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  • 2016年第47卷第4期文章目次
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    • >農(nóng)業(yè)裝備與機械化工程
    • 繞水翼加速流空化特性數(shù)值模擬

      2016, 47(4):1-7. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.001

      摘要 (3660) HTML (0) PDF 1.72 M (1805) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了解翼型加速流動過程中空化特性,,采用分離渦湍流模型(Detached eddy simulation, DES)和均相流空化模型對攻角為5.8°的NACA66(mod)水翼進(jìn)行數(shù)值模擬,,分析了空化數(shù)為00.99、對應(yīng)雷諾數(shù)為8×105時繞二維水翼的非定常流動,。通過模擬2種不同加速度(5m/s2和2.5m/s2)情況下空化演變過程和流場結(jié)構(gòu)變化特征,,得出了加速過程特有的變化規(guī)律:不同加速流下空泡都先在翼型的前緣產(chǎn)生,,經(jīng)過一段時間發(fā)展壯大,在翼型尾翼處分離,,前緣處空泡減少,,尾翼處空泡增加并向后衍生,直至破裂??栈a(chǎn)生于總加速時間的0.6倍左右,,在總加速時間的1.12倍左右結(jié)束第一個周期。加速度越小,,升力系數(shù)振蕩范圍越小,,阻力系數(shù)振蕩范圍越大,空化發(fā)展過程越緩慢,。

    • 前置導(dǎo)葉對軸流泵馬鞍區(qū)工況回流渦特性的影響

      2016, 47(4):8-14. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.002

      摘要 (2643) HTML (0) PDF 1.74 M (1719) 評論 (0) 收藏

      摘要:基于RANS方程和SST k—ω湍流模型,,對帶前置導(dǎo)葉軸流泵進(jìn)行三維非定常計算,研究了“馬鞍區(qū)”工況進(jìn)水流道回流渦的特性以及前置導(dǎo)葉對回流渦結(jié)構(gòu)及壓力脈動的影響,,揭示了前置導(dǎo)葉提高軸流泵“馬鞍區(qū)”工況揚程的機理,。結(jié)果表明,小流量工況,,軸流泵進(jìn)水流道內(nèi)形成大范圍螺旋形回流,,其與主流的剪切作用導(dǎo)致回流渦的產(chǎn)生,引起大量低頻壓力脈動,,并造成能量損失,,致使泵揚程下降,,出現(xiàn)馬鞍形,;增設(shè)前置導(dǎo)葉可打破連續(xù)的回流渦,降低低頻壓力脈動幅值,,提高軸流泵運行穩(wěn)定性,;同時,前置導(dǎo)葉可提高軸流泵揚程,,消除揚程曲線馬鞍形,,且隨著前置導(dǎo)葉位置不斷靠近葉輪進(jìn)口,泵揚程提高幅值不斷增大,;最后,,前置導(dǎo)葉調(diào)角可進(jìn)一步提高軸流泵揚程。

    • 魚友好型軸流泵流場數(shù)值分析與汽蝕性能優(yōu)化

      2016, 47(4):15-21. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.003

      摘要 (2391) HTML (0) PDF 2.17 M (1640) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了提高魚友好型設(shè)計造成的軸流泵汽蝕性能下降,,通過實驗對比驗證了采用ANSYS CFX數(shù)值預(yù)測原型泵及魚友好型泵汽蝕性能的可行性,,得到經(jīng)過魚友好型設(shè)計后,原型泵許用空化余量(性能參數(shù)下降3%)數(shù)值計算結(jié)果由3.5m增加到9m,,難以滿足使用要求,。通過分析魚友好型泵的內(nèi)部流場特性,揭示了輪轂處渦旋的產(chǎn)生機理以及葉片進(jìn)口沖角過大的原因,,由此設(shè)計出抑制渦旋產(chǎn)生,、更加符合流動特性的葉片截面翼型,并修正部分設(shè)計參數(shù)。數(shù)值計算結(jié)果表明:優(yōu)化后泵內(nèi)部流場流動平穩(wěn),,翼型頭部液流過渡良好,,沒有局部速度增量產(chǎn)生,輪轂側(cè)流動貼合葉片表面,,在吸力面也沒有產(chǎn)生渦旋,,魚友好型泵的裝置許用空化余量預(yù)測值降低到3m左右,完全滿足原型泵的使用要求,。

    • 離心泵內(nèi)雙龍卷風(fēng)式分離渦數(shù)值分析

      2016, 47(4):22-28. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.004

      摘要 (2427) HTML (0) PDF 2.27 M (1615) 評論 (0) 收藏

      摘要:為探究彎管式離心泵的內(nèi)流不穩(wěn)定特性,,基于雷諾時均模型和旋渦判別Q準(zhǔn)則,對離心泵設(shè)計工況下的旋渦流動進(jìn)行仿真研究,?;跀?shù)值計算結(jié)果,獲得了葉片吸力面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,捕捉到駐扎于葉片上的駐腳和游離于葉輪上游的低壓泡,,兩者共同構(gòu)成了雙龍卷風(fēng)式分離渦。導(dǎo)出其基本形成機理:吸入室中的彎管流動和消旋板繞流構(gòu)成了進(jìn)口畸變流,,包含反向渦對和低壓回流,。畸變流迫使進(jìn)口沖角增大,,吸力面發(fā)生流動分離并伴有旋渦脫落,,脫落渦在回流作用下向葉輪上游運動,逐漸發(fā)展成為獨立的集中分離渦,,連接葉輪上游壁面與葉片吸力面,。嵌入完全空化模型,證實設(shè)計工況下龍卷風(fēng)式分離渦存在渦生空化特性,,可能增加離心泵運行噪聲,。

    • 離心泵葉輪平衡腔內(nèi)液體流動特性及圓盤損失分析

      2016, 47(4):29-35. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.005

      摘要 (5163) HTML (0) PDF 2.04 M (1764) 評論 (0) 收藏

      摘要:在離心泵0.8Qsp、Qsp,、1.2Qsp流量工況點,,外特性及平衡腔內(nèi)流動特性數(shù)值計算結(jié)果與試驗結(jié)果基本一致的基礎(chǔ)上,研究平衡腔液體流場分布情況,,繪制平衡腔內(nèi)液體不同角度和半徑無量綱圓周,、徑向分速度沿軸向分布曲線,分析平衡腔液體流動特性,,計算平衡腔區(qū)域葉輪蓋板外側(cè)圓盤摩擦損失,。結(jié)果表明:平衡腔液體流動存在核心區(qū)和兩湍流邊界層,主要流動特征為圓周剪切流與徑向壓差流,。同一流量點,,平衡腔流動核心區(qū)無量綱圓周分速度隨半徑的增大而減小,,無量綱徑向分速度近似為零,而湍流邊界層液體受泄漏流影響較大,,且不具有軸對稱性,。流量越小,同一角度和半徑的平衡腔液體旋轉(zhuǎn)角速度越小,,平衡腔區(qū)域葉輪圓盤摩擦損失越大,。泵內(nèi)圓盤摩擦損失理論公式未考慮流量工況變化因素影響,且理論公式結(jié)果大于試驗結(jié)果和數(shù)值計算結(jié)果,。

    • 靜液壓—機械驅(qū)動橋式履帶底盤分段跟隨轉(zhuǎn)向控制研究

      2016, 47(4):36-41,35. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.006

      摘要 (2519) HTML (0) PDF 1.44 M (1917) 評論 (0) 收藏

      摘要:為提高靜液壓—機械驅(qū)動橋式履帶底盤轉(zhuǎn)向的可操作性及安全性,,設(shè)計了一種分段跟隨控制策略及利用轉(zhuǎn)向盤輸入的轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)。根據(jù)打滑條件下履帶底盤轉(zhuǎn)向分析結(jié)果,,求解出理論轉(zhuǎn)向軌跡,,并根據(jù)機械驅(qū)動橋響應(yīng)復(fù)位時間進(jìn)行分段處理。實際履帶底盤轉(zhuǎn)向軌跡根據(jù)控制策略中所劃分的行駛方向角度與位置偏離限控制每一分段時間內(nèi)驅(qū)動橋的離合制動器作用狀態(tài),,實時跟隨理論軌跡,。建立了控制策略的評價方法,并進(jìn)行了算法仿真和電控系統(tǒng)設(shè)計及實車試驗,。仿真結(jié)果表明控制算法履帶底盤轉(zhuǎn)向相對誤差為5.9%~10%,,執(zhí)行器作用平均頻率為2.5~6.6Hz。實車試驗表明,,利用轉(zhuǎn)向盤輸入的電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可滿足靜液壓—機械驅(qū)動式履帶底盤的轉(zhuǎn)向需求,,能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向意圖,轉(zhuǎn)向過程平穩(wěn),。同時,,電控系統(tǒng)能夠有效減少履帶底盤轉(zhuǎn)向過程中的原地滑轉(zhuǎn),,從而減小對地面和農(nóng)作物的損傷,。

    • >農(nóng)業(yè)水土工程
    • 灌區(qū)排水再利用研究進(jìn)展

      2016, 47(4):42-48,28. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.007

      摘要 (2082) HTML (0) PDF 1.07 M (1936) 評論 (0) 收藏

      摘要:灌區(qū)排水再利用研究及其應(yīng)用不僅對保障未來我國糧食安全和水安全有積極作用,而且對提高農(nóng)田水肥資源利用效率,、保護(hù)水環(huán)境等都具有十分重要的意義,。總結(jié)了國內(nèi)外灌區(qū)排水再利用研究基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù),,包括排水再利用基礎(chǔ)理論研究,、常見的排水再利用工程運行模式和減輕排水灌溉利用負(fù)面效應(yīng)的管理措施。指出我國灌區(qū)排水再利用具有較大潛力,,排水再利用的節(jié)水減污效果明顯,,目前關(guān)于排水中氮磷等營養(yǎng)成分的研究成果較多,對鹽分及其他組分的研究相對較少,,再利用的工程運行模式與灌溉管理措施是影響排水再利用效應(yīng)的關(guān)鍵因素,,排水水質(zhì)和水量變化規(guī)律、最佳再利用模式和灌溉管理措施的選擇、再利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價與風(fēng)險分析等是今后排水再利用研究的重要內(nèi)容,。

    • 液態(tài)地膜覆蓋下種植方式對土壤水分和玉米生長的影響

      2016, 47(4):49-58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.008

      摘要 (2597) HTML (0) PDF 1.66 M (1363) 評論 (0) 收藏

      摘要:于2013—2014年間采用大田試驗方法,,探討了平地?zé)o覆蓋種植(CK)、平地全液態(tài)地膜覆蓋種植(YM1),、壟覆液態(tài)地膜溝種植(YM2)及連壟全液態(tài)地膜覆蓋種植(YM3)4種種植方式對土壤水分變化和夏玉米產(chǎn)量的影響,。結(jié)果表明,不同覆蓋種植方式下,,2a土壤儲水量變化趨勢基本一致,,隨著播種后天數(shù)的增加呈現(xiàn)“先升高再降低,再升高再降低”的波浪起伏狀態(tài),;前期降水16.1mm后,,YM1、YM2,、YM3處理雨后土壤儲水量分別比CK對照高出1.23%,、4.29%、4.79%,,且差異顯著(P<0.05),,后期雨后儲水量均與CK無顯著差異;對土壤0~200cm總儲水量和耗水量研究發(fā)現(xiàn),,YM1,、YM2、YM3處理收獲后2a平均儲水量分別較CK增加了2.74%,、2.87%,、9.79%,2a平均耗水量均比CK對照減少了1.26%,、2.03%,、8.17%,其中覆蓋YM3處理與CK對照差異顯著(P<0.05),。與CK對照相比,,覆蓋YM1、YM2和YM3處理2a平均增產(chǎn)1.88%,、11.32%,、21.96%,2a平均水分利用效率較CK對照提高3.17%,、13.51%,、32.67%,其中,,覆蓋處理YM3增產(chǎn)保水效果顯著(P<0.05),,處理YM1與CK無顯著差異,。研究認(rèn)為,液態(tài)地膜與連壟全覆蓋種植方式結(jié)合(YM3)更有利于發(fā)揮液態(tài)地膜的效果,,促進(jìn)產(chǎn)量的增加和水分利用效率的提高,。

    • 炭—肥互作對芥菜產(chǎn)量和肥料利用率的影響

      2016, 47(4):59-64. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.009

      摘要 (2373) HTML (0) PDF 1.14 M (1375) 評論 (0) 收藏

      摘要:進(jìn)行了生物質(zhì)炭—化肥互作試驗,探究炭—肥互作對紅壤養(yǎng)分,、芥菜產(chǎn)量,、肥料利用率的影響。采用盆栽試驗,,設(shè)置空白對照組CK(不加炭,,不施肥)、加炭組(施加5%的稻殼炭),,按照化肥投入量的遞減率為0,、15%、30%,、45%,,依次標(biāo)記為RFC0、RFC1,、RFC2,、RFC3,對應(yīng)的不加炭處理依次記為RF0,、RF1,、RF2、RF3,。結(jié)果表明,,添加5%的稻殼炭、化肥施用量為常規(guī)施肥量的55%(RFC3)時,,氮肥表觀利用率最高,,炭—肥互作處理的氮肥利用率均顯著高于常規(guī)施肥處理,平均提高161.42%,,而加炭處理(RFC0,、RFC1、RFC2,、RFC3)的芥菜產(chǎn)量分別比對應(yīng)的不加炭處理平均提高79.28%。炭—肥互作組的紅壤有機質(zhì)含量比單施化肥組平均高出241.42%,;RFC3處理的紅壤堿解氮,、有效磷含量均高于RF0處理,說明炭可以增加土壤養(yǎng)分,,當(dāng)施肥量為常規(guī)施肥量的55%時,,生物質(zhì)炭與化肥互作,,保持了土壤的有效養(yǎng)分。另外,,炭—肥互作的種植模式也促進(jìn)了芥菜對氮,、磷、鉀養(yǎng)分的吸收和貯藏,。在本試驗條件下,,降低肥料投入時,生物質(zhì)炭發(fā)揮其對紅壤的綜合改良效應(yīng)及其對養(yǎng)分的吸收和固持作用,,從而表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)效應(yīng),;炭—肥互作模式可以在低肥料投入時通過提高肥料表觀利用率、氮肥利用率來保證作物的養(yǎng)分供給,,保持土壤的肥力,,使作物增產(chǎn)。

    • 鹽堿地滴灌春小麥光合特性與耐鹽指標(biāo)研究

      2016, 47(4):65-72,104. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.010

      摘要 (2691) HTML (0) PDF 2.18 M (1789) 評論 (0) 收藏

      摘要:通過盆栽試驗,,在非鹽化土,、輕度鹽化土、中度鹽化土,、強度鹽化土,、鹽土等5種不同的土壤鹽分含量(分別為CK: 2.0g/kg、T1:5.0g/kg,、T2:9.0g/kg,、T3:16.5g/kg、T4:24.5g/kg)處理條件下,,使用美國產(chǎn)CI—340型手持式光合儀于春小麥拔節(jié)期(5月20日),、抽穗期(5月28日)和乳熟期(6月11日)測定了光合有效輻射、氣溫,、大氣CO2濃度等環(huán)境因子指標(biāo),,以及凈光合速率、蒸騰速率,、氣孔導(dǎo)度,、胞間CO2濃度等光合生理特性指標(biāo)的變化,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)計算葉片光合作用的氣孔限制值和非氣孔限制值,,同時觀測了春小麥產(chǎn)量和土壤鹽分?jǐn)?shù)據(jù),,通過線性回歸分析計算耐鹽指標(biāo)。結(jié)果表明,,不同鹽分處理下春小麥葉片凈光合速率,、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度,、胞間CO2濃度日變化規(guī)律相近,,光合作用“午休”現(xiàn)象明顯,。氣孔與非氣孔因素同時存在限制春小麥葉片光合作用,凈光合速率的下降在低鹽分土壤處理下主要由氣孔因素引起,,而在高鹽分土壤處理下主要由非氣孔因素引起,。春小麥在0~40cm土層耐鹽臨界值為6.46g/kg,耐鹽極限值為30.72g/kg,;減產(chǎn)10%的耐鹽閾值為9.63g/kg,。初步認(rèn)為滴灌春小麥適宜種植于非鹽化土以及輕度鹽化土。

    • 微孔陶瓷灌水器流量影響因素研究

      2016, 47(4):73-78,89. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.011

      摘要 (2573) HTML (0) PDF 1.87 M (1390) 評論 (0) 收藏

      摘要:制備了3種孔徑相同但開口孔隙率不同的粘土基微孔陶瓷,,將3種微孔陶瓷加工成圓片并分別組裝成灌水器,,以灌水器的水力性能研究為基礎(chǔ),詳細(xì)討論了灌溉系統(tǒng)的水頭以及微孔陶瓷片厚度和開口孔隙率對灌水器流量的影響,。結(jié)果表明,,微孔陶瓷灌水器的流量與灌溉系統(tǒng)的水頭呈正比;微孔陶瓷片的厚度和開口孔隙率對灌水器的流量均有影響,,其中開口孔隙率的影響最大,,厚度的影響次之;由于微孔陶瓷的滲透系數(shù)與開口孔隙率滿足冪函數(shù)關(guān)系,,故隨著微孔陶瓷開口孔隙率的增大,,灌水器的流量呈冪函數(shù)快速增大;隨著微孔陶瓷片厚度的增加,,灌水器的流量緩慢降低,。

    • 退化草地復(fù)合體力學(xué)特性與影響因素研究

      2016, 47(4):79-89. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.012

      摘要 (2740) HTML (0) PDF 1.72 M (1397) 評論 (0) 收藏

      摘要:為采用機械手段有效打破高堅實度退化草地板結(jié)性土層形成的土壤—根系復(fù)合體結(jié)構(gòu),對退化草地形成的復(fù)合體結(jié)構(gòu)基本力學(xué)特性進(jìn)行了研究,。通過測定退化草地復(fù)合體的緊實程度,、容重、含水率,、孔隙度和含根量分布,,對退化草地形成的復(fù)合體的物理性狀進(jìn)行了分析;通過對復(fù)合體原狀試樣進(jìn)行剪切,、無側(cè)限壓縮和回彈模量試驗,,對復(fù)合體的抗剪、無側(cè)限抗壓和回彈等基本力學(xué)特性進(jìn)行了研究,,并在此基礎(chǔ)上通過正交試驗探討了容重,、含水率和含根量對上述力學(xué)特性的影響。研究發(fā)現(xiàn),,退化草地形成的復(fù)合體具有加劇土壤緊實程度,、聚集根系向淺層分布等特征;復(fù)合體的抗剪強度,、無側(cè)限抗壓強度和回彈模量因根系的存在與無根系分布的土層相比有很大變化,;復(fù)合體容重、含水率和含根量均對其力學(xué)特性產(chǎn)生了影響,,且各因素的影響存在交互作用,,根系的存在可增強復(fù)合體結(jié)構(gòu)的抗剪強度和無側(cè)限抗壓強度,但對于回彈模量的影響卻表現(xiàn)出一定的差異性,。

    • 壟溝集雨補灌對冬油菜根系,、產(chǎn)量與水分利用效率的影響

      2016, 47(4):90-98,112. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.013

      摘要 (3185) HTML (0) PDF 1.53 M (1887) 評論 (0) 收藏

      摘要:為確定壟溝集雨栽培條件下冬油菜蕾薹期的適宜補灌量,設(shè)置壟溝集雨雨養(yǎng)(T1),、壟溝集雨補灌60mm(T2)和120mm(T3)3個處理,,并設(shè)平作補灌120mm作為對照(CK),通過2年田間試驗,,系統(tǒng)地對比分析了不同補灌處理對冬油菜0~30cm和30~100cm土層的平均土壤含水率,、地上部干物質(zhì)量、主根性狀和側(cè)根密度,、產(chǎn)量構(gòu)成及水分利用效率的影響,。結(jié)果表明,T2和T3處理不同時期0~30cm土層的平均土壤含水率,、花期和角果期地上部干物質(zhì)量均明顯高于T1和CK處理,,T2和T3處理角果期的主根直徑和干質(zhì)量、0~10cm和10~20cm側(cè)根密度顯著增加,,且T2和T3處理間不存在顯著差異,。T2和T3處理能顯著增加油菜籽粒產(chǎn)量和水分利用效率,T2和T3處理2年平均分別比T1增產(chǎn)50.99%和58.15%,,比CK增產(chǎn)53.89%和61.19%,;T2和T3處理2年平均水分利用效率比T1分別提高37.28%和25.98%,比CK分別提高92.77%和76.90%,。2年中T3處理均能獲得最高的籽粒產(chǎn)量,,但T3與T2處理間產(chǎn)量不存在顯著差異,T3較T2僅增產(chǎn)4.74%,,但T2比T3能夠減少灌水量60mm,,減少耗水量45.5mm,水分利用效率提高8.97%,。從節(jié)水和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度來看,,壟溝集雨種植并在蕾薹期補灌60mm(T2)為較優(yōu)的冬油菜栽培灌溉措施。

    • 調(diào)虧灌溉對棉花根冠生長關(guān)系的影響

      2016, 47(4):99-104. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.014

      摘要 (3061) HTML (0) PDF 1.26 M (1948) 評論 (0) 收藏

      摘要:以棉花(Gossypium hirsutum L.)為試驗材料,,采用防雨棚下桶栽土培方法,,進(jìn)行調(diào)虧灌溉(Regulated deficit irrigation, RDI)對棉花根、冠生長的影響研究,。試驗采用二因素隨機區(qū)組設(shè)計,,設(shè)置4個水分調(diào)虧階段:苗期(I),、蕾期(II)、花鈴期(III)和吐絮期(IV),;每個調(diào)虧階段設(shè)置3個水分調(diào)虧度:輕度調(diào)虧(L),、中度調(diào)虧(M)和重度調(diào)虧(S),土壤相對含水率(占田間持水率的百分?jǐn)?shù))控制上,、下限分別為60%~65% FC(Field capacity),、50%~55% FC和40%~45% FC;另設(shè)全生育期保持適宜土壤水分處理作為對照(CK),,土壤相對含水率控制下限分別為60% FC(苗期),、60% FC(蕾期)、70% FC(花鈴期)和60% FC(吐絮期),。分別在水分調(diào)虧期間和復(fù)水后測定各處理根系參數(shù)和地上干物質(zhì)質(zhì)量,。試驗結(jié)果表明,RDI對植株根,、冠生長發(fā)育的影響因不同水分調(diào)虧階段和不同水分調(diào)虧度而異,。水分調(diào)虧不改變棉花根系生長的原有總體趨勢,但對根系生長速率具有促進(jìn)作用,。棉花各生育階段的中度水分調(diào)虧(50%~60%FC)在調(diào)虧期間對根系生長有明顯促進(jìn)效應(yīng)或維持較高的根質(zhì)量,,復(fù)水后有不同程度的根系補償生長效應(yīng)或延緩根系衰亡作用,后期仍保持較高的根冠比(R/S),,因而是協(xié)調(diào)棉花根/冠關(guān)系的適宜水分調(diào)虧處理,。RDI可以有效調(diào)控棉花根/冠生長關(guān)系。

    • 泥沙粒度組成對渾水膜孔灌單向交匯入滲特性的影響

      2016, 47(4):105-112. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.015

      摘要 (2535) HTML (0) PDF 1.19 M (1259) 評論 (0) 收藏

      摘要:通過室內(nèi)相同條件下清水膜孔灌單向交匯入滲和4種不同泥沙粒度組成的渾水膜孔灌單向交匯入滲試驗,,研究不同泥沙粒度組成對渾水膜孔灌單向交匯入滲特性的影響,;建立渾水膜孔灌單向交匯入滲量、單向交匯時間,、濕潤鋒運移距離與不同泥沙粒度組成的關(guān)系,;提出不同泥沙粒度組成下渾水膜孔灌單向交匯入滲單位膜孔面積累積入滲量模型、自由面和交匯面濕潤鋒運移距離模型,;并揭示不同泥沙粒度組成下渾水膜孔灌單向交匯入滲相對相同條件下清水膜孔灌單向交匯入滲的減滲特性,。結(jié)果表明,渾水膜孔灌單向交匯入滲單位膜孔面積的累積入滲量隨著物理性粘粒含量d0.01(粒徑小于0.01mm的顆粒含量)的增大而逐漸減??;入滲系數(shù)K隨著d0.01的增大而減小,入滲指數(shù)α隨著d0.01的增大而增大,;在相同入滲時間內(nèi),,隨著物理性粘粒含量d0.01的增大,自由面和交匯面垂直和水平濕潤鋒運移距離都逐漸減小,減滲率逐漸增大,。

    • 改進(jìn)暗管排水結(jié)構(gòu)型式對排水性能的影響

      2016, 47(4):113-118,179. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.016

      摘要 (2804) HTML (0) PDF 1.45 M (1512) 評論 (0) 收藏

      摘要:提出一種占用耕地少,、排水流量較常規(guī)暗排大且環(huán)境友好的改進(jìn)暗排?;谑覂?nèi)土柱試驗,,分析改進(jìn)暗排在地表積水,、土體飽和條件下的排水除澇性能及其機理,,提出地表積水土體飽和入滲條件下改進(jìn)暗排排水流量的理論計算公式。結(jié)果表明,,改進(jìn)暗排可以有效提高暗管排水能力,,試驗條件下,反濾體寬度為2~6cm的改進(jìn)暗排在自由出流條件下的排水流量為常規(guī)暗排排水流量的2~3倍,;積水層深度相同時,,改進(jìn)暗排排水性能隨反濾體寬度的增加而增大,但增幅逐漸減??;土體介質(zhì)和反濾體的滲透系數(shù)差別越大,改進(jìn)暗排的排水作用越明顯,。理論方法計算結(jié)果與試驗結(jié)果相吻合,,證明提出的理論計算公式是合理可行的。

    • 覆蓋和草籬對紅壤坡耕地花生生長和土壤特性的影響

      2016, 47(4):119-126. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.017

      摘要 (2879) HTML (0) PDF 1.04 M (1414) 評論 (0) 收藏

      摘要:開展了稻草覆蓋和香根草籬控制紅壤旱坡地水土流失的長期定位試驗,,研究了香根草籬,、稻草覆蓋、香根草籬+稻草覆蓋3種類型的水土保持耕作措施和常規(guī)耕作對紅壤旱坡地土壤物理學(xué),、化學(xué),、生物學(xué)特性和花生生長、產(chǎn)量的影響,。結(jié)果表明,,香根草籬+稻草覆蓋和稻草覆蓋措施實施5a后仍能促進(jìn)花生花莢期莖、葉,、根,、果生長發(fā)育,與常規(guī)耕作相比,,花生增產(chǎn)明顯,,增產(chǎn)量為460.65~761.11kg/hm2,增產(chǎn)率為6.19%~20.32%,;香根草籬措施雖然沒有明顯地促進(jìn)花生生長和產(chǎn)量,,但其減流減蝕效果顯著,綜合效益仍優(yōu)于常規(guī)耕作。稻草覆蓋和香根草籬及其組合措施建立5a后,,與常規(guī)耕作相比,,3種類型的水土保持耕作措施土壤化學(xué)性狀均有不同程度的提高,并以香根草籬+稻草覆蓋措施的提高效果最明顯,;香根草籬+稻草覆蓋措施下土壤小于2μm的微團聚體含量和土壤主要微生物類群總量明顯高于常規(guī)耕作,,改善了土壤物理結(jié)構(gòu),提高了土壤微生物活性,。表明稻草覆蓋和香根草籬等水土保持耕作措施是適合紅壤旱坡地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效模式,,其中香根草籬+稻草覆蓋組合模式在土壤質(zhì)量改善和作物增產(chǎn)效果方面尤為突出。

    • 覆蓋模式對農(nóng)田土壤環(huán)境與冬小麥生長的影響

      2016, 47(4):127-135,227. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.018

      摘要 (2728) HTML (0) PDF 1.37 M (1475) 評論 (0) 收藏

      摘要:基于2年田間試驗,,對比研究了平作不覆蓋(CK),、壟覆普通塑料地膜(M1),、壟覆普通塑料地膜至拔節(jié)期揭膜(M2)、壟覆生物降解膜(M3)和壟覆液態(tài)地膜(M4)5種覆蓋模式對農(nóng)田土壤水分、土壤溫度和土壤養(yǎng)分及冬小麥生物量累積,、生育進(jìn)程,、產(chǎn)量和水肥利用效率的影響,。結(jié)果表明,,壟覆普通塑料地膜、生物降解膜和普通塑料地膜至拔節(jié)期揭膜均具有一定的保墑作用,,而壟覆液態(tài)地膜的保墑性則較差,。連續(xù)2年試驗后,各處理耕層(0~40cm)土壤養(yǎng)分含量均較播前有所減少,,其中處理M2和M3有機質(zhì)含量較高,,而處理M1最低。與對照相比,,覆蓋處理可明顯增加冬小麥生長前中期土壤溫度,,促進(jìn)冬小麥出苗、拔節(jié)及地上部生物量累積,,同時能提高產(chǎn)量和水肥利用效率,。其中,處理M2和M3的增加幅度最大,,與處理CK相比,,其2年平均產(chǎn)量分別提高25.93%和25.24%,平均水分利用效率分別提高27.86%和27.44%,,平均肥料偏生產(chǎn)力分別提高25.94%和25.23%,,且二者無顯著差異,是陜西關(guān)中地區(qū)緩解殘膜污染合理有效的冬小麥覆蓋模式,。

    • 耕作方式轉(zhuǎn)變對土壤蓄水保墑影響的RZWQM模型模擬

      2016, 47(4):136-145. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.019

      摘要 (3035) HTML (0) PDF 1.73 M (2062) 評論 (0) 收藏

      摘要:基于2011—2012年和2013—2014年河南禹州冬小麥長期定位試驗,,利用傳統(tǒng)耕作,、免耕和深松處理下土壤水分、地上部生物量和產(chǎn)量對RZWQM(Root zone water quality model)模型進(jìn)行率定和驗證,,然后利用率定后的模型模擬傳統(tǒng)耕作轉(zhuǎn)變?yōu)楸Wo(hù)性耕作方式后0~100cm土層貯水量,、耗水量、土壤剖面水分平衡及水分利用效率的動態(tài)變化,。在模型率定和驗證中,,土壤分層含水率模擬值和實測值之間的均方根誤差(RMSE)分別在0.009~0.025cm3/cm3和0.005~0.054cm3/cm3范圍內(nèi)變化。模型模擬結(jié)果表明RZWQM模型能夠較好地模擬耕作方式轉(zhuǎn)變后土壤分層水分的動態(tài)變化,,4種不同耕作轉(zhuǎn)變模式(傳統(tǒng)耕作分別轉(zhuǎn)變?yōu)槊飧?、免?秸稈覆蓋、深松,、深松+秸稈覆蓋)下,,傳統(tǒng)耕作轉(zhuǎn)變?yōu)槊飧螽a(chǎn)量最高,水分利用效率最大,,達(dá)19.3kg/(hm2·mm)。因此,,該模擬條件下傳統(tǒng)耕作轉(zhuǎn)變?yōu)槊飧男钏勑Ч詈谩?/p>

    • 水文變異條件下水庫生態(tài)調(diào)度研究

      2016, 47(4):146-154,381. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.020

      摘要 (2881) HTML (0) PDF 1.62 M (1457) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了降低水庫調(diào)度對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響,,針對尼爾基水庫的生態(tài)問題,結(jié)合水文變異診斷系統(tǒng),,制定了有效的生態(tài)調(diào)度方案,。首先,利用水文變異診斷分析水文時間序列,,確定人類不同擾動下的時間節(jié)點,,并考慮東北地區(qū)具有冰封期的特點,推求了混合時間尺度下的天然,、次天然及現(xiàn)狀生態(tài)徑流過程,;其次,建立以最大發(fā)電量為目標(biāo),、多種生態(tài)徑流過程為約束的尼爾基水庫生態(tài)調(diào)度模型,;最后,根據(jù)水量平衡方程生成初始種群,,采用歸一化方法將變量約束至同一感知半徑內(nèi),,利用螢火蟲算法優(yōu)化5種約束條件下的調(diào)度過程。結(jié)果表明,,在現(xiàn)有調(diào)度規(guī)則下,,河流原有的生態(tài)系統(tǒng)得不到有效的保護(hù),對于來水較多的年份棄水較多,,水量得不到合理的利用,;考慮水文變異的生態(tài)調(diào)度,,可以在水量不足的年份以降低生態(tài)目標(biāo)的方式為決策者提供較低生態(tài)保證程度的調(diào)度方案,減輕對河流生態(tài)系統(tǒng)的破壞程度,;水庫發(fā)電目標(biāo)與生態(tài)目標(biāo)間的矛盾在枯水期較為明顯,,而在豐水期可以得到有效地緩解,需要決策者在不同時期做出科學(xué)的決策,。

    • 基于灌溉需求指數(shù)的滇中地區(qū)烤煙需水量時空變化分析

      2016, 47(4):155-161. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.021

      摘要 (2465) HTML (0) PDF 1.50 M (1498) 評論 (0) 收藏

      摘要:基于云南省滇中地區(qū)4個國家氣象站點逐日氣象資料和烤煙不同生育期作物系數(shù),,根據(jù)FAO 56推薦的Penman—Monteith公式和單作物系數(shù)法,計算了滇中地區(qū)近58a(1956—2013年)參考作物蒸發(fā)蒸騰量,、烤煙凈灌溉需水量及凈灌溉需求指數(shù),,分析了滇中地區(qū)烤煙生育期凈灌溉需水變異特征;利用GIS普通克里金法,,對滇中地區(qū)烤煙需水量,、凈灌溉需水量和凈灌溉需求指數(shù)進(jìn)行空間分布分析;采用通徑分析法研究灌溉需求指數(shù)變化成因,。研究結(jié)果表明,,滇中地區(qū)烤煙凈灌溉需求指數(shù)隨生育期變化逐漸減少,即伸根期,、旺長期,、成熟期;其中,,凈灌溉需求指數(shù)大于零的年數(shù)占54%,,表明烤煙區(qū)在平水年條件下需人工灌溉補給;影響凈灌溉需水量最主要的氣象因子為降水量,。

    • 2000—2012年科爾沁沙地植被與氣候因子間的響應(yīng)關(guān)系

      2016, 47(4):162-172. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.022

      摘要 (2597) HTML (0) PDF 2.03 M (1423) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用2000—2012年氣溫,、降水量、歸一化植被指數(shù)(NDVI)數(shù)據(jù),,對科爾沁沙地氣候與植被變化特征及其定性與定量響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了分析,。結(jié)果表明,研究區(qū)植被長勢自東向西逐漸變差有28.56%的面積呈變差趨勢,,其余呈變好趨勢,;多年植被長勢呈變好趨勢,降水呈微弱增加趨勢,,氣溫變化趨勢不明顯,。累積2~3個月降水量、當(dāng)月及平均2~3個月氣溫對植被影響較大,;降水量增多,、年內(nèi)4—11月份氣溫升高、4—8月份單月年際變化中4月最低氣溫升高和6—8月份平均,、最高氣溫降低,,均促進(jìn)植被生長,;水熱同期比單獨因子變化對植被影響更大。NDVI在0.03~0.33時受氣溫影響顯著,;在0.33~0.43時受降水量影響顯著,;在0.43~0.62時受水熱共同影響顯著;在0.53~0.62時氣溫升高會抑制生長,。當(dāng)降水,、氣溫分別在一定范圍內(nèi)變化,或在一定范圍內(nèi)變化時的水熱共同作用下,,NDVI響應(yīng)于一定范圍,,且部分響應(yīng)范圍間有共同的重疊響應(yīng)區(qū)域。

    • >農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程
    • 馬鈴薯莖葉與玉米秸稈混合厭氧消化工藝參數(shù)優(yōu)化

      2016, 47(4):173-179. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.023

      摘要 (3127) HTML (0) PDF 1.80 M (1700) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了探索馬鈴薯莖葉與玉米秸稈混合厭氧消化產(chǎn)氣特性和優(yōu)化工藝參數(shù),,采用二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計,,研究了物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳氮比和接種物質(zhì)量分?jǐn)?shù)3個因素對馬鈴薯莖葉與玉米秸稈混合厭氧消化產(chǎn)氣特性及其規(guī)律,,以總固體產(chǎn)氣率為響應(yīng)值得出二次回歸模型和優(yōu)化工藝參數(shù),,并采用DesignExpert軟件對回歸模型進(jìn)行了優(yōu)化和降維分析。通過上述試驗研究,,得到最佳工藝條件為:物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.87%,、碳氮比為18.73、接種物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.82%,,預(yù)測總固體產(chǎn)氣率為54.55mL/g。3個因素影響主次順序依次為接種物質(zhì)量分?jǐn)?shù),、物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)和碳氮比,,各因素間交互作用以接種物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的交互作用最明顯。通過驗證試驗得出,,模型預(yù)測值與試驗值之間相對誤差小于5%,方差分析不顯著,,模型擬合較好,。

    • 玉米秸稈水熱炭化產(chǎn)物特性演變分析

      2016, 47(4):180-185. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.024

      摘要 (2714) HTML (0) PDF 1.58 M (1833) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了研究玉米秸稈水熱炭化過程及固體目標(biāo)產(chǎn)物特性的演變規(guī)律,,在高溫高壓反應(yīng)釜中,進(jìn)行反應(yīng)溫度為180~290℃、停留時間為8h的水熱炭化實驗研究,。研究發(fā)現(xiàn),,隨反應(yīng)溫度的升高,玉米秸稈固體水熱焦產(chǎn)率從180℃時的71%逐漸下降至290℃時的36%,,而C質(zhì)量分?jǐn)?shù)從玉米秸稈原料中的44.86%增加至72.36%,,O質(zhì)量分?jǐn)?shù)從原料中的44.2%下降至15.36%,明顯提高了其能量密度,。至290℃時,,水熱焦的H/C和O/C原子比分別為0.88和0.16,接近于煤的H/C和O/C原子比,,高位熱值高達(dá)29.79MJ/kg,。水熱焦中特征官能團隨溫度升高而減少,,而C=C、C=O和芳香特征峰紅外吸收逐漸增強,,同時熱重分析表明水熱焦熱穩(wěn)定性逐漸提高,。元素組成和傅里葉紅外光譜分析表明玉米秸稈經(jīng)水熱炭化處理,低于230℃時主要經(jīng)歷脫水和脫羧反應(yīng),,而高于230℃以后,,以縮聚反應(yīng)和芳香化為主。

    • >農(nóng)產(chǎn)品加工工程
    • 自動進(jìn)樣與恒溫控制型電子舌檢測系統(tǒng)

      2016, 47(4):186-192. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.025

      摘要 (2450) HTML (0) PDF 1.70 M (1358) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對現(xiàn)有電子舌集成化,、自動化程度較低的問題,,設(shè)計了一臺能自動調(diào)節(jié)樣品溫度、進(jìn)樣,、清洗電極和檢測樣品的伏安型電子舌,,包括上位機、控制模塊,、電極與信號采集模塊,、自動進(jìn)樣模塊、恒溫槽模塊和按鍵顯示模塊,。系統(tǒng)的控制界面基于LabVIEW設(shè)計開發(fā),,通過串口向控制模塊發(fā)送指令,進(jìn)而控制自動進(jìn)樣,、恒溫槽等模塊協(xié)同工作,。電極與信號采集模塊采用了三電極檢測體系,由貴金屬裸電極陣列,、調(diào)理電路,、采集卡構(gòu)成,運用脈沖伏安法獲得樣品的信號曲線,,并與上位機之間通過USB互傳數(shù)據(jù)。對設(shè)備的進(jìn)樣和調(diào)溫性能試驗結(jié)果表明,,自動進(jìn)樣模塊能可靠運行,,恒溫槽對樣品的溫度控制范圍為(25±1)℃。對設(shè)備的檢測性能試驗表明,,檢測信號特征值隨時間漂移較小,,有良好的穩(wěn)定性。樣品溫度波動會引起特征值顯著變化,,恒溫槽控溫能有效提高電子舌檢測精度,。使用電子舌對不同類型的啤酒、牛奶,、水和不同等級的茶葉4大類樣品進(jìn)行檢測,,對數(shù)據(jù)運用主成分分析(PCA),,結(jié)果顯示電子舌對它們均能有效區(qū)分。

    • 蘋果霉心病可見/近紅外透射能量光譜識別方法

      2016, 47(4):193-200. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.026

      摘要 (2610) HTML (0) PDF 1.49 M (1911) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對蘋果霉心病從外表無法識別的難題,,提出基于可見/近紅外透射能量光譜進(jìn)行快速無損識別的模型和方法,。在200 ~ 1100nm波段內(nèi)采集了200個蘋果的透射能量光譜數(shù)據(jù),隨機選取140個樣品作為訓(xùn)練集,,剩余60個樣品作為測試集,。用平滑法和多元散射校正對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理?;谌庾V,、連續(xù)投影算法(SPA)提取的12個特征波長、主成分分析(PCA)提取的9個主成分,,分別建立了偏最小二乘判別法,、誤差反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(SVM)識別模型。實驗結(jié)果說明,,應(yīng)用PCA—SVM建立的模型識別性能最優(yōu),,該模型對測試集和訓(xùn)練集中霉心病果和健康果的識別正確率分別為99.3%和96.7%?;赟PA和PCA所建模型的輸入變量數(shù)僅相當(dāng)于基于全光譜所建模型輸入變量數(shù)的0.99%和0.74%,,極大降低了模型的復(fù)雜度。研究結(jié)果表明,,該方法是可行的且具有較高識別準(zhǔn)確度,,為蘋果在線內(nèi)部品質(zhì)分級和便攜式蘋果霉心病檢測儀的研究提供了技術(shù)依據(jù)。

    • 酸化和滲透壓不同處理順序?qū)δc炎沙門菌失活的影響

      2016, 47(4):201-208. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.027

      摘要 (2474) HTML (0) PDF 1.35 M (1894) 評論 (0) 收藏

      摘要:為探討酸化和滲透壓不同處理順序?qū)δc炎沙門菌失活的影響,,運用統(tǒng)計學(xué)模型模擬了最優(yōu)處理條件下,,腸炎沙門菌在不同初始接菌量下的失活過程。實驗結(jié)果表明:在25℃和10h內(nèi),,先15%NaCl再pH值4.5處理使腸炎沙門菌失活的效果大于相反順序的處理,、同時處理或者單獨處理的效果。模擬結(jié)果表明:在最優(yōu)處理條件下的各個階段中,,隨著初始接菌量的增加,,腸炎沙門菌分別達(dá)到0.9864和0.9939失活率時對應(yīng)的失活時間的變異性逐漸降低。對于大量群體細(xì)菌,,用確定性失活動力學(xué)一級模型擬合的D值是單一的定值,;而對少量群體細(xì)菌,由于個體細(xì)胞本身的變異性,,D值表現(xiàn)出較高的變異性,,并且可用概率分布的形式表示。酸化和滲透壓不同處理順序的研究能為食品工業(yè)生產(chǎn)控制致病菌提供借鑒,且應(yīng)用的統(tǒng)計學(xué)建模方法有助于從個體細(xì)胞的角度理解群體失活過程,,提高風(fēng)險評估的準(zhǔn)確性,。

    • 基于生物散斑技術(shù)的兩部位牛肉質(zhì)構(gòu)特性預(yù)測模型改進(jìn)

      2016, 47(4):209-215. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.028

      摘要 (2322) HTML (0) PDF 1.02 M (1369) 評論 (0) 收藏

      摘要:以時間序列散斑圖的慣性力矩表征圖像的散斑活性,采用感官評定法,、質(zhì)構(gòu)剖面分析法(TPA)和Warner—Bratzler(W—B)剪切力法分析牛里脊肉的質(zhì)構(gòu)特性,,研究了不同測定方法的相關(guān)性,并建立了散斑活性對里脊肉質(zhì)構(gòu)特性的預(yù)測模型,;同時,,針對里脊肉和腱子肉2種部位牛肉間質(zhì)構(gòu)特性差異較大,不能用同一模型進(jìn)行預(yù)測的問題,,應(yīng)用斜率/截距法(S/B)和Kennard—Stone(K—S)樣本添加法對模型進(jìn)行改進(jìn),,選擇一種較準(zhǔn)確易行的方法,使模型在2部位間得到快速的傳遞,。結(jié)果表明,,感官評定和TPA測得的硬度和咀嚼性間具有較高的正相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.98和0.90,,且W—B剪切力法與TPA的硬度決定系數(shù)也達(dá)到了0.95,,證明了3種測定方法的可靠性。通過散斑活性值對質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行預(yù)測時,,硬度,、咀嚼性及W—B剪切力的預(yù)測決定系數(shù)分別達(dá)到了0.83、0.77和0.69,。分別用2種方法對模型進(jìn)行改進(jìn),,可知采用S/B法時,改進(jìn)后的里脊肉模型對腱子肉的預(yù)測均方根誤差RMSE為26.65,,準(zhǔn)確因子Af和偏差因子Bf分別為1.15和1.08,。而采用K—S樣本添加法,加入代表性樣本數(shù)為12時,,模型對腱子肉的預(yù)測達(dá)到較理想水平,,RMSE為13.21,Af和Bf分別為1.07和1.02,。K—S樣本添加法能夠在預(yù)測過程中更好地降低部位間差異,,提高模型對腱子肉的預(yù)測精度,且改進(jìn)效果優(yōu)于S/B法,。

    • >農(nóng)業(yè)信息化工程
    • 介質(zhì)阻擋放電在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展

      2016, 47(4):216-227. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.029

      摘要 (2688) HTML (0) PDF 1.71 M (2508) 評論 (0) 收藏

      摘要:介質(zhì)阻擋放電(DBD)是目前放電技術(shù)研究的焦點,具有簡單,、低廉,、易控制、能耗少,、用途廣等特點,,但在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于起步階段,。本文結(jié)合近年來的研究成果,對DBD在農(nóng)業(yè)育種,、農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏,、農(nóng)業(yè)工程、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等農(nóng)業(yè)熱點領(lǐng)域的研究進(jìn)行論述,,分析與探討相關(guān)的技術(shù)要點和存在的問題,,并對DBD技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

    • 基于改進(jìn)Otsu算法的生豬熱紅外圖像耳根特征區(qū)域檢測

      2016, 47(4):228-232,,14. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.030

      摘要 (2734) HTML (0) PDF 1.69 M (2437) 評論 (0) 收藏

      摘要:為研究規(guī)?;i養(yǎng)殖場中非接觸式體溫檢測方法,以自行設(shè)計的熱紅外圖像采集器采集生豬圖像,,選取HSV顏色空間對圖像進(jìn)行變換,,生成S層圖像,應(yīng)用形態(tài)學(xué)特征閉運算對二值化圖像去噪,。用改進(jìn)后的Otsu算法,,分別對仔豬、育肥豬和妊娠豬圖像耳根特征區(qū)域進(jìn)行檢測,。結(jié)果表明,,該方法可以100%正確檢測具有完整耳根部特征的仔豬、育肥豬,、妊娠豬圖像,;對于耳根部特征不完整的仔豬圖像23%可正確進(jìn)行檢測,育肥豬圖像25%可正確進(jìn)行檢測,,妊娠豬圖像33%可正確進(jìn)行檢測,;無法檢測不具有耳根部特征的圖像。

    • 東亞飛蝗對LED光信號視覺響應(yīng)的波譜視敏效應(yīng)測定

      2016, 47(4):233-238,300. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.031

      摘要 (2593) HTML (0) PDF 1.94 M (1565) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了探索東亞飛蝗視覺響應(yīng)LED光信號的視敏反應(yīng)效應(yīng),,以明確東亞飛蝗趨光的光敏響應(yīng)因子和生物光誘參數(shù),,利用LED光照和AvaSpec光纖光譜儀系統(tǒng),在室內(nèi)進(jìn)行了東亞飛蝗視覺響應(yīng)表征的光譜測定,。并在此基礎(chǔ)上,,利用該波譜光照裝置,驗證其波譜光照調(diào)控東亞飛蝗的趨光反應(yīng)及響應(yīng)程度,。測定結(jié)果顯示,,東亞飛蝗復(fù)眼吸收365、400,、520,、610nm波長光照射后,其視覺響應(yīng)波譜表現(xiàn)為380、402,、540,、602nm的微光特征,當(dāng)波譜光照強度增加時,,東亞飛蝗視覺微光反應(yīng)隨之增強,,且呈現(xiàn)時變效應(yīng)的調(diào)控特性。東亞飛蝗視覺光敏調(diào)控的時變強度以紫光最優(yōu),、依次是橙光和綠光最差,,而其調(diào)控容度以橙光最優(yōu)、綠光次之和紫光最差,,紫外光較快的光敏聚集速度,、紫光較強的光敏聚集程度和橙光較好的趨光效果說明,趨光光敏活性,、趨光程度和趨光效果分別與視覺激發(fā)強度和視覺光敏調(diào)控的時變強度以及視覺光敏調(diào)控容度呈正相關(guān),,且東亞飛蝗視覺反應(yīng)強度的光敏時效性影響其趨光行為選擇和視覺光敏活性。因此,,依據(jù)紫外光較強的激發(fā)效果,、橙光較好的光敏時效性和紫光較強的光敏調(diào)控強度的特性,進(jìn)行趨光視敏性光照時間的刺激調(diào)控,,可以增強東亞飛蝗的趨光效果,。該研究結(jié)果為蝗蟲光誘捕機械裝備的研制提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。

    • 基于空間聚類的西藏耕地后備資源開發(fā)組合模型

      2016, 47(4):239-247. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.032

      摘要 (2315) HTML (0) PDF 1.75 M (1410) 評論 (0) 收藏

      摘要:耕地后備資源開發(fā)科學(xué)合理布局直接影響土地資源可持續(xù)利用以及區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù),。以西藏自治區(qū)為研究區(qū),,以西藏第二輪耕地后備資源調(diào)查評價成果為基礎(chǔ),針對西藏特殊環(huán)境,,提出基于自然和社會適宜性的西藏耕地后備資源開發(fā)適宜性評價模型,;并以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為聚類單元,以各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地后備資源綜合適宜性指數(shù),、集中連片指數(shù)以及增產(chǎn)潛力指數(shù)為變量,,考慮空間近鄰關(guān)系,采用基于圖論的SKATER算法進(jìn)行聚類分析,,確定西藏耕地后備資源開發(fā)組合,。結(jié)果顯示:依據(jù)開發(fā)適宜性評價模型,西藏自治區(qū)耕地后備資源最適宜,、中等適宜和勉強適宜的地塊分別占全區(qū)耕地后備資源總面積的27.98%,、49.09%、22.93%,;根據(jù)開發(fā)組合模型,,將具有耕地后備資源的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分為3個組合,,分別為近期重點開發(fā)、中期適度開發(fā)及后期開發(fā)區(qū)域,。此分區(qū)結(jié)果保持了區(qū)塊間的近鄰關(guān)系及行政區(qū)界的完整性,為耕地后備資源開發(fā)區(qū)劃提供借鑒,,同時為發(fā)揮農(nóng)業(yè)規(guī)模效益提供了科學(xué)依據(jù),。

    • 基于LAI和VTCI及粒子濾波同化算法的冬小麥單產(chǎn)估測

      2016, 47(4):248-256. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.033

      摘要 (2858) HTML (0) PDF 1.40 M (1833) 評論 (0) 收藏

      摘要:為進(jìn)一步提高冬小麥單產(chǎn)的估測精度和驗證粒子濾波算法在同化研究中的適用性,以陜西省關(guān)中平原為研究區(qū)域,,以葉面積指數(shù)(LAI)和條件植被溫度指數(shù)(VTCI)為同化系統(tǒng)的狀態(tài)變量,,采用重采樣粒子濾波算法同化CERES—Wheat模型模擬的與遙感數(shù)據(jù)反演的LAI和VTCI,并依據(jù)在不同類型樣點應(yīng)用最優(yōu)同化LAI和VTCI構(gòu)建的單產(chǎn)組合估測模型對2008—2014年冬小麥單產(chǎn)進(jìn)行估測,。結(jié)果表明,,同化LAI具有良好的時間和空間連續(xù)性,可減緩CERES—Wheat模型模擬LAI的劇烈變化,,其峰值出現(xiàn)時間與遙感LAI變化趨勢基本同步,,更加符合關(guān)中平原冬小麥實際變化情況;同化VTCI能同時表達(dá)模型模擬值和遙感觀測值的變化趨勢,,且更能反映冬小麥對水分脅迫的敏感性,。比較不同類型樣點基于不同同化變量建立的估產(chǎn)模型,發(fā)現(xiàn)在旱作樣點,,同時同化VTCI和LAI的單產(chǎn)估測結(jié)果(R2=0.531)優(yōu)于單獨同化VTCI(R2=0.475)或LAI(R2=0.428)的估測結(jié)果,,且同時同化VTCI和LAI與實測產(chǎn)量間相關(guān)性達(dá)極顯著水平(P<0.001);而在灌溉樣點單獨同化LAI的估測結(jié)果精度最高(R2=0.539),,同時同化VTCI和LAI的估測結(jié)果次之(R2=0.457),,單獨同化VTCI的估測結(jié)果較差(R2=0.243)。表明在旱作樣點,,冬小麥葉面積指數(shù)和水分脅迫是影響其產(chǎn)量形成的主要因子,,而在灌溉樣點,葉面積指數(shù)是影響冬小麥產(chǎn)量形成的主要因子,。

    • 基于介電特性與回歸算法的玉米葉片含水率無損檢測

      2016, 47(4):257-264,279. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.034

      摘要 (2518) HTML (0) PDF 1.32 M (1407) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用0.06~200kHz范圍內(nèi)擁有36個頻率點的LCR測量儀及自制夾持平行電極板,,測量280片不同含水率玉米葉片的相對介電常數(shù)ε′及介電損耗因子ε″;利用干燥法測量玉米葉片的濕基含水率,。利用逐步回歸法(SWR)與多元線性回歸(MLR)結(jié)合的線性建模方法和連續(xù)投影算法(SPA)與支持向量回歸(SVR)結(jié)合的非線性建模方法,,分別建立玉米葉片介電參數(shù)(ε′、ε″及兩者融合信息3種參數(shù))與濕基含水率的關(guān)系模型,,并應(yīng)用留一交叉驗證法選取2種建模方法的最佳關(guān)系模型,。分析表明,非線性模型較線性模型具有更高的預(yù)測能力,,且基于ε′與ε″的融合信息運用連續(xù)投影算法(SPA)與支持向量回歸(SVR)相結(jié)合的非線性建模方法使模型原72個變量精簡到10個,,剔除了模型中冗余度較高的變量,,有效降低了模型的復(fù)雜度,得到最高的測試集決定系數(shù)R2P(0.804)和最小的測試集均方根誤差RMSEP(0.0176),。結(jié)果表明基于介電特性的玉米葉片含水率無損檢測方法是可行的,,為快速檢測其他農(nóng)作物的生理信息提供了一種可靠的方法。

    • 基于EMD和ELM的工廠化育苗水溫組合預(yù)測模型

      2016, 47(4):265-271,308. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.035

      摘要 (2725) HTML (0) PDF 1.59 M (1410) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對南美白對蝦工廠化育苗水溫時序數(shù)據(jù)存在非線性,、非平穩(wěn)等特點,,采用傳統(tǒng)單項預(yù)測方法預(yù)測精度低、魯棒性差等問題,,提出基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD),、相空間重構(gòu)和極限學(xué)習(xí)機(ELM)的非線性組合預(yù)測模型。在建模過程中,,采用EMD方法將工廠化育苗水溫原始時序數(shù)據(jù)多尺度分解為一系列固有模態(tài)分量(IMF),,并對各分量進(jìn)行相空間重構(gòu),在相空間中對ELM訓(xùn)練建模,,分別對各IMF序列進(jìn)行預(yù)測,,將各分量預(yù)測結(jié)果進(jìn)行疊加重構(gòu)得到原始水溫序列的預(yù)測值。將該模型應(yīng)用于廣東省湛江市南美白對蝦工廠化育苗水溫預(yù)測中,,結(jié)果表明,,該模型取得了較好預(yù)測效果。與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),、標(biāo)準(zhǔn)LSSVR和標(biāo)準(zhǔn)ELM等單項預(yù)測模型對比分析,,模型評價指標(biāo)MAPE、RMSE和MAE分別為0.0158,、0.0329和0.0962,,均表明提出的組合模型具有較高預(yù)測精度和泛化性能,為南美白對蝦工廠化育苗水溫調(diào)控管理提供了一種有效的技術(shù)支持,。

    • 電解與紫外協(xié)同去除工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水中氨氮效果研究

      2016, 47(4):272-279. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.036

      摘要 (2612) HTML (0) PDF 1.27 M (2358) 評論 (0) 收藏

      摘要:為探究電化學(xué)氧化法在工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中處理水質(zhì)的效果及影響因素,,在前期試驗得到最佳條件(溫度25℃、電流密度40A/m2,、水流速度300mL/min)下,,以不同初始氨氮質(zhì)量濃度和固體懸浮顆粒物的模擬養(yǎng)殖水以及實際養(yǎng)殖水為研究對象,探討了加入低壓紫外汞燈后電解與紫外協(xié)同去除氨氮的效果,。結(jié)果表明:電解紫外協(xié)同處理氨氮效果明顯優(yōu)于單獨電解法,,運用本系統(tǒng)處理氨氮初始質(zhì)量濃度分別為4、7,、10mg/L的模擬養(yǎng)殖水時,,氨氮去除效率相對于單獨電解時分別提高45.0%(p<0.05)、36.0%(p<0.05)和20.0%(p<0.05),;電解紫外協(xié)同去除氨氮效率受氨氮初始質(zhì)量濃度,、水體中的固體顆粒懸浮物,、實際養(yǎng)殖水等因素影響,隨著氨氮初始質(zhì)量濃度及水體中固體懸浮顆粒物的升高,,氨氮的去除效率降低,,達(dá)到同種去除效率所需的時間延長,當(dāng)處理固體懸浮顆粒(SS)分別為100,、150,、200mg/L的模擬養(yǎng)殖水時,氨氮的去除效率隨著SS的升高而降低,,相對于僅含氨氮的模擬養(yǎng)殖水,氨氮的去除效率分別降低51.7%(p<0.05),、65.5%(p<0.05)和72.4%(p<0.05),;在處理實際養(yǎng)殖水時,氨氮的去除速率明顯降低,,去除完全所需的時間延長,,在本系統(tǒng)中電解紫外對氨氮、亞硝氮,、固體懸浮顆粒物的去除具有較好效果,,去除率分別為97.8%、96.9%和92.1%,。

    • >車輛與動力工程
    • 汽車磁流變半主動懸架系統(tǒng)設(shè)計與試驗

      2016, 47(4):280-287. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.037

      摘要 (2728) HTML (0) PDF 2.42 M (1400) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了提高汽車的平順性和行駛穩(wěn)定性,,設(shè)計了一種安裝雙出桿式磁流變減振器的汽車半主動懸架系統(tǒng)。在分析傳統(tǒng)的磁流變減振器力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,,提出了一種改進(jìn)的磁流變減振器多項式模型,,建立了基于磁流變減振器的半主動懸架系統(tǒng)動力學(xué)模型;設(shè)計了磁流變減振器物理樣機,,進(jìn)行了磁流變減振器的力學(xué)特性試驗,,獲得該磁流變減振器的示功特性和速度特性曲線,并利用試驗結(jié)果進(jìn)行了模型參數(shù)識別與模型驗證,??紤]時滯對懸架系統(tǒng)的影響,計算了該磁流變半主動懸架的臨界時滯,,采用Smith預(yù)估時滯補償控制策略,,設(shè)計了磁流變半主動懸架模糊時滯控制器;利用Matlab軟件進(jìn)行了磁流變半主動懸架時滯補償控制仿真對比分析,;研制了汽車半主動懸架測試系統(tǒng),,開展了磁流變半主動懸架控制臺架試驗。仿真與試驗結(jié)果表明,,所研制的磁流變減振器耗能效果良好,,控制靈敏,;試驗建模所獲得的改進(jìn)型磁流變減振器多項式力學(xué)模型是正確的。與被動懸架相比,,在正弦激勵和隨機路面譜輸入下磁流變半主動懸架的簧載質(zhì)量加速度下降30%左右,,減振效果明顯。

    • 履帶車輛傳動系統(tǒng)換擋工況瞬態(tài)動力學(xué)分析

      2016, 47(4):288-293. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.038

      摘要 (2720) HTML (0) PDF 1.71 M (1704) 評論 (0) 收藏

      摘要:提出了一種分析履帶車輛動力傳動系統(tǒng)瞬態(tài)動力學(xué)行為的仿真模型,。首先,,考慮離合器非線性摩擦系數(shù)和齒輪間隙等非線性因素,分別建立發(fā)動機,、離合器和齒輪副等部件模型并集成為一個動力傳動系統(tǒng)集中參數(shù)仿真模型,。其次,以履帶車輛油門開度突變這一瞬態(tài)工況為例,,分析了過程中發(fā)生的齒輪反沖,、脫嚙和離合器粘滑顫振等動力學(xué)現(xiàn)象的機理。最后,,利用小波變換進(jìn)行了時頻分析,,辨識出了瞬態(tài)動力學(xué)行為的發(fā)生時刻和其在輸出轉(zhuǎn)矩中的頻率成分,結(jié)果表明對應(yīng)頻率為114Hz的輪齒反沖對傳動系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩有顯著影響,,頻率范圍在1500~5000Hz的摩擦元件顫振對輸出轉(zhuǎn)矩仍有一定影響,,而5kHz以上的高頻振動則對輸出轉(zhuǎn)矩的影響較小。

    • 高壓共軌柴油機噴油控制策略研究

      2016, 47(4):294-300. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.039

      摘要 (2603) HTML (0) PDF 1.98 M (2075) 評論 (0) 收藏

      摘要:通過對高壓共軌柴油機噴油控制的需求分析,,發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速突變時進(jìn)氣系統(tǒng)具有明顯的遲滯性,,這種遲滯性表現(xiàn)為進(jìn)氣增量跟不上噴油增量,所設(shè)計的轉(zhuǎn)速變化主噴油量修正算法能夠重新修正原噴油量,,以獲得合理的空燃比,,改善燃燒過程。多次噴射會造成軌壓波動,,經(jīng)過多次噴射軌壓波動油量修正算法對噴油量脈寬進(jìn)行預(yù)修正,,可以提高噴油執(zhí)行精度。利用ETAS公司的ASCET建模軟件工具和自主開發(fā)的ECU電路板,,在YN33CR型高壓共軌柴油機上進(jìn)行了臺架試驗,。試驗結(jié)果表明:該噴油控制策略符合預(yù)期效果,能夠有效改善噴油控制,。

    • 柴油機尿素SCR系統(tǒng)氨覆蓋率跟蹤控制器設(shè)計

      2016, 47(4):301-308. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.040

      摘要 (2253) HTML (0) PDF 1.87 M (1822) 評論 (0) 收藏

      摘要:柴油發(fā)動機尿素選擇催化還原(Urea—selective catalytic reduction, Urea—SCR)控制系統(tǒng)以尿素的噴射量為控制輸入,,通過精確控制尾氣后處理裝置中氨的覆蓋率,將尾氣中有毒的氮氧化物還原成無毒的氮氣和水,。針對車載Urea—SCR系統(tǒng)具有非線性,,干擾動態(tài)難以建模的特點,設(shè)計了工程中常用的前饋加反饋結(jié)構(gòu)的2自由度控制系統(tǒng),。前饋控制器部分采用微分平坦方法,,根據(jù)氨覆蓋率的期望值,,得到了前饋控制輸入;在此基礎(chǔ)上,,將Urea—SCR系統(tǒng)在前饋控制輸入的平衡點處進(jìn)行泰勒展開,,將尿素未轉(zhuǎn)化量的建模動態(tài)及參數(shù)不確定性等考慮成幅值有界的擾動輸入,進(jìn)而設(shè)計了滿足H∞性能指標(biāo)的反饋控制控制器對氨覆蓋率進(jìn)行精確控制,。最后,,通過在發(fā)動機動力學(xué)仿真軟件enDYNA中FTP75測試循環(huán)的仿真實驗,驗證了算法的跟蹤性能和魯棒性,。

    • 負(fù)載口獨立控制挖掘機機液耦合模型建立與試驗

      2016, 47(4):309-318. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.041

      摘要 (2882) HTML (0) PDF 3.48 M (1610) 評論 (0) 收藏

      摘要:負(fù)載口獨立控制挖掘機系統(tǒng)是一個包含許多未知參數(shù)的機液耦合系統(tǒng),。為了準(zhǔn)確建立參數(shù)化模型,需要精確地辨識各元件參數(shù),,并包含機械系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的耦合聯(lián)接,。為此首先建立各系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,通過試驗測試獲得各個關(guān)鍵參數(shù),。采用基于試驗測試結(jié)果的NLPQL多目標(biāo)優(yōu)化方法尋優(yōu)難以估計特性參數(shù)的最優(yōu)值,提高參數(shù)辨識的速度和精度,?;诒孀R參數(shù)的數(shù)學(xué)模型,建立參數(shù)化的機液耦合仿真模型,。相比于現(xiàn)有研究中的聯(lián)合仿真模型,,該模型在同一參數(shù)化平臺下運行,計算時間短,,并且易于根據(jù)不同工況修改機械系統(tǒng)參數(shù),,仿真效率更高。最后將2t小型挖掘機的試驗結(jié)果與仿真進(jìn)行對比,,結(jié)果證明該仿真模型具有較高的計算精度,,可為負(fù)載口獨立技術(shù)在移動液壓中的控制策略研究提供參考。

    • 挖掘機自主挖掘分段可變階多項式軌跡規(guī)劃

      2016, 47(4):319-325. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.042

      摘要 (2733) HTML (0) PDF 1.69 M (2228) 評論 (0) 收藏

      摘要:為保證挖掘機在自主挖掘作業(yè)中軌跡平穩(wěn)連續(xù),,降低振動沖擊,,提出了一種軌跡規(guī)劃方法,即將作業(yè)空間中路徑進(jìn)行合理分段,,使其在保證軌跡規(guī)劃結(jié)果中路徑偏差較小不影響完成工作任務(wù)的前提下計算量盡量減小,,并對每一段路徑進(jìn)行可變階多項式插值軌跡規(guī)劃。以某型單斗液壓挖掘機實現(xiàn)自主挖掘為例,,采用3—3—5—3—3多項式插值法進(jìn)行軌跡規(guī)劃,,通過Matlab平臺仿真,結(jié)果顯示挖掘機各關(guān)節(jié)角位移,、角速度,、角加速度曲線平滑連續(xù),,但部分軌跡段角加速度超出加速度約束值。為進(jìn)一步提高其動力學(xué)特性,,對角加速度不滿足要求的軌跡段,,根據(jù)加速度約束,修正多項式最高階次數(shù),,并利用修正后的高階多項式進(jìn)行軌跡規(guī)劃,。通過仿真結(jié)果對比,該分段可變階多項式軌跡規(guī)劃方法能夠?qū)崿F(xiàn)更加平穩(wěn)連續(xù)的自主挖掘,。

    • >機械設(shè)計制造及其自動化
    • 基于反向?qū)W習(xí)模型的多目標(biāo)進(jìn)化算法

      2016, 47(4):326-332,342. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.043

      摘要 (2321) HTML (0) PDF 1.72 M (2906) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對復(fù)雜多目標(biāo)優(yōu)化問題,,提出一種基于分解機制和反向?qū)W習(xí)模型的多目標(biāo)進(jìn)化算法。該算法在基于分解機制的多目標(biāo)進(jìn)行算法的框架下,,引入反向?qū)W習(xí)模型,,該模型具有較好的局部尋優(yōu)能力。在種群進(jìn)化的過程中,,反向?qū)W習(xí)模型和差分進(jìn)化機制自適應(yīng)的相互配合,,能夠較好地平衡算法的全局搜索與局部尋優(yōu)能力。采用國際公認(rèn)的具有復(fù)雜Pareto Set的LZ09系列測試問題進(jìn)行實驗驗證,,并與MOEA/D—DE,、GDE3、NSGA—II和SPEA2等方法比較,,實驗結(jié)果表明,,所提方法能夠獲得收斂性、分布性及延展性較好的Pareto最優(yōu)解集,。為了研究算法在求解約束問題的性能,,將其應(yīng)用于減速器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計問題中,結(jié)果表明了該算法獲得Pareto前端較均勻,,說明其算法具有求解約束問題的能力和工程有效性,。

    • 基于自適應(yīng)灰色預(yù)測和干擾觀測器的伺服干擾抑制方法

      2016, 47(4):333-342. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.044

      摘要 (2767) HTML (0) PDF 2.46 M (1570) 評論 (0) 收藏

      摘要:為提高穩(wěn)定平臺伺服系統(tǒng)的響應(yīng)和抗干擾能力,提出了一種基于自適應(yīng)灰色預(yù)測(AGPC)——分?jǐn)?shù)階改進(jìn)干擾觀測器(FIDOB)的穩(wěn)定平臺伺服干擾抑制方法,。GM(1,1)冪模型對系統(tǒng)輸出進(jìn)行建模并設(shè)計了自調(diào)節(jié)模塊,,將預(yù)測誤差和實際誤差加權(quán)合成一個綜合誤差,分別根據(jù)實際誤差和預(yù)測誤差的大小同時調(diào)節(jié)預(yù)測步長和預(yù)測誤差的權(quán)值,提高系統(tǒng)的響應(yīng)性,,減小預(yù)測誤差對系統(tǒng)的輸出影響,;構(gòu)造了分?jǐn)?shù)階改進(jìn)干擾觀測器,并詳細(xì)推導(dǎo)了分?jǐn)?shù)階改進(jìn)干擾觀測器的魯棒穩(wěn)定性,。最后通過數(shù)值仿真實驗表明,,該方法不僅可以有效抑制穩(wěn)定平臺外界干擾和測量噪聲,而且提高了系統(tǒng)響應(yīng)能力。仿真實驗中,,在摩擦和測量噪聲干擾情況下,,穩(wěn)定平臺系統(tǒng)速度環(huán)的跟蹤誤差可以達(dá)到不超過0.1rad/s。在靜態(tài)和動態(tài)實驗中,,穩(wěn)定平臺的調(diào)節(jié)時間縮短了0.258s,,穩(wěn)定精度提高了約1.5°~2.5°。

    • 并聯(lián)機器人中柔順關(guān)節(jié)代替?zhèn)鹘y(tǒng)關(guān)節(jié)可行性分析

      2016, 47(4):343-348. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.045

      摘要 (2413) HTML (0) PDF 1.90 M (1667) 評論 (0) 收藏

      摘要:在3—RRR平面并聯(lián)機器人中,,驅(qū)動桿和連桿之間的傳統(tǒng)關(guān)節(jié)被柔順關(guān)節(jié)代替,,形成含有柔順關(guān)節(jié)的并聯(lián)機器人?;诤腥犴橁P(guān)節(jié)的并聯(lián)機器人動力學(xué)模型和傳統(tǒng)關(guān)節(jié)并聯(lián)機器人動力學(xué)模型,,從理論上求解并對比了在并聯(lián)機器人中加入柔順關(guān)節(jié)前后動平臺的軌跡、驅(qū)動力矩以及驅(qū)動桿的轉(zhuǎn)角變化,,同時通過實驗對比了兩者的動平臺軌跡,,驗證了大范圍宏觀運動的3—RRR并聯(lián)機器人中柔順關(guān)節(jié)代替?zhèn)鹘y(tǒng)關(guān)節(jié)的可行性,為柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機器人的進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ),。

    • 基于POC法的多環(huán)耦合并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)涮卣鞣治?/a>

      2016, 47(4):349-354. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.046

      摘要 (2450) HTML (0) PDF 1.09 M (1276) 評論 (0) 收藏

      摘要:應(yīng)用基于POC集和SOC單元的并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計方法(簡稱POC法),,對2個典型的多環(huán)耦合機構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)涮匦苑治觯治霰砻?,需要在相?yīng)的自由度公式和約束度公式中,,減去相應(yīng)的“耦合次數(shù)”,才能計算出正確的機構(gòu)自由度和耦合度,,拓?fù)涮卣鞯目傮w計算過程、步驟和一般并聯(lián)機構(gòu)的拓?fù)涮卣鞣治鱿嗤?;同時表明,,POC法能有效分析多環(huán)耦合并聯(lián)機構(gòu),且物理,、幾何意義明確,,操作簡便易懂;多環(huán)耦合機構(gòu)的結(jié)構(gòu)看似復(fù)雜,,但其耦合度相對較低,,其運動學(xué)、動力學(xué)分析并不很復(fù)雜,,因此,,也具有一定的應(yīng)用推廣價值,當(dāng)然,,其應(yīng)用的背景本身有待探索,。

    • 介電型電活性聚合物圓柱形驅(qū)動器結(jié)構(gòu)參數(shù)分析

      2016, 47(4):355-363. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.047

      摘要 (2178) HTML (0) PDF 1.41 M (1196) 評論 (0) 收藏

      摘要:介電型電活性聚合物圓柱形驅(qū)動器結(jié)構(gòu)簡單,能輸出較大的位移和力,對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析是優(yōu)化設(shè)計及合理使用驅(qū)動器的基礎(chǔ),。通過建立圓柱形驅(qū)動器的幾何模型分析了驅(qū)動器軸向伸長及徑厚比對各層膜厚度變化的影響,;基于圓柱形驅(qū)動器失效模式分析,揭示了結(jié)構(gòu)參數(shù)(驅(qū)動器膜的預(yù)拉伸,、卷繞層數(shù),、彈簧參數(shù)等)對驅(qū)動器輸出性能的影響。結(jié)果表明,,驅(qū)動器伸長時,,小徑厚比及較多驅(qū)動器膜卷繞層數(shù)會使各層膜厚度變化差異顯著;基于圓柱形驅(qū)動器結(jié)構(gòu)特點,,驅(qū)動器膜的電擊穿,、彈簧驅(qū)動“失力”及其最大壓縮極限變形等失效模式是影響其許用工作范圍的主要因素;增加驅(qū)動器膜的預(yù)拉伸且使其周向延伸率略大于軸向,,可獲得較佳的綜合輸出性能,;由于層間壓力的影響,單獨,、過多地增加層數(shù)對輸出性能的提高效果不明顯,;減小彈簧剛度與長度均能提高驅(qū)動器軸向伸長率,但其軸向輸出位移量卻產(chǎn)生不同變化,,同時要注意避免驅(qū)動器計算力差超過彈簧預(yù)壓縮力的情況,。

    • 徑向流和圓環(huán)流磁流變閥壓降性能分析與試驗

      2016, 47(4):364-371,405. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.048

      摘要 (2467) HTML (0) PDF 2.41 M (1561) 評論 (0) 收藏

      摘要:設(shè)計了徑向流動式和圓環(huán)流動式2種不同液流通道結(jié)構(gòu)的磁流變閥,并分別對其工作原理進(jìn)行了闡述,;推導(dǎo)了徑向流和圓環(huán)流磁流變閥的壓降數(shù)學(xué)模型,。采用有限元法(FEM)分別對徑向流和圓環(huán)流磁流變閥的電磁場進(jìn)行了建模仿真,在結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁場參數(shù)相等的情況下分析了徑向流和圓環(huán)流2種液流通道結(jié)構(gòu)的磁流變閥壓降變化規(guī)律,。搭建了磁流變閥壓降性能試驗臺,,對不同加載電流及不同模擬負(fù)載下的徑向流和圓環(huán)流磁路變閥的壓降性能進(jìn)行了試驗分析。仿真和試驗結(jié)果均表明同樣結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁場參數(shù)下的徑向流磁流變閥產(chǎn)生的壓降大于圓環(huán)流磁流變閥產(chǎn)生的壓降,。

    • 數(shù)控機床主軸優(yōu)化設(shè)計專家系統(tǒng)研究

      2016, 47(4):372-381. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.049

      摘要 (2583) HTML (0) PDF 2.20 M (2754) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了提高數(shù)控機床的加工精度并促進(jìn)制造業(yè)升級發(fā)展,,對數(shù)控機床主軸優(yōu)化設(shè)計專家系統(tǒng)進(jìn)行了研究?;诋?dāng)前豐富的數(shù)控機床主軸設(shè)計經(jīng)驗,、機械動力學(xué)、優(yōu)化方法和模糊邏輯理論,,構(gòu)造了主軸傳動方式模糊優(yōu)選法,。以提高數(shù)控機床主軸的動靜態(tài)性能為優(yōu)化目標(biāo),通過靈敏度分析法選擇設(shè)計變量,,建立主軸結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,,并提出一種漸進(jìn)優(yōu)化算法用于模型求解,得到一種新的主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法。將主軸傳動方式模糊優(yōu)選法和主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行集成,,從而形成一套數(shù)控機床主軸優(yōu)化設(shè)計專家系統(tǒng),。以一種精密數(shù)控機床主軸的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計作為應(yīng)用案例,將優(yōu)化設(shè)計結(jié)果與實際情況和實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析,,驗證了所構(gòu)造的數(shù)控機床主軸優(yōu)化設(shè)計專家系統(tǒng)的可行性,。

    • 數(shù)控加工中心空間誤差場建模與仿真軟件設(shè)計

      2016, 47(4):382-390. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.050

      摘要 (2550) HTML (0) PDF 2.97 M (1363) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對數(shù)控加工中心中存在影響加工精度的幾何誤差問題,進(jìn)行了空間幾何誤差場建模分析并設(shè)計了一種通用的空間誤差場仿真分析軟件,。首先,,基于多體系統(tǒng)理論對幾何誤差元素進(jìn)行了分析,根據(jù)加工中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立了空間誤差場模型,,模型與加工中心的工件鏈和刀具鏈中的運動軸類型和位置密切相關(guān),。為了方便分析不同類型加工中心的誤差場,基于Visual Studio平臺設(shè)計了三軸數(shù)控加工中心通用的空間誤差場仿真軟件,,可實現(xiàn)加工中心誤差場的可視化,,同時可針對工件的加工代碼生成補償后加工代碼,有利于加工中心的結(jié)構(gòu)設(shè)計和后續(xù)誤差補償,。最后將誤差場仿真軟件應(yīng)用到Carver800T型立式加工中心,。結(jié)合測量得到的誤差項數(shù)據(jù)對加工中心工作空間誤差場進(jìn)行分析,得到工作空間誤差分布曲線以及整個工作空間的誤差場分布,,同時得到工件補償加工代碼,,為該加工中心的精度提高和誤差補償提供了依據(jù)。

    • 雙聯(lián)軸向柱塞泵配流盤優(yōu)化與流量脈動特性分析

      2016, 47(4):391-398. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.051

      摘要 (2772) HTML (0) PDF 2.40 M (1945) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對雙聯(lián)軸向柱塞泵配流盤在脫離吸油和排油時,,柱塞腔存在閉死壓縮和閉死膨脹階段,,造成柱塞腔氣穴現(xiàn)象和壓力正超調(diào)或負(fù)超調(diào),引起流量和壓力突變產(chǎn)生大的噪聲問題,,提出了一種配流盤結(jié)構(gòu),。首先建立柱塞泵流動特性數(shù)學(xué)模型,分析軸向柱塞泵噪聲產(chǎn)生機理,;然后設(shè)計新配流盤結(jié)構(gòu)并優(yōu)化匹配三角阻尼槽結(jié)構(gòu)參數(shù),建立過渡區(qū)壓力特性方程,,通過理論模型對比分析,,新配流盤能降低柱塞腔在過渡區(qū)產(chǎn)生的壓力沖擊。為了驗證新配流盤結(jié)構(gòu)對整泵流量和壓力影響,,采用液壓仿真軟件AMEsim建立雙聯(lián)柱塞泵模型,,通過實驗測試對比分析,驗證了模型正確性,。在相同工況下,,將新配流盤和原配流盤代入整泵模型中,結(jié)果表明新配流盤流量脈動率比原配流盤流量脈動率降低了6.75%,證明新配流盤能很好地降低流體脈動,。同時該模型為制造樣機提供了理論基礎(chǔ),,可降低新產(chǎn)品開發(fā)成本。

    • 考慮附加渦流損失的Galfenol合金動態(tài)滯后建模與實驗

      2016, 47(4):399-405. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.04.052

      摘要 (1943) HTML (0) PDF 1.79 M (1142) 評論 (0) 收藏

      摘要:在Galfenol合金能量平均靜態(tài)滯后模型基礎(chǔ)上,,考慮鐵磁材料在動態(tài)磁場作用下的渦流損耗和附加損耗,,建立了Galfenol合金動態(tài)滯后磁化強度模型和應(yīng)變模型。利用Galfenol合金磁特性測試系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)變和磁場靜態(tài)特性測試,,測試結(jié)果與模型計算結(jié)果吻合較好,。利用該測試系統(tǒng)測試了〈100〉取向多晶Fe83Ga17合金在動態(tài)磁場頻率分別為1、10,、20,、40、60,、100,、200、300Hz作用下的應(yīng)變和磁場的關(guān)系,。實驗結(jié)果和模型計算結(jié)果對比表明,,在磁場頻率為200Hz以下時,模型能準(zhǔn)確反映應(yīng)變與磁場的關(guān)系,,頻率為200Hz以上時,,計算結(jié)果與實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差。該模型能用于Galfenol合金的器件設(shè)計與應(yīng)用,。

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