摘要：灌溉系统具有非线性、多干扰和时滞性等特点,为实现灌溉控制的智能决策与精准灌溉,提出基于阻尼累加离散灰色预测的Smith预估变论域模糊PID灌溉控制模型(DADGM-SVUFP)。针对模糊PID控制器控制精度不高、适应性不强等不足,设计指数函数型伸缩因子自适应调整模糊变量论域,采用Smith预估补偿器消除系统时滞性影响,改善系统适应性和鲁棒性。结合离散灰色预测(DGM)和阻尼累加灰色预测(DAGM)模型的预测性能优势,提出阻尼累加离散灰色预测(DADGM)利用阻尼趋势参数减缓预测过程数据变化趋势,有效提高了灌溉系统稳定性和控制精度。构建FPID、NVUFP、DGM-NVUFP和DADGM-SVUFP四个控制模型实施水肥灌溉控制仿真试验,结果表明DADGM-SVUFP与其他模型相比稳态误差最优,调节时间比NVUFP、DGM-NVUFP分别少3.75 s、1.29 s,超调量比NVUFP、DGM-NVUFP分别降低9.2%、5.4%。灌溉测试进一步验证基于DADGM-SVUFP的智能灌溉系统适应性好、响应迅速、控制精度高,控制效果和系统稳定性均优于其他模型,能够满足水肥气灌溉系统的智能决策和精准控制。

摘要：视觉测量直升机高速旋转桨叶形变常采用基于圆形标记点的测量方法,但该方法中圆形标记点具有低曝光、小目标和投影不对称等特点,极易产生标记点漏检和圆心坐标误差的问题。为减小漏检、修正圆心坐标误差,提出了一种直升机桨叶图像中圆形标记点圆心检测及修正方法。首先,提取图像中局部极值中心的像素坐标,并依据阵列排布结构滤除干扰,获得所有圆形标记点极值中心的像素坐标;其次,以各极值中心的像素坐标为圆心,与相邻极值的最小距离为直径,建立圆形ROI(region of interest)区域,在ROI区域内并行分水岭变换和最小二乘法圆拟合得到圆心;再次,采用透视变换建立该图像与垂直相机光轴的同相位桨叶图像(正面图像)的投影映射关系,再采用LM(levenberg-marquardt)优化求解投影映射矩阵;最后,将该图像转换为正面图像进行圆心检测,再将该圆心坐标逆变换得到精确圆心坐标。实验结果表明,本文检测方法准确率和精度分别达98.89%和0.191 mm,已应用于直升机高速旋转桨叶运动轨迹和形变的高精度视觉测量。

摘要：灌水器由于其流道特征尺寸微小,因而在其流道内的流动特性分析中,基于连续性介质假设的Navier-Stokes(NS)方程是否适用一直存在争议。该文从微观角度采用格子Boltzmann方法(1attice Boltzmann method,LBM)研究灌水器的流动特性。首先进行LBM的网格无关性分析,其次将LBM的数值计算结果、传统的基于连续性介质假设下的有限体积法的计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)计算结果以及粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)试验结果进行对比,分析LBM计算结果与基于CFD结果偏离PIV试验值的相对偏差的算术平均值。结果表明,CFD偏离PIV试验结果的相对偏差的算术平均值为0.139%,而LBM偏离PIV试验的相对偏差的算术平均值为0.115%,两者偏离PIV试验结果的相对偏差的算术平均值比较接近。因此,针对流道特征尺寸为1 mm的灌水器,采用基于连续性介质假设下的流体动力学计算方法来研究是适用的。

摘要：针对灌溉控制系统的非线性、时变性和大时滞等问题,提出了基于改进离散灰色预测的自适应变论域模糊PID灌溉控制模型。为了提高灌溉系统的肥液控制效果,在FPID(模糊PID)控制器基础上,设计了新型函数型伸缩因子实现变量论域伸缩,优化系统适应性、提高控制精度,并融合超前控制的改进型离散灰色预测,有效解决了灌溉系统的大时滞问题。建立了PID、FPID、NVUFP(新型变论域模糊PID)和IDGM-NVUFP(改进离散灰色预测的新型变论域模糊PID)4个控制模型进行仿真实验与实际灌溉测试,实验结果表明相较于FPID,NVUFP超调量降低10.5%,调节时间减少5.31 s,IDGM-NVUFP超调量降低14.5%,调节时间减少11.90 s。实际灌溉测试验证了基于IDGM-NVUFP的灌溉控制系统响应速度快、平稳无震荡,控制精度和鲁棒性均优于其他控制模型,能够满足智能灌溉系统的实际灌溉控制需求。

摘要：目前文丘里注肥器的设计与仿真研究都应用三维建模软件对每个结构完成实体模型和流体模型的构建,工作量大、花费时间长,为了提高前期建模基础工作效率,快速进行后期仿真分析和实体加工,需要一种快速建模方法。因此,分析文丘里注肥器的结构关键几何参数,借助Solidworks建模软件的二次开发功能,通过其API接口函数与Visual C++交互式编程语言的链接,实现文丘里注肥器的参数化结构设计,并开发完了两种典型结构文丘里注肥器的参数化建模软件平台,一次性生成实体模型及对应的内部流体模型,为流体性能分析和实体加工进行实验测试提供快速结构设计。

摘要：马铃薯作为我国四大农作物之一,其种植面积和总产量均居世界第1位,而国内外基于机械液压设计的马铃薯播种机研究较多,但漏播情况较多,其漏播率高达7%。由此,本文研究一套基于STC89C52单片机的实时全局监控马铃薯播种机漏播检测预警系统。通过对系统进行测试,结果表明:系统在人为模拟马铃薯播种机播种情况下,能够自动识别漏播和缺种并进行漏播率的计算,在连续漏播超标情况下能自动报警,系统运行稳定可靠,系统的推广应用可提高生产率和节约劳动力,推动马铃薯精密播种农业的机电一体化发展。

摘要：针对现有的直升机桨叶欠曝光图像中圆形标记点检测方法存在自适应能力不强、速度慢、精度不高的问题,提出了基于YOLOv3(you only look once)与分水岭的直升机桨叶欠曝光图像圆形标记点检测方法.首先,将采集的真实桨叶欠曝光图像中的圆形标记点进行标注后,制作成数据集,并训练YOLOv3网络;其次,用训练好的YOLOv3网络检测出圆形标记点区域;再次,改进传统分水岭标记提取方式,采用多线程技术并行在各圆形标记点区域内进行分水岭变换,得到圆形标记点边缘检测结果;最后,采用最小二乘圆拟合和奇异点去除法实现圆形标记点的精确定位.研究者通过对多幅欠曝光桨叶图像中圆形标记点进行检测实验,验证了该方法具有自适应能力强、速度快、精度高的优点,并已将其用于直升机桨叶欠曝光图像圆形标记点的检测.

摘要：针对传统的水肥灌溉控制器开发中,由于软、硬件分时分步开发,存在算法嵌入复杂,开发流程长,软硬件循环调试等问题。介绍运用基于模型设计方法对水肥灌溉控制器的高效、快速开发。在Simulink平台中建立水肥控制算法模型和被控对象物理模型,创建系统设计需求追溯关系,多层次测试验证,快速迭代设计方法,在此基础上以STM32核心处理器配置相应芯片底层驱动支持包生成工具(Target Support Package),实现工程代码到嵌入式硬件需求全程自动化。实验结果表明,基于模型设计方法开发快速、代码质量高,且系统响应速度快和实时性好,大幅度提高了水肥灌溉效果。

摘要：针对无土栽培中营养液成分检测的问题,设计一种营养液多组分检测系统。该系统主要由离子选择电极、信号调理电路、数据采集电路以及基于DelpHi开发的采集软件组成,能实时在线检测pH电极、钾离子电极、钙离子电极以及硝酸根电极四种电极的电压信号,并将其转化为pH值和相应离子浓度值。对相互不存在交叉敏感干扰的氢离子和硝酸根离子,采用函数拟合的方式直接将pH电极和硝酸根电极转化为pH值和相应的硝酸根浓度;对相互存在交叉敏感干扰的钾离子和钙离子,采用遗传算法优化的BP神经网络建立交叉敏感模型来决策出相应的钾离子浓度和钙离子浓度,并与传统的BP神经网络算法进行了对比。最后采用多参数检测仪的测量结果和该系统得到的数据进行了对比来验证系统的准确可行性。

摘要：针对农业施肥灌溉过程中的水和肥液浓度精准控制问题,设计了基于模糊PID控制技术,应用电导率EC值和p H值的调控技术,开发了精量水肥灌溉控制系统.进行了开环阶跃响应试验和继电振荡调试试验,分析得到系统为非线性、惯性、滞后的复杂系统.结果表明,对EC值检测采用PID控制虽有控制精度高的优点,但在肥液浓度变化较大时控制性能恶化.运用开环阶跃响应、PID控制技术和模糊控制技术,设计出EC值的智能PID控制器,试验表明其具备PID参数自整定能力,控制性能优良,稳定时间180 s内,精度±0.15 m S/cm,超调量<15%.