利用介电参数和变量筛选建立玉米籽粒含水率无损检测模型

为了实现玉米含水率的快速无损检测,该文利用精密阻抗分析仪和自制介电参数测量传感器通过激励电压在1 kHz～5.462 MHz频率范围内测量了热风干燥过程中不同含水率与不同温度下玉米籽粒的介电常数ε''和介电损耗ε"。通过对双介电参数频谱的分析,对含水率回归模型建模频段进行了初步选择,以1.072～5.462 MHz之间15个测量频点的双介电参数和温度值T共计31维变量作为支持向量回归机（support vector regression,SVR）模型的输入全变量,分别利用竞争性自适应重加权算法（competitive adaptive reweighted sampling,CARS）、迭代保留信息变量算法（iteratively retains informative variables,IRIV）和CARS-IRIV联合算法筛选特征变量,建立全变量、CARS、IRIV和CARS-IRIV筛选特征变量与玉米籽粒含水率的SVR模型。引入鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm,WOA）优化SVR模型参数c（惩罚因子）和g（核函数参数）,结果表明CARS-IRIV筛选特征变量（ε''3.854MHz、ε"3.854MHz、ε''5.462MHz、ε"5.462MHz、T）建立的SVR模型经WOA优化后（CARS-IRIV-WOA-SVR）具有最优的预测精度,预测集决定系数、预测集均方根误差和剩余预测偏差分别为0.998 4,0.40%和24.55,且模型复杂度最低。该研究为基于双介电参数和支持向量回归机实现玉米含水率快速无损检测提供了新的研究思路和基础数据。     

方格蔟电动升降装置的设计

方格蔟作为可以明显提高茧丝品质的优良蔟具已在蚕业生产上广泛应用。针对省力化饲养(地面育)熟蚕用方格蔟上蔟过程中蔟具升降费时费力的问题,设计了一种方格蔟电动升降装置,该装置包括传动机构、升降机构和动力装置3个部分。其中,传动机构主要由滑轮和钢丝绳构成;升降机构由底板、带座轴承、棘轮停止机构、弹簧、绕线筒、传动轴和联轴器构成;动力装置由电机、电机支座、可移动支架和电源构成。该装置由电机带动升降机构转动,并通过传动机构的作用完成对方格蔟的升降。该装置在省力化养蚕生产进行的小规模应用试验中,显示其工作性能良好,稳定可靠,省时省力,可明显提高蚕农的劳动生产效率。     

桑园土壤非等径颗粒离散元仿真模型参数标定与试验

为获取土壤离散元仿真模型的土壤颗粒物理参数和接触参数,本文采用试验与仿真相结合的方法,以桑园土壤为例,对土壤颗粒的接触参数进行了仿真标定。首先利用粉体仪、斜面仪、等应变直剪仪等,分析了试验地不同深度土壤的粒径分布,测量了试验地不同深度土壤休止角、滑动摩擦角、剪应力、内聚力、内摩擦角;然后,根据实测土壤粒径分布,利用EDEM软件建立了非等直径土壤球形颗粒模型。在此基础上,以土壤颗粒间及土壤与65Mn钢间的静摩擦因数、滚动摩擦因数、恢复系数为试验因素,土壤休止角、土壤-65Mn钢滑动摩擦角为目标值,建立了基于中心组合试验设计（CCD）方案,并利用Design-Expert软件对仿真试验结果进行了分析,得到了仿真标定的土壤-土壤间静摩擦因数、滚动摩擦因数和恢复系数的最优值分别为0.89、0.45和0.43;标定的土壤-65Mn钢间静摩擦因数、滚动摩擦因数和恢复系数的最优值分别为1.15、0.05和0.4。利用以上标定的最优参数对桑园土壤进行了休止角与滑动摩擦角仿真试验,试验结果表明,休止角仿真值与试验值相对误差为1.69%,土壤-65Mn钢的滑动摩擦角仿真值与试验值相对误差为2.88%。在此基础上,依据实测的土壤剪应力,采用试错法,以实测土壤内摩擦角为目标值,优化标定了土壤-土壤颗粒Hertz-Mindlin with Bonding接触模型中的粘结参数,标定法向粘结刚度、切向粘结刚度分别为1×108、5×107N/m3,临界法向应力和临界切向应力均为10kPa,接触半径为1.1倍颗粒半径,直剪仿真得到内摩擦角为30.24°,仿真值与直剪试验内摩擦角平均值相对误差为5.53%。本文提出的土壤颗粒建模方法、标定方法及其所标定的参数值,可用于砂质壤土桑园耕作机械触土部件与土壤相互作用的离散元仿真分析及其结构优化。     

桑园自走式变比配肥定向撒肥机设计与试验

为实现桑园内氮、磷、钾和有机肥按需均衡施肥,保障桑叶产量、质量,减小肥料不合理使用造成的面源污染,设计了一种能够变比配肥和定向撒肥的桑园自走式变比配肥定向撒肥机。根据桑园农艺要求设计的整机长为1450mm、宽为655mm、高为1141mm,并对履带行走系统、变比配肥掺混机构进行设计。通过离散元法对变比配肥掺混过程和撒肥盘撒肥效果进行仿真分析,发现槽轮转速在20~80r/min范围内,配肥偏离度标准差低于0.4,掺混均匀性较好;抛撒肥料时,曲线形叶片撒肥盘肥料分布呈对称形状,撒肥效果较好。通过正交试验优化设计定向撒肥板长度为450mm、高度为80mm、折弯角为100°。通过响应面法分析因素对撒肥分布变异系数的影响,主次顺序为：撒肥盘转速、碰撞掺混腔收料口与撒肥盘中心距离、整机作业速度,并确定较优工作参数：撒肥盘转速为290.1r/min、碰撞掺混腔收料口与撒肥盘中心距离为88.2mm、整机作业速度范围为0.5~0.7m/s。通过田间试验验证,桑园自走式变比配肥定向撒肥机工作时撒肥分布变异系数低于40%,试验表明自走式桑园变比配肥定向撒肥一体机田间工作时具有较高的可靠性。     

基于改进最大最小蚁群算法的方格蔟采茧机采茧路径优化

方格蔟自动采茧机对纸板方格蔟进行采茧时,电磁采摘器需遍历整个方格蔟,由于方格蔟中存在较多的未营茧空格,还有部分黄斑茧等下茧,造成方格蔟采茧机遍历无效路径长、采茧效率低.为了提高方格蔟采茧机的采茧速度和采茧效率,实现采茧机的选择性高效采茧,对基于最大最小蚁群算法的信息素更新方式和状态转移概率函数进行改进并应用于方格蔟采茧机采茧路径优化,使采茧路径和时间更短.试验结果显示,对于不同营茧率的方格蔟,采用改进的最大最小蚁群算法较最大最小蚁群算法的采茧效率均有不同程度上的提高,当营茧率在75％～90％时,采茧路径节约率为3.8％～4.1％,时间节省率为10.0％～12.8％.     

针对农业机械化专业的“智能控制及其Matlab实现”案例库设计

案例教学法作为一种基于实践经验的探索性教学模式，已经成为世界范围内培养高层次应用型人才的重要方式。该文针对农业机械化专业的研究生课程“智能控制及其Matlab实现”进行案例库教学设计，首先分析目前案例教学中存在的问题，明确案例库设计的目标，然后以“直角坐标式方格蔟采茧机”为例详细介绍案例的设计和实施过程。案例库教学把课堂知识和智能控制的前沿理论运用到工程实际中，使案例教学更高效和系统化。      

基于单片机的单绪缫丝试验机的设计

为了提高丝质的研究水平、试验数据的可靠性及试验的自动化程度,进一步发掘蚕丝的价值,设计了单绪缫丝试验机。该设计采用单片机控制密度调节电机和丝筒驱动电机协调工作,通过程序把输入的蚕丝长度值或缠绕密度值转换成相应的脉冲信号,用来控制步进电机。采用两个霍尔传感器达到实时控制的目的;将滚珠丝杠作为传动机构,增强了试验机的工作稳定性。试验表明,该试验机能按丝质研究的需要抽取蚕丝。     

基于北斗的农业机械立体视觉辅助导航系统设计

为提高农机在果园复杂环境下作业精度，降低驾驶员劳动强度，设计了精准辅助导航系统。通过北斗差分定位设备获取农业机械的经纬度、航向角度以及行驶速度等数据，根据农田信息规划出全局行驶路径，实时计算农业机械行驶过程中的航向偏角、行驶距离和耕作面积并绘制行驶轨迹，根据观察航向偏角和行驶轨迹，驾驶员来修正作业机械使农机按规划路径行驶。系统采用基于红外散斑的深度立体视觉相机，降低自然光线限制，以此获取农业机械前方深度图像，根据视觉算法对图像中的作物或障碍加以检测，并计算其到农业机械和路径中心线距离，判断是否需要避障并提示驾驶员应调整方向，当调整方向进行避障后返回到已规划路径继续行驶。试验结果表明，辅助导航系统在直线行驶试验时横向行驶最大偏差小于5 cm，能够辅助驾驶员按规划路径精准行驶；基于立体视觉的障碍检测测距误差范围在4%以内，且处理每帧图像耗时最大为40 ms，实时性很高，能高效辅助驾驶员进行精确避障。      

方格蔟自动采茧机的发展及研究现状

蚕桑产业机械化生产是我国蚕桑产业规模化、专业化发展的必由之路,而方格蔟采茧机械化是其中的难点和重点之一。现阶段,我国方格蔟采茧主要由人工来完成,效率低、费时费力,还大幅增加养蚕成本。本文分析了国内外方格蔟采茧机械的发展与研究现状,针对我国方格蔟采茧机械的存在问题提出发展对策。     

高压静电场处理种子研究现状与发展对策

种子处理从源头上改善了种子的品质,有利于食品安全。高压静电场的合理利用可对种子的萌发、幼苗生长、农作物产量及品质保鲜等方面产生积极影响。分析了国内外高压静电场处理作物种子的概念、分类和应用等研究现状,指出了静电种子处理存在的问题,并提出了发展策略。