摘要：建立小麦-玉米轮作耕地遥感估产模型,可及时准确估测耕地综合粮食产量。本研究以山东曹县冬小麦-夏玉米轮作耕地为对象,利用2018—2019年Sentinel-2影像,通过对比基于QGIS平台的时序特征分类与支持向量机算法,优选提取冬小麦-夏玉米轮作耕地播种面积;通过小麦、玉米植被指数与其统计产量的相关性,筛选敏感植被指数及其生育期,采取牛顿-梯形积分法,获取敏感光谱时段植被指数积分值,构建基于积分值组合的多元线性回归和3种机器学习(随机森林RF、BP神经网络BPNN和支持向量机SVM)模型,并优选最佳估产模型。结果表明:利用QGIS平台基于时序特征提取冬小麦-夏玉米播种面积精确率达94.6%,其总体精度与Kappa系数比支持向量机算法分别高5.9%和0.12;敏感光谱时段的遥感估产优于单生育期,小麦基于归一化植被指数与比值植被指数及玉米基于增强型植被指数与结构加强色素植被指数的积分组更能有效凝聚光谱信息;植被指数积分最优组合方式为差值,机器学习算法拟合精度高于经验统计模型;最佳估产模型为机器学习算法的差值组-随机森林(DVG-RF)模型(R^(2)为0.843,均方根误差为2.822 kg·hm^(-2)),估产精度达93.4%。本研究探索了利用QGIS平台提取播种面积,对冬小麦-夏玉米轮作耕地粮食估产方法进行了系统研究,建立的多植被指数积分组合模型有效可行,对提升估产精度和效率具有参考价值。

摘要：针对现有气吸式圆盘型精量播种机播种不同尺寸种子需要更换排种圆盘的缺陷,为节约成本、提高排种器通用性,基于现有圆盘型排种器,设计了一种变粒径双圆盘气吸式精量排种器,无需更换圆盘便可实现不同粒径种子的精量播种。阐述了排种器基本结构与工作原理,并对其工作过程及关键部件进行了理论分析,确定了型孔排布、型孔形状、型孔锥角等关键结构参数,运用Fluent仿真分析了5种组合型孔对气室流场的影响,通过仿真分析获得了最佳组合型孔参数,并在JSP12排种试验台上进行了排种均匀性试验及正交试验,得到排种性能较好时的负压、排种盘转速等参数的合理范围。结果表明:当排种器圆盘型孔为60°锥角的倒角型型孔,转速为34.5r/min、负压为4.1kPa时,其合格率为90.46%、漏播率为2.59%、重播率为6.94%,排种性能较优,满足播种要求。通过田间试验跟踪观察种子后续生长情况,试验得出排种器的平均合格率90.16%、漏播率2.77%、播种各行排量一致性变异系数5.34%、总排量稳定性变异系数4.86%,与传统排种器相比作业质量显著提升。

摘要：【目的】水分和氮肥运筹是提高玉米产量的重要措施。本文研究了不同土壤水分状况下适宜的控释尿素用量,为控释肥大面积高效应用和玉米轻简化栽培提供科学依据。【方法】本研究以‘郑单958’为试验材料,采用旱棚土柱试验,两因素裂区设计。主区为水分处理:重度水分胁迫(最大田间持水量的35%±5%,W1),轻度水分胁迫(55%±5%,W2),正常水分(75%±5%,W3)。副区为控释尿素处理:不施氮(N0),低氮(施纯氮105 kg/hm^2,N1),中氮(施纯氮210 kg/hm^2,N2),高氮(施纯氮315 kg/hm^2,N3)处理。分别在吐丝期(R1)、籽粒建成期(R2)、乳熟期(R3)、蜡熟期(R5)和完熟期(R6),取植株样,称量茎鞘、叶片、籽粒和穗轴的生物量,在收获期测产。采用CAIPOS土壤墒情监测系统控制土壤水分,每天早晨和傍晚各读取一次以确定每天的浇水量。【结果】相同水分条件下,夏玉米产量随着控释尿素施氮量的增加而增加,相同氮素水平,各处理产量呈现随着土壤水分含量的增加而增加的趋势。重度水分胁迫下,植株干物质和氮素积累整体水平较低,尤其是花后干物质和氮素的积累所占比例较低;2014年N1、N2和N3之间的产量差异不显著,2015年氮素籽粒生产效率和氮肥利用率随施氮量增加而显著降低。轻度水分胁迫下,夏玉米干物质、氮素积累和产量随着施氮量的增加呈显著增加的趋势,花后干物质和氮素的积累所占比例较高;N3处理产量和氮素积累量与正常水分条件下N3处理差异不显著;2014年N3与N2处理之间氮素籽粒生产效率和氮肥利用率差异均不显著,2015年N3处理的氮肥利用率显著高于N2处理。正常水分条件下,N3与N2处理产量差异不显著,但显著高于N1处理;N2处理的花后干物质与氮素积累所占比例、氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥生理效率显著高于N3处理。【结论】水氮互作对夏玉米产量和氮肥利用具有显著影响,轻度水分胁迫下,适当提高氮肥用量(W2N3),或者正常供水下配合适量氮肥(W3N2),水氮互作效应最显著,能够保持氮素的高效释放,有利于花后植株中干物质与氮素的积累,从而提高夏玉米产量和氮肥利用率。本试验条件下,在土壤水分含量为最大田间持水量的75%±5%时,控释尿素施氮量以纯氮210 kg/hm^2为最佳;在土壤水分含量为最大田间持水量的55%±5%时,控释尿素施氮量以纯氮315 kg/hm^2为宜。

摘要：为解决交错轴变比齿条变比齿廓建模问题,提出一种数字设计方法。该方法将变比齿轮齿条副中的渐开线斜齿轮,看作无数无限接近且垂直于其轴线的平面与其截交后截交线的集合;定义一条计算直线与变比齿廓固连且平行于变比齿条的长度方向,并在变比齿轮齿条副传动过程中,将该计算直线与遍历的截交线渐开线齿廓所有交点中长度值取得极值的点称为变比齿廓点;基于约束最优数学思想,建立了变比齿廓数字求解模型,开发了求解算法,生成了变比齿廓点云,拟合得到了齿廓实体模型。通过试制样件的传动比和传动稳定性测试,验证了该方法的正确性。

摘要：循环球变比转向器中具有变化传动比齿廓的螺母是实现变比转向的关键部件,螺母变比齿廓为与之啮合的齿轮渐开线齿廓按照变比传动关系包络运动后形成的包络面,因包络过程较为特殊,导致了其建模困难,由此阻碍了变比齿廓数控加工的实现。作者研究一种面向数控加工的变比齿廓数值建模方法,实现变比齿廓的数控端铣加工。该方法将转向器变比齿扇螺母副中的渐开线齿扇,看作无数无限接近且垂直于其轴线的平面与其截交后截交线的集合,与螺母齿条变比齿廓相交且平行于螺母齿条长度方向的计算直线,随螺母变比传动,与对应截交线渐开线齿廓的交点中,长度值取得极值的点为变比齿廓点。建立了变比齿廓求解数学模型,开发了求解算法,通过设置计算直线间距,生成了直接用于数控端铣等残留高度刀具路径规划的变比齿廓点云,规划了刀具路径;并且采用生成的齿廓点云,实现了刀头半径选择以及刀位点刀杆矢量的计算,实现了变比齿廓的数控端铣加工。从变比齿廓的关键设计参数"变比曲线"和"变速传动特性"入手,提出了变比齿廓设计的验证方法,通过试制样件的测试,验证了方法的正确性。该方法克服了采用啮合原理设计变比齿廓时,建立的啮合方程的解不唯一;无法获得变比齿廓齿顶、齿根边界点的精确值;有些出于解析需要选择的参数不直接对应数控加工,数据转换时会引入原理性误差等弊端,实现了循环球变比转向器变比齿廓的数字建模和数控端铣加工。

摘要：针对产品广义设计过程不同阶段的需求特点以及加快概念设计向详细设计的转换,提出了一种基于草图的产品三维CAD模型概念设计推送方法。首先,用户根据概念设计需求,利用基于CAD几何造型平台开发的手绘图板绘制三视草图;然后,对手绘三视草图和模型库中CAD模型投影得到的三视投影图提取特征信息,采用2. 5D球面调和描述子来表示草图特征信息;最后,利用Euclidean距离计算通过球面调和变换获得的图形特征向量之间的距离,从而实现模型之间的相似性评价,并在农业机械装备模型库中完成算法的验证。实验结果表明,该方法能够有效帮助用户快速地具象化查询意图,发掘与产品概念设计阶段意图最相符的三维模型,并将相似性设计资源推送给设计人员,进而参考、启发和扩展设计思维,实现产品概念设计的快速响应。

摘要：为提高大田施肥精度和水肥利用效率,进一步促进灌溉施肥技术在大田中的应用,设计了大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机并进行样机试验。首先,对一体机的移动式行走架、精量配肥装置和首部枢纽装置进行机械设计。其次,基于作物不同生长期所需水肥量,结合实时测定土壤墒情信息,设计3段式全自动灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态计算方法;建立母液浓度动态调控数学模型,针对不同类型颗粒肥溶解时间差异问题,设计一种含Smith预估器的PID切换控制方法快速稳定母液浓度,并通过Simulink对控制方法进行仿真验证;在此基础上,设计并实现一体机的中央控制系统,集成灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态调控方法,实现全自动灌溉施肥功能和母液浓度精准调控;最后,在大田环境中对试制样机开展灌溉施肥试验,测定注肥口电导率(EC)响应曲线并进行分析,结果表明:EC响应曲线呈3段式变化,表明一体机能够按设计的时间分配模型对大田作物进行全自动作业;施肥阶段EC值平稳,误差波动幅度小,过渡时间短、坡度陡、超调量小,表明针对不同类型的颗粒肥,提出的切换控制方法可以快速稳定母液浓度。

摘要：为了更好地实现面向设计领域的三维CAD模型设计信息的有效重用,提出了一种融合语义的三维CAD模型局部结构检索方法。首先以设计特征作为设计语义信息的基础载体,对三维CAD模型进行结构化表征,并用特征属性邻接图来表示;然后设计能够捕捉不同层次信息的特征描述子,构建融合语义的特征相似性评价模型;最后采用子图同构算法计算查询局部结构与模型库中零件的特征属性邻接图的特征匹配对,以此计算相匹配局部结构的相似度。实验结果表明,该方法能够较好地实现融合语义的三维CAD模型局部结构检索,可以有效地支持面向农机设计领域的三维CAD模型设计信息的重用。基于检索的设计重用方法可为农机装备数字化设计中各类成果的有效重用提供多粒度、精确化和智能化的方法。

摘要：针对现有小麦播种机械作业幅宽小、播种不均匀等问题,设计了一种气力集排式小麦排种分配系统,从播种机的定量排种系统、分配系统等方面研究了气力集排式小麦排种分配机理,分析了排种分配系统的稳定性和均匀性。运用Solidworks Flow进行流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真,分析排种分配系统机构参数(输种管、分种外盖)对气室流场的影响,速度流场分布结果表明,排种分配系统具备较理想流场特性的结构参数为:褶皱管波纹长度为16 mm,波纹角度为90°,分种外盖圆锥角为120°。对排种分配系统稳定性和均匀性进行台架试验,结果表明,排种器转速在20~40 r/min时,总排量稳定性变异系数为1.01%~1.19%,各行排量一致性变异系数为3.20%,种子破碎率为0.23%,试验结果与CFD仿真分析基本一致;样机试验结果表明,总排量稳定性变异系数为1.06%,各行排量一致性变异系数为3.34%,排种均匀性变异系数为27.35%,种子破碎率为0.28%,满足相关标准要求。

摘要：为了更好地实现设计领域三维CAD模型多粒度、精细化、智能化的设计重用需求,提出了一种基于模拟退火的三维模型典型结构挖掘与相似性评价方法。首先,通过提取以B-rep表示的三维CAD模型几何与拓扑信息,构建三维CAD模型的属性邻接图;然后以此为描述载体,利用具有局部重用价值的典型结构和三维CAD模型属性邻接图之间顶点和边的属性映射关系建立关联图及其关联图矩阵;最后,基于一种启发式算法——模拟退火算法完成关联图中最大团的检测以实现三维CAD模型中典型结构的挖掘,并进行相似性评价,同时以蚁群算法和遗传算法为比较对象,在通用模型库和农业机械装备模型库完成了算法的验证。实验结果表明,该方法能较好地实现三维CAD模型典型结构的挖掘和相似性评价,可以有效地支持设计领域的三维模型特征级和局部结构级设计信息的重用。