摘要：针对农产品加工中微波干燥不均和红外干燥穿透能力有限等技术问题,研制了微波红外振动床协同干燥(MIVBD)设备。在结构设计上,通过COMSOL仿真分析谐振腔场强分布的均匀性,并优化了微波源馈波口布置。设备通过多孔面板将红外源与微波谐振腔隔离,在保证红外热量高效辐射的同时,确保微波、红外二者互不干扰。振动系统采用聚苯硫醚等谐振腔内部材料和钢结构外部材料制成,通过振动电机和橡胶弹簧带动物料振动。以高含水率生姜片为典型物料,对MIVBD设备的干燥效率、均匀性和色泽等相关品质进行试验研究,当物料温度超过上限温度时微波和红外停止工作,结果发现,微波红外振动干燥比微波红外干燥时间缩短了14.29%,微波红外振动干燥时温度不均匀系数最小(2.28%),并且微波红外振动干燥显著降低了干燥能耗,改善了相关品质。

摘要：针对机器视觉获取种子空间分布信息时,传统开沟器作业过程中,种子落入种床后,土壤快速回落覆盖种子,导致种床中种子原始图像采集困难的问题,设计了一种开沟延时回土装置,通过导土装置、压种装置和回土装置的配合作业,延长土壤回落时间,形成有利于原始图像采集的避让空间,并在图像采集完毕后将泛起土壤推回种床,保证土壤回填率,达到延时回土的目的。通过理论分析确定导土装置、回土装置等关键装置结构参数。以开沟速度、开沟深度、回土板转角为试验因素,开展土壤回填率离散元仿真试验,确定最优作业参数为开沟速度1.6 m/s、开沟深度30 mm、回土板转角40°。在最优参数组合下,进行土壤回填率田间试验和种子图像采集田间试验。结果表明,开沟延时回土装置土壤回填率为96.5%,开沟延时回土装置较未安装回土装置的开沟器土壤回填率提升39.6个百分点;工业相机可以在导土装置形成的避让空间中采集到种床中种子的原始图像。试验结果表明,设计的结构可以有效避免回落土壤对图像采集的影响,并保证土壤回填率,实现了种床中种子图像的采集,为计算机视觉技术检测播种作业质量奠定了基础。

摘要：针对基于整体建模的卧式柔性清土辊性能优化方法存在仿真成本高的问题,该研究提出一种局部预测整体的建模方法,既降低仿真计算量,同时可以对柔性清土辊进行优化设计。首先,提取柔性清土辊的最小结构特征,并基于几何相似性原理构建整体性能预测模型。其次,基于离散元法(Discrete element method,DEM)与多柔性体动力学(multi-flexible-body dynamics,MFBD)耦合仿真技术优化求解最小特征结构的最优作业性能。最后,依据预测模型估算柔性清土辊的整体性能。柔性清土辊的清土率和阻力矩与其刷片数量的线性拟合决定系数分别为0.987和0.99。基于局部建模方法和EDEM-RecurDyn耦合技术建立最小特征结构与土壤互作模型,其接触计算量仅为整体建模方法的8%左右。前进速度、安装角、轴向长度和叶片锥角对最小特征结构和刷片的作业性能影响显著,仿真优化结果分别为0.3 m/s、30°、50 mm和0°。上述条件下最小特征结构的清土率和阻力矩为36.87%、18.91 N·m,单个刷片的清土率和阻力矩为2.80%和2.78 N·m,最小特征结构的物理试验结果与仿真结果的相对误差为3.74%和10.15%,单个刷片的物理试验结果与仿真结果的相对误差为10.36%和9.71%。预测模型估算的柔性清土辊的清土率和阻力矩分别为97.07%和78.68N·m;物理试验结果与预测模型估算结果的相对误差为7.84%和4.55%;整体建模方法优化结果与局部建模方法优化结果的相对误差为10.66%和6.76%。研究结果为复杂柔性体与散粒体互作建模提供了思路。

摘要：为提高山地拖拉机在复杂农田环境中的作业平稳性,基于Matlab/Simulink仿真平台,搭建了半主动悬架拖拉机七自由度时域仿真模型,包括四轮路面激励模型、半主动悬架振动模型、半主动悬架拖拉机车体受力分析模型、车身姿态分析模型以及半主动悬架拖拉机时域仿真模型,以车身垂向位移、车身倾斜角和车身俯仰角作为拖拉机的姿态变化参数进行仿真试验。通过构建增量式比例积分微分(Proportion integration differentiation,PID)控制器和反向传播(Back propagation,BP)神经网络PID控制器仿真模型实现对半主动悬架拖拉机车身姿态的自动控制,并分别对两种控制器的控制性能进行测试与评价。利用车身垂直向加速度和车轮相对动载作为半主动悬架系统性能的评价指标,对两种控制方式下的半主动悬架性能进行了评价。仿真结果表明:基于传统增量式PID控制算法的半主动悬架拖拉机,其车身垂直位移均方根减少42.17%、侧倾角均方根减少36.76%、俯仰角均方根减少57.85%,其车身垂向加速度为0.0177 m/s^(2),4个车轮的动载荷均方根分别为0.0284、0.0346、0.0239、0.0304 N。基于BP神经网络PID控制算法的半主动悬架拖拉机,其车身垂直位移均方根减少74.54%、侧倾角均方根减少74.66%、俯仰角均方根减少75.03%,其车身垂向加速度为7.5758×10^(-5)m/s^(2),4个车轮的动载荷均方根值分别为0.0197、0.0235、0.0166、0.0198 N。相比增量式PID控制的半主动悬架拖拉机,基于BP神经网络PID控制的半主动悬架拖拉机,其车体平稳性得到了较好的提高。

摘要：为快速获取作物的生长状态信息及时指导农业生产,基于作物生理生化光谱学响应机理,设计了基于光环境校正的便携作物叶绿素检测装置。装置测量以610、680、730、760、810、860 nm为中心,20 nm带宽的反射光谱以及环境光照光谱数据,计算植被指数并预测植物叶绿素含量,在环境光照强度较差时使用主动补光灯进行补光,并对补光条件下环境光照强度进行校正。实验表明GPS定位在纬度最大漂移为6.2 m、经度最大漂移为4.9 m;光谱传感器6个波段的光强响应与照度计测量值之间的决定系数均超过0.99;标定的2块光谱传感器的匹配系数在610 nm和860 nm波段分别为0.743、1.035。建立了610 nm和860 nm波段补光强度与测量距离间的拟合模型用于光环境校正;使用无纺布进行了叶绿素梯度实验,建立了植被指数NDVI与植物叶绿素含量的数学模型,在较差光环境条件下不进行补光的模型决定系数为0.685,补光并进行校正情况下模型决定系数为0.965。

摘要：设计了一种果实自动采摘机器人,主要包括自动导航系统、采摘系统、运动系统、控制系统及动力系统。自动导航系统主要包括激光雷达导航和GNSS定位导航,可用于建立地图和规划工作路径;采摘系统通过双目立体视觉相机进行果实识别,再通过由六自由度机械臂和两指末端执行器(机械手)组成的执行机构抓紧果梗并剪断,完成果实采摘。试验结果表明,设计开发的机器人可以通过激光雷达导航完成室内工作,剪断并抓取果梗的两指末端执行器可适用于多种果实,上位机软件可以完成图像采集、机械臂控制和机器人工作路线图建立等操作。激光雷达导航试验结果表明,在1m/s的行驶速度下,导航绝对误差小于3.5cm,可满足温室果实采摘的需求。

摘要：针对真空脉动干燥过程中物料质量在线获取易受到机械振动、温度变化和气流短时冲击等多重干扰,导致测量困难、测量精度不高的问题,提出了将固定料架和测量料架分离的测量方案,并选用高精度的测量器件,在经过信号滤波、温度修正和气流干扰排除等多种修正手段后,实现了温度变化范围20~45℃、无明显外部剧烈振动、冲击时间小于1 min的正常进抽气条件下总量程1 500 g、去掉料盘后有效量程1 000 g、最大引用误差0.1%的物料质量在线测量。静态测试结果显示,满量程最大引用误差0.06%,物料干燥测试结果显示,干燥终点最大引用误差0.1%,能够清楚反映整个干燥过程中的质量变化情况和干燥速率变化情况,可为研究农产品干燥过程中物料状态变化规律和实现自动干燥工艺调控提供技术支持。

摘要：针对微波干燥中场强分布不均、物料微波能吸收能力不同导致的微波加热不均匀现象,结合微波干燥的高效性、流态化干燥的均匀性以及热风干燥辅助去除水汽的功能,设计了一种实现干燥均匀性的微波-热风振动流化床干燥机,主要由振动流化床系统、热风系统、微波加热系统、测温系统和控制系统等组成。采用Ansoft HFSS软件对微波加热仓磁控管不同开口位置进行仿真分析,得到多馈口激励最佳方案。结果显示,物料高度距离箱底不变的情况下,4个微波馈入端口的位置相对于原始端口位置外移30mm,物料表面场强分布更加均匀。以新鲜毛豆仁为例,对该机的性能和加热均匀性进行试验验证,结果表明:设计方案和控制系统方案可靠,微波-热风振动流化床干燥下毛豆仁的干燥时间为54min,比单独微波流化床干燥的干燥时间缩短34.1%,比微波-热风组合干燥的干燥时间缩短12.9%且产品均匀性显著提高。

摘要：赤霉素(GA)促进葡萄果实的膨大,目前对外源赤霉素促进葡萄果实膨大的信号转导途径还不完全清楚。有研究发现GA3处理后葡萄果实中一个SCARECROW(SCR)蛋白的表达出现上调,为了进一步揭示GA的作用途径,本研究通过分析在其他植物中已经确认的SCR基因序列,对葡萄全基因组进行BLAST比对,获得了可能编码葡萄SCR的11个基因片段序列SCRs。分别设计特异性引物,以无核白鸡心葡萄(Vitis vinifera *** seedless)不同组织器官,以及盛花后12d以30mg/L GA3处理无核白鸡心葡萄的花序,并于花后13、15、19、45、61d采收的果实为材料,进行半定量RT-PCR测定SCRs的表达。结果显示:这些基因在成叶、幼叶、根、花序、新梢顶尖、休眠芽、胚性愈伤组织和非胚性愈伤组织中存在差异表达;在花后13、19、45、61d的葡萄果实中有不同状态的上调。研究结果对进一步探讨SCRs在葡萄果实发育和成熟过程的作用与功能提供了线索。

摘要：为了研究不同播种期对农牧交错带马铃薯生长发育和产量形成以及水分利用效率的影响,为农牧交错带马铃薯适期播种和高产栽培提供科学依据,采用随机区组排列设计,分析了超早播(4月28日)、早播(5月8日)、中播(5月18日)、晚播(5月28日)和超晚播(6月8日)五个播期下马铃薯生育期、形态指标、产量形成和水分利用效率的变化情况。结果表明:播种期对马铃薯生育期、株高和叶面积指数影响显著。随播期推迟,马铃薯生育期缩短,播期每推迟10 d,生育期平均缩短6 d,而生殖生长期在总生长期中的比例增加,超早播和超晚播处理下分别为45%和59%。超早播和早播马铃薯地上部干物质积累显著低于其余播期,不同播期处理薯块鲜重增长符合Logistic生长曲线,播期间马铃薯总产量、大薯产量和大薯率差异均达显著水平,其中中播、晚播和超晚播产量差异不显著,平均达21 593 kg/hm2,超早播和早播产量平均为15 181 kg/hm2。马铃薯水分利用效率随播期推迟增加,超早播为45.2 kg/(***),超晚播为86.3 kg/(***)。建议农牧交错带马铃薯适宜播种期安排在5月中下旬。