xiǎn)指導(dǎo)。

    • 丙二醛對(duì)牛肉線粒體高鐵肌紅蛋白還原能力的影響

      2015, 46(12):253-259. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.034

      摘要 (2759) HTML (0) PDF 1.14 M (1454) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究了體外孵化條件下脂質(zhì)氧化產(chǎn)物丙二醛對(duì)牛肉線粒體膜通透性、微觀結(jié)構(gòu)及其電子傳遞鏈調(diào)控的高鐵肌紅蛋白還原能力和NADH依賴型高鐵肌紅蛋白還原酶活力的影響。結(jié)果表明:在pH值5.6(模擬貯藏條件)和pH值7.4(模擬生理?xiàng)l件)條件下,線粒體與丙二醛孵化后膜通透性、孵化液體熒光強(qiáng)度均比對(duì)照組顯著增大( P <0.05),線粒體微觀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腫脹變形、嵴消失、空泡狀等現(xiàn)象。當(dāng)pH值為7.4時(shí),膜通透性、熒光強(qiáng)度顯著高于前者( P <0.05),說明在生理pH值條件下丙二醛更易與線粒體膜作用進(jìn)而對(duì)其結(jié)構(gòu)造成破壞。琥珀酸鹽能夠促進(jìn)牛肉線粒體電子傳遞鏈調(diào)控的高鐵肌紅蛋白還原過程,在pH值5.6和pH值7.4條件下添加琥珀酸鹽孵化9 h后,高鐵肌紅蛋白相對(duì)含量分別減少了21.70%和12.87%( P <0.05)。但是在反應(yīng)體系中加入丙二醛孵化9 h后,高鐵肌紅蛋白的還原量分別比未添加時(shí)降低了15.68%和3.83%( P <0.05)。丙二醛同樣能夠抑制牛肉線粒體NADH依賴型高鐵肌紅蛋白還原酶的活力,其活力在上述pH值條件下分別降低了48.97%和47.80%( P <0.05)。綜上可知,丙二醛能破壞牛肉線粒體結(jié)構(gòu),抑制線粒體還原高鐵肌紅蛋白的能力,對(duì)新鮮牛肉保持其色澤穩(wěn)定性是不利的。因此,降低牛肉貯藏過程中脂質(zhì)氧化程度、維持線粒體正常的呼吸作用,對(duì)于保護(hù)牛肉色澤穩(wěn)定性具有重要意義。

    • >農(nóng)業(yè)信息化工程
    • 基于圖像特征的越冬期冬小麥冠層含水率檢測(cè)

      2015, 46(12):260-267. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.035

      摘要 (2445) HTML (0) PDF 1.60 M (1437) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以越冬期冬小麥冠層可見光圖像為對(duì)象,研究基于圖像特征的含水率檢測(cè)方法。采用同態(tài)濾波與多尺度Retinex相結(jié)合的光照增強(qiáng)算法,消除自然條件下光照不均勻和顏色失真的影響,提取顏色、紋理和形態(tài)等39個(gè)初始圖像特征,采用相關(guān)分析和假設(shè)檢驗(yàn)進(jìn)行顯著特征篩選,并運(yùn)用偏最小二乘回歸建立冠層含水率檢測(cè)模型。對(duì)淮麥30和煙農(nóng)19 2個(gè)冬小麥品種的測(cè)試結(jié)果顯示,檢測(cè)相對(duì)誤差均值為1.290%,方差為1.053,2個(gè)品種之間沒有明顯差異,而晴天、中午的檢測(cè)誤差稍大,表明研究的方法具有較高的檢測(cè)精度和良好的適應(yīng)性。

    • 非鄰域相干系數(shù)估計(jì)的PolInSAR樹高反演算法

      2015, 46(12):268-273. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.036

      摘要 (2441) HTML (0) PDF 1.94 M (1497) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了提高全極化干涉合成孔徑雷達(dá)樹高反演精度,提出了一種基于非鄰域窗口相干系數(shù)估計(jì)的PolInSAR樹木高度反演算法。該算法首先求取4對(duì)全極化干涉SAR圖像的最優(yōu)干涉相位圖,再以局部窗口內(nèi)像素的幅度和相位聯(lián)合條件概率密度為準(zhǔn)則選取與當(dāng)前像素滿足獨(dú)立同分布的樣本,進(jìn)而獲得相干系數(shù)的準(zhǔn)確估計(jì)值,最后采用三段法進(jìn)行樹木高度反演。對(duì)仿真數(shù)據(jù)的處理結(jié)果表明,所提算法能夠提高觀測(cè)場(chǎng)景中樹木高度的反演精度,并且能夠很好地保持圖像中的邊界細(xì)節(jié)信息。

    • 基于遷移學(xué)習(xí)的無人機(jī)影像耕地信息提取方法

      2015, 46(12):274-279284. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.037

      摘要 (3511) HTML (0) PDF 2.07 M (2778) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)農(nóng)作物用地信息快速、準(zhǔn)確提取的需求越來越高。同時(shí),無人機(jī)技術(shù)以其方便、高效、具有低空云下飛行能力等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于自然資源的調(diào)查中。但無人機(jī)影像普遍光譜信息較為匱乏,因此很難準(zhǔn)確、快速地提取出耕地信息?;诖耍岢隽艘环N利用遷移學(xué)習(xí)機(jī)制的耕地提取方法(TLCLE)。首先,利用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DCNN)剔除線狀地物(道路、田埂等),然后,通過引入遷移學(xué)習(xí)機(jī)制將DCNN特征訓(xùn)練過程 中得到的特征提取方法遷移到耕地提取中,最后,將所提方法與利用易康(eCognition)軟件進(jìn)行耕地提?。‥CLE)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果表明:對(duì)于實(shí)驗(yàn)影像1、2,TLCLE方法耕地提取總體精度分別為91.9%、88.1%,ECLE方法總體精度分別為90.3%、88.3%,2種方法提取精度相當(dāng),在保證耕地地塊完整、連續(xù)性上TLCLE方法優(yōu)于ECLE方法。

    • 基于近紅外漫透射光譜信息的蠶繭雌雄檢測(cè)

      2015, 46(12):280-284. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.038

      摘要 (2316) HTML (0) PDF 1.64 M (1647) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用Maya2000pro型近紅外光譜分析儀,以3個(gè)品種共491粒蠶繭為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,進(jìn)行了450~1 050 nm波段內(nèi)的漫反射和漫透射光譜采集和比較。隨后對(duì)漫透射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了均值中心和一階求導(dǎo)預(yù)處理,并分別對(duì) 3個(gè) 品種以及全部樣本通過偏最小二乘判別法(PLSDA)進(jìn)行了判性預(yù)測(cè)分析。結(jié)果表明:相對(duì)于漫反射光譜,漫透射光譜更能反映出雌雄蠶蛹組分特性的不同;基于漫透射光譜的PLSDA預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,分別針對(duì)3個(gè)品種的鑒別結(jié)果(試東A ·華3xC ·7532判性真雌性率、真雄性率和精確度分別為89.796%、92.424%和90.854%;化中2 ·華3xC ·7532判性真雌性率、真雄性率和精確度分別為96.250%、94.253%和95.210%;9 ·芙x7 ·湘判性真雌性率、真雄性率和精確度分別為97.260%、91.954%和94.375%)和全部樣本混在一起的雌雄鑒別結(jié)果(真雌性率、真雄性率和精確度分別為94.024%、92.917%和93.483%)都較好。

    • >車輛與動(dòng)力工程
    • 基于微分幾何的E-ECHPS車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制

      2015, 46(12):285-293315. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.039

      摘要 (2525) HTML (0) PDF 1.93 M (1634) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了提高裝備電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(E-ECHPS)的車輛高速緊急轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性,提出了基于微分幾何的線性參考模型反饋跟蹤控制策略;建立了包括整車動(dòng)力學(xué)模型、輪胎模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型和ESC模型的非線性動(dòng)力學(xué)模型,通過整車試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性;推導(dǎo)了系統(tǒng)的仿射非線性狀態(tài)方程,考慮到輪胎、液壓系統(tǒng)和ESC的非線性,運(yùn)用微分幾何理論對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確線性化得到輸入輸出偽線性系統(tǒng);建立了包含轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的線性參考模型,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)線性參考模型理想狀態(tài)的跟蹤,構(gòu)造了反饋跟蹤控制器;以方向盤轉(zhuǎn)矩為輸入進(jìn)行了有控制和無控制下的階躍轉(zhuǎn)向仿真和單移線仿真,結(jié)果表明:施加反饋跟蹤控制可以顯著提高車輛在高速緊急轉(zhuǎn)向工況下的操縱穩(wěn)定性,為 E-ECHPS 系統(tǒng)的控制策略設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

    • 含路面預(yù)瞄信息的車輛主動(dòng)懸架有限頻域多目標(biāo)控制

      2015, 46(12):294-300. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.040

      摘要 (2568) HTML (0) PDF 1.25 M (1664) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:提出了一種考慮路面預(yù)瞄信息的有限頻域線性變參數(shù)控制器設(shè)計(jì)方法,并將其應(yīng)用于時(shí)變速度下的車輛懸架多目標(biāo)控制。在控制器設(shè)計(jì)中,首先,利用Padé近似的方法處理一定距離內(nèi)的路面預(yù)瞄信息,將車輛懸架系統(tǒng)增廣為含速度信息的狀態(tài)空間方程。其次,采用多胞形結(jié)構(gòu)描述車輛前進(jìn)速度的時(shí)變性。考慮到人體對(duì)4~8 Hz范圍內(nèi)的振動(dòng)加速度較為敏感,且路面干擾僅發(fā)生在有限頻段內(nèi),傳統(tǒng)的全頻域 H ∞ 控制方法并不能取得最優(yōu)性能。以車身垂直加速度的有限頻域 H ∞ 范數(shù)為優(yōu)化性能指標(biāo),使其在路面干擾下的能量增益在關(guān)心頻段內(nèi)達(dá)到最小,同時(shí)考慮相關(guān)的時(shí)域約束條件。最后,通過數(shù)值實(shí)例驗(yàn)證了所提方法的有效性,對(duì)比于傳統(tǒng)的全頻域方法及無路面預(yù)瞄的控制方法,該方法能在時(shí)域約束條件得到滿足的同時(shí),有效地提高車輛的舒適性。

    • 剛度和阻尼系數(shù)對(duì)LQG控制主動(dòng)懸架控制的影響分析

      2015, 46(12):301-308354. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.041

      摘要 (2476) HTML (0) PDF 1.84 M (1565) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:分別基于半車4自由度線性與非線性車輛模型,設(shè)計(jì)了主動(dòng)懸架LQG控制器,并通過理論推導(dǎo)和數(shù)值仿真解析了剛度和阻尼系數(shù)對(duì)懸架控制的影響。線性模型理論推導(dǎo)表明,LQG控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)的Ricatti方程的解與剛度和阻尼系數(shù)無關(guān),進(jìn)而得出了該主動(dòng)懸架的時(shí)域響應(yīng)與剛度和阻尼系數(shù)無關(guān)的結(jié)論。線性模型數(shù)值仿真表明,由剛度和阻尼系數(shù)產(chǎn)生的被動(dòng)力與主動(dòng)控制力組成的整體控制力相互獨(dú)立且不受剛度和阻尼系數(shù)的影響;主動(dòng)控制力的全局阻尼特性隨著其并聯(lián)阻尼的增加而明顯由正特性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)特性。針對(duì)通用的非線性車輛模型,通過控制系統(tǒng)線性化、線性化后控制系統(tǒng)LQG控制器設(shè)計(jì)及控制反線性化這3個(gè)環(huán)節(jié)完成非線性主動(dòng)懸架的LQG控制設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程表明,非線性剛度和阻尼系數(shù)的力作用在控制系統(tǒng)線性化和控制反線性化中被抵消,使得懸架的整體控制力不受此兩系數(shù)的影響,說明以上線性主動(dòng)懸架的研究結(jié)論也適用于具有非線性剛度和阻尼特性的主動(dòng)懸架。

    • 隨機(jī)干擾下電控空氣懸架整車車身高度控制研究

      2015, 46(12):309-315. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.042

      摘要 (2421) HTML (0) PDF 1.97 M (1393) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為解決隨機(jī)干擾對(duì)空氣懸架汽車車身高度動(dòng)態(tài)切換的不良影響,結(jié)合空氣彈簧模型,建立了隨機(jī)干擾下的空氣懸架車身高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)整車模型?;趩紊窠?jīng)元自調(diào)整增益算法,設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)高度調(diào)節(jié)控制器。為檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)控制器的性能,搭建了Matlab/Simulink車身高度控制仿真模型,并開發(fā)了控制器實(shí)物,用于搭建整車試驗(yàn)平臺(tái)。仿真結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的控制器能有效地改善隨機(jī)干擾下的高度調(diào)節(jié)過程的震蕩,緩解車身俯仰和側(cè)傾,整車試驗(yàn)也驗(yàn)證了仿真結(jié)果,提高了車輛舒適性和穩(wěn)定性。

    • 基于改進(jìn)A *算法的電動(dòng)車能耗最優(yōu)路徑規(guī)劃

      2015, 46(12):316-322. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.043

      摘要 (3268) HTML (0) PDF 1.44 M (3208) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:提出一種基于改進(jìn)A *算法的電動(dòng)車能耗最優(yōu)路徑規(guī)劃方法。根據(jù)車輛運(yùn)行時(shí)的能耗,考慮能量損失與回收等因素,建立了運(yùn)行能耗函數(shù)。設(shè)計(jì)了新的啟發(fā)式能耗預(yù)估代價(jià)對(duì)A *算法進(jìn)行改進(jìn),證明了所提出的啟發(fā)式能耗預(yù)估代價(jià)滿足可采納性和一致性,確保改進(jìn)的A *算法可獲得能耗最優(yōu)路徑。針對(duì)電動(dòng)車的里程焦慮問題,基于改進(jìn)的A *算法,建立了根據(jù)車載電池的剩余電量、充電站位置、終點(diǎn)位置來尋找可達(dá)的能耗最小路徑方法。仿真實(shí)驗(yàn)表明,提出的方法可以找到起點(diǎn)到終點(diǎn)的能耗最小路徑,當(dāng)車載電池能量不足時(shí),可以找到經(jīng)過充電站的可行最小能耗路徑,減少里程焦慮,驗(yàn)證了所提方法的合理性和可行性。

    • 基于最優(yōu)軌跡跟蹤的地下鏟運(yùn)機(jī)無人駕駛技術(shù)

      2015, 46(12):323-328. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.044

      摘要 (3039) HTML (0) PDF 1.58 M (1647) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:結(jié)合地下巷道的特殊應(yīng)用環(huán)境,提出了一種基于最優(yōu)軌跡跟蹤的鏟運(yùn)機(jī)無人駕駛技術(shù)。鏟運(yùn)機(jī)在無人駕駛時(shí),通過車載傳感器實(shí)時(shí)獲取其實(shí)際的行駛軌跡相對(duì)于最優(yōu)路徑軌跡的偏差信息,包括橫向位置偏差和航向角偏差,將偏差信息進(jìn)行充分融合后,通過實(shí)時(shí)控制并調(diào)整鏟運(yùn)機(jī)前后鉸接角的大小實(shí)現(xiàn)位置和航向角偏差不斷趨向于零,以達(dá)到較好的跟蹤最優(yōu)路徑軌跡目的。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用對(duì)算法進(jìn)行了仿真測(cè)試,在模擬巷道環(huán)境下,利用2 m 3鏟運(yùn)機(jī)驗(yàn)證了該無人駕駛技術(shù),模擬實(shí)際環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,基于最優(yōu)軌跡跟蹤的方法可實(shí)現(xiàn)鏟運(yùn)機(jī)的無人駕駛。

    • >機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
    • 基于拉格朗日的冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛體動(dòng)力學(xué)建模

      2015, 46(12):329-336. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.045

      摘要 (2511) HTML (0) PDF 1.06 M (1979) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)4-UPS-RPU 4自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛體動(dòng)力學(xué)建模問題,基于拉格朗日方程建立冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型。首先,推導(dǎo)出4-UPS-RPU冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)能表達(dá)式、勢(shì)能表達(dá)式和作用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)非保守力的等效廣義力;然后,應(yīng)用拉格朗日法建立 4-UPS-RPU冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,為并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力的求解以及整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析奠定基礎(chǔ);最后結(jié)合算例,采用Matlab編程對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算并繪制了機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)力變化曲線,將上述分析結(jié)果與ADAMS虛擬仿真結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了所建動(dòng)力學(xué)模型的正確性。研究不僅為4-UPS-RPU 4自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制等后續(xù)研究提供了理論依據(jù),也為其他冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)建模提供了可行的方法。

    • 以基本運(yùn)動(dòng)鏈為單元的并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      2015, 46(12):337-345384. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.046

      摘要 (2875) HTML (0) PDF 1.36 M (1608) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究了以基本運(yùn)動(dòng)鏈(BKC)為單元的并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成原理及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。首先,提出基于BKC的并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成原理表達(dá)式;其次,基于BKC的組成原理及其耦合度 k 的計(jì)算公式,設(shè)計(jì)給出理論上滿足 k =0~3且基本回路 v =1~5的53種BKC基本類型及其解析表達(dá)式;其中,最常用的6種BKC基本類型能解析表示出40種BKC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而這些BKC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)成為常用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基本組成單元;最后,提出一種直接以BKC為設(shè)計(jì)單元,同時(shí)滿足方位特征集(POC)設(shè)計(jì)目標(biāo)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般性實(shí)用方法,并以實(shí)例說明。該方法無需綜合支鏈及其在動(dòng)、靜平臺(tái)之間的拓?fù)洳贾?,僅含3個(gè)步驟,操作簡(jiǎn)單,具有很好的實(shí)用性;與已有的主要型綜合理論方法相比,操作簡(jiǎn)單、方便,具有很好的實(shí)用性和普適性。

    • 含子閉環(huán)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

      2015, 46(12):346-354. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.047

      摘要 (2135) HTML (0) PDF 1.95 M (1420) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為解決含子閉環(huán)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模問題,對(duì)含子閉環(huán)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行界定?;谛窟\(yùn)算得到子閉環(huán)中任意兩構(gòu)件的相對(duì)速度和加速度,并將結(jié)果整理成廣義螺旋的形式。將子閉環(huán)這種新的表示形式與其所在同一串聯(lián)支鏈中其他構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的傳統(tǒng)旋量表示相結(jié)合,得到這類串聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈的一、二階影響系數(shù)。進(jìn)而推導(dǎo)出含子閉環(huán)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的輸入速度和加速度向末端構(gòu)件旋量速度和加速度映射的通用公式。分別以含有1自由度和2自由度子閉環(huán)的2個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果證明所討論的方法是正確的。

    • 可重構(gòu)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)自動(dòng)建模研究

      2015, 46(12):355-361377. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.048

      摘要 (2554) HTML (0) PDF 1.74 M (1456) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)可重構(gòu)機(jī)器人單元模塊結(jié)構(gòu)及對(duì)接機(jī)構(gòu)的局限性,提出了一種可移動(dòng)重構(gòu)機(jī)器人模塊單元,該單元具有12種連接方式,設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的正弦加速度傳動(dòng)槽與插銷組合的對(duì)接鎖緊機(jī)構(gòu)。針對(duì)可重構(gòu)機(jī)器人幾何構(gòu)型參數(shù)的不確定性問題,構(gòu)建雙模塊空間方位變換表,基于遞歸牛頓-歐拉方法提出多支鏈機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程自動(dòng)生成方法,并給出自動(dòng)生成的算法流程。最后以6個(gè)模塊組成的雙支鏈構(gòu)型為例,進(jìn)行了自動(dòng)生成動(dòng)力學(xué)方程的計(jì)算與仿真分析,驗(yàn)證了該自動(dòng)建模方法的可行性和有效性。

    • 3PTT-2R串并聯(lián)數(shù)控機(jī)床動(dòng)力學(xué)耦合特性研究

      2015, 46(12):362-369. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.049

      摘要 (2619) HTML (0) PDF 1.79 M (1686) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為較好地保證機(jī)床動(dòng)力學(xué)特性和在復(fù)雜曲面加工過程中有較好的加工精度,基于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和受力規(guī)律,針對(duì)設(shè)計(jì)的3并聯(lián)2串聯(lián)混合型數(shù)控機(jī)床進(jìn)行動(dòng)力學(xué)耦合問題研究。提出了一種聯(lián)合應(yīng)用凱恩方程及拉格朗日方程的動(dòng)力學(xué)解耦方法。建立了機(jī)床串聯(lián)及并聯(lián)部分完整的動(dòng)力學(xué)耦合模型并確定了耦合因素。進(jìn)行了復(fù)雜曲面零件的動(dòng)力學(xué)耦合仿真,仿真結(jié)果表明:建立的動(dòng)力學(xué)耦合模型是正確且可行的,符合運(yùn)動(dòng)學(xué)及受力規(guī)律。進(jìn)行了復(fù)雜曲面零件的切削加工實(shí)驗(yàn),機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)且速度較快,無較大奇異位置及耦合誤差。表面粗糙度結(jié)果反映了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度,干涉條紋證明了機(jī)床受力均勻。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明理論分析正確,該研究方法和過程不僅能夠真實(shí)、主動(dòng)和有效地解決機(jī)床動(dòng)力學(xué)耦合問題,而且可為后續(xù)機(jī)床精確伺服控制提供基礎(chǔ)。

    • 滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性集中質(zhì)量建模與仿真

      2015, 46(12):370-377. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.050

      摘要 (3016) HTML (0) PDF 1.99 M (1839) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了研究高速滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,提出一種改進(jìn)的集中質(zhì)量建模方法,該方法考慮了滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)基座的質(zhì)量、柔性及進(jìn)給系統(tǒng)部件間反向間隙對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響,并完善了滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)集中質(zhì)量模型等效參數(shù)的計(jì)算方法。以MAG某加工中心 X 軸滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,對(duì)該集中質(zhì)量模型建模方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果具有相同數(shù)量的特征頻率,且特征頻率的誤差在5%以內(nèi)。滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的仿真分析表明,螺母位置改變引起的進(jìn)給系統(tǒng)固有頻率變化將影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性,滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)中的反向間隙會(huì)激勵(lì)部件產(chǎn)生高頻振動(dòng),給進(jìn)給系統(tǒng)帶來不利影響。

    • 基于改進(jìn)布谷鳥搜索的軸向永磁聯(lián)軸器模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)

      2015, 46(12):378-384. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.051

      摘要 (2431) HTML (0) PDF 1.46 M (1362) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究了軸向永磁聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先根據(jù)層模型理論,以軸向永磁聯(lián)軸器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)(氣隙長(zhǎng)度、銅盤厚度等)為設(shè)計(jì)變量,以成本最低、輸出轉(zhuǎn)矩最大以及渦流損耗最小3個(gè)性能為多優(yōu)化目標(biāo),建立了軸向永磁聯(lián)軸器的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型;其次是將混沌搜索和自校正權(quán)重引入到布谷鳥搜索方法中,提出了一種改進(jìn)的布谷鳥搜索方法;然后,利用模糊理論將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)問題,并運(yùn)用改進(jìn)布谷鳥搜索算法優(yōu)化求解;最后,對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化后的軸向永磁聯(lián)軸器性能進(jìn)行了ANSYS仿真,而且制作樣機(jī)并進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明:提出的優(yōu)化結(jié)果優(yōu)于遺傳算法和粒子群優(yōu)化等方法,與標(biāo)準(zhǔn)模型相比,成本降低了9%,轉(zhuǎn)矩提高了15%,渦流損耗減少了10%。

    • 帶有前置泵的有機(jī)朗肯循環(huán)實(shí)驗(yàn)

      2015, 46(12):385-390396. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.052

      摘要 (2549) HTML (0) PDF 1.95 M (1993) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)基本有機(jī)朗肯循環(huán)(B-ORC)在運(yùn)行時(shí)工質(zhì)泵易發(fā)生氣蝕,提出了帶有前置泵的有機(jī)朗肯循環(huán)(BP-ORC),并建立了實(shí)驗(yàn)裝置。采用不銹鋼磁力泵作為前置泵,安裝于工質(zhì)泵與儲(chǔ)液罐之間,用于提升工質(zhì)泵入口壓力,從而確保工質(zhì)泵入口有足夠的氣蝕余量。采用三氟二氯乙烷(R123)作為循環(huán)工質(zhì),在140℃熱源條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)比了B-ORC和BP-ORC系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,前置泵可有效解決工質(zhì)泵氣蝕問題,使得有機(jī)工質(zhì)流量不發(fā)生顯著偏離和劇烈波動(dòng),工質(zhì)流量波動(dòng)幅值從±22 kg/h下降至±2.1 kg/h。相同條件下BP-ORC膨脹機(jī)輸出軸功增大,當(dāng)工質(zhì)泵頻率 f 為7 Hz時(shí),膨脹機(jī)最大軸功從2.11 kW提升至2.35 kW,增幅為11.4%。本實(shí)驗(yàn)中前置泵功耗為0.3 kW,當(dāng)不考慮前置泵自身功耗時(shí),系統(tǒng)輸出凈功和熱效率都明顯提升,最大熱效率從5.78%升至6.16%;計(jì)入前置泵功耗時(shí),系統(tǒng)最大熱效率則降至5.27%。

    • 微尺度催化燃燒表面反應(yīng)對(duì)氣相反應(yīng)的影響

      2015, 46(12):391-396. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.12.053

      摘要 (2673) HTML (0) PDF 1.86 M (1691) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:建立局部催化微通道內(nèi)部燃燒過程的計(jì)算模型,采用氫氧氣相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理和表面反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了不同流速、當(dāng)量比和通道高度下表面反應(yīng)對(duì)氣相反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,入口流速越大,表面反應(yīng)對(duì)催化段下游氣相反應(yīng)的促進(jìn)作用越明顯。表面反應(yīng)熱使上下壁面內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的溫差隨流速的增大而增大;在當(dāng)量比約為1時(shí),表面反應(yīng)明顯促進(jìn)氣相反應(yīng),而在氧氣大幅過量或者嚴(yán)重不足時(shí),表面反應(yīng)卻明顯抑制氣相反應(yīng)。在相同的質(zhì)量流量下,減小通道高度對(duì)表面反應(yīng)影響較小,對(duì)催化段附近空間反應(yīng)的抑制作用增強(qiáng),外壁面溫度增加。

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