摘要：藜蒿是我国特色蔬菜,可食部为茎秆与顶部嫩叶,因茎秆鲜嫩易折、径向叶片多且易相互缠绕,售前脱叶工序难度大,仍以人工脱叶为主。针对藜蒿脱叶装备匮乏,人工劳动强度大、成本高等问题,在统计分析藜蒿植株特性的基础上,设计了一种气力机械组合式藜蒿脱叶机,通过吸叶滚筒气力吸附引导、脱叶辊机械拉拽脱叶实现藜蒿茎叶的有效分离。统计分析了藜蒿外形几何参数,测试了叶片顺向、垂直、逆向拉拽的抗拉力,明确采用逆向拉拽脱叶方式;开展了吸叶滚筒、脱叶辊等关键部件结构参数和运行参数分析,基于CFD模拟了吸叶滚筒气流场状态,结合仿真正交试验确定了吸孔轴向间距为10 mm,周向分布夹角为10°,有效孔个数为121个,吸孔直径为4 mm、深度为4 mm,脱叶辊相对高度为30 mm;以吸叶滚筒转速、脱叶辊转速和夹持喂入速度为试验因素,以脱叶率和断叶率为评价指标,开展了二次回归正交试验,建立了脱叶率、断叶率与各试验因素之间的回归数学模型,求解得到最佳参数组合为吸叶滚筒转速77 r/min、脱叶辊转速65 r/min、喂入速度40 mm/s;在最佳参数组合条件下,藜蒿脱叶机的脱叶率与断叶率分别为94.32%和12.93%,单辊作业效率可达12.3 kg/h,满足藜蒿脱叶技术要求。

摘要：在小麦收获时期,若遇到天气变化,小麦可收获时间窗会发生改变,若还按原调度方案,将造成大量农田延迟收获,从而给农户带来损失。为避免或降低因天气变化给农户带来损失,本文考虑天气变化导致的农田收获时间窗变动的应急调度问题。基于天气变化导致的农田可作业时间窗实际缩短的情况,综合考虑收获机转移时间、提前到达等待时间和延迟时间,建立因天气变化导致的时间窗变动的收获机多目标应急调度模型,引入农田收获应急度函数,确定应急农田,将可作业时间窗和下雨时间有交集的农田重新根据应急度排序进行优先调度。针对此模型特点对遗传算法进行改进,设计基于改进遗传算法的收获机应急调度算法,采用两级多段编码方式及单点交叉方式,使算法可以有效避免局部最优,能够很好地实现全局收敛。通过动态改变原收获机收获路线,为应急农田优先提供收获服务,从而提高农机合作社服务能力,减少农户损失。实例仿真结果证明了模型和算法的可行性。

摘要：针对当前结构立式机械冲击式超微粉碎机加工的成品物料存在粒度分布较宽且有大颗粒夹带的问题,为了提高其立式分级结构分级性能,对分级室内导流罩轴向位置变化、分级叶轮轴向尺寸变化对分级性能的影响进行研究,该研究在现有分级室结构基础上提出了两种改进结构,改进结构一:导流罩上沿与上端盖贴合,阻断导流罩与上端盖间物料流通路径,分级轮轴向尺寸不变;改进结构二:导流罩位置不变,分级轮叶片高度加高,加高后分级轮叶片上沿距离出料口底端部3 mm。对改进前后结构进行分级性能试验,利用CFD软件,采用气-固两相流的数值模拟方法对分级室内流场进行数值模拟,分析不同结构下流场变化规律来解释试验结果。结果表明:相比改进前,两种改进结构都有效避免了大颗粒进入成品物料,从分级粒径、分级效率及分级精度指数3个指标对比得出改进结构二分级效率及分级精度均优于另外两种结构,改进结构一分级得到的产品更细,但分级效率低。该研究结果可为CWFJ型立式机械超微粉碎机分级室流场研究和结构优化提供方法和理论依据。

摘要：为实现稳定可靠的植保机器人视觉伺服控制,提出了一种基于语义分割网络的作物行特征检测方法。基于语义分割网络ESNet实现农田场景图像像素级带状区域检测,并利用最小二乘算法拟合得到每条行作物线特征;在此基础上通过设计一种主导航线提取算法获取导航路径,并利用卡尔曼滤波对主导航线几何参数进行平滑处理,有效抑制了不平整地面导致的机器人运动颠簸与视觉图像测量噪声引起的导航参数波动。继而构建机器人前轮转向、后轮差速的阿克曼运动学模型;在图像空间坐标下设计纯追踪控制器实现植保机器人的伺服运动控制。大田环境下的现场实验结果为:总体横向偏差为0.092 m,验证了本文方法的有效性。

摘要：为实现柑橘可溶性固形物含量(SSC)快速无损检测,基于可见/近红外技术开发了低功耗手持式柑橘可溶性固形物含量无损检测系统。以宽谱LED光源结合特征窄带微型光谱仪为核心,设计了手持式柑橘可溶性固形物含量无损检测终端。开发了基于物联网技术的水果光谱仪云端数据系统,该系统主要包括用户库、设备库、检测数据库和模型库,通过通讯模块与手持式无损检测终端相连接,可以实现光谱采集参数修改、云端数据上传与下载、云模型的调用等功能。利用该检测系统获取的光谱数据,建立一维卷积神经网络(1D-CNN)模型用于预测柑橘的可溶性固形物含量。该网络包含输入层、卷积层、池化层、全连接层和输出层等7层结构。主机采集柑橘的光谱数据并建立1D-CNN柑橘可溶性固形物含量预测模型,并用该模型与多种传统回归方法进行对比。1D-CNN模型的预测相关系数和预测均方根误差分别为0.812,0.488,优于偏最小二乘法(PLS),人工神经网络(ANN)和支持向量机(SVM)。采用基于模型的迁移学习方法,基于主机的1D-CNN模型对从机进行模型传递,研究了从机标准样本数量对模型传递的影响。发现使用少量从机光谱样本即可取得较好的效果,从机预测集均方根误差为0.531。研究结果表明,研发的柑橘SSC云模型的手持式可见近红外无损检测系统具有检测快速、低成本、操作简便等优点,基于该检测系统的1D-CNN网络可以有效提取柑橘光谱的有效特征并进行回归分析。借助迁移学习算法,可以实现1D-CNN模型在不同装置间的有效传递,满足柑橘可溶性固形物含量无损检测的需求。为手持式水果内部品质无损检测系统的开发与应用提供了借鉴和参考。

摘要：为了降低空气源热泵干燥过程能耗,研究了空气源热泵干燥能耗特性,采用多元线性回归模型(multivariate linear regression model, MLRM)和BP神经网络(back propagation neural network, BPNN)模型来预测干燥工艺能耗。在分析干燥能耗影响特征参数的基础上,提出将干燥工艺过程进行切分处理的方法以降低数据获取难度。选取烘房设定温度、烘房设定湿度、烘房初始温度、烘房初始湿度、环境平均温度、环境平均湿度、物料质量和初始含水率8个特征参数作为模型输入,能耗和物料结束含水率作为模型输出。使用MLRM模型、BPNN模型和其他机器学习模型进行能耗预测,MLRM模型对能耗拟合的决定系数为0.739,对物料结束含水率拟合的决定系数为0.931;BPNN模型使用Sigmoid函数作为激活函数时对能耗拟合的决定系数最高,为0.828,使用Identity函数作为激活函数时对物料结束含水率拟合的决定系数最高,为0.942,拟合效果优于其他机器学习模型,能够满足实际生产需求。以复水豌豆为干燥对象设计加载物料65 kg、持续时间4 h的完整变温变湿干燥工艺进行验证试验,结果表明:试验总能耗为15.066 kW·h,MLRM模型和BPNN模型的预测总能耗分别为14.476 kW·h、15.183 kW·h,预测精度分别为96.08%、99.23%;试验结束含水率为8.541%,MLRM模型和BPNN模型的预测结束含水率分别为9.560%、8.889%,预测精度分别为88.07%、95.93%。该研究提出了一种使用MLRM模型和BPNN模型对空气源热泵干燥能耗进行分段精准预测的有效手段,对于优化干燥工艺和降低干燥能耗具有实际意义。

摘要：太阳能空气集热器是太阳能干燥系统的重要部件,集热器结构设计对集热性能具有重要影响。设计一款基础折流板集热器,通过太阳能模拟器测试集热器在一定边界和材料参数条件下的出口温度。基于Solidworks和Comsol构建集热器三维实体模型,采用reliable-k-ε湍流模型数值研究集热器的集热性能。结果表明,出口温度试验值和模拟值相对误差小于0.70%,数值模拟有效,可靠性高。基于BBD(Box-Behnken Design)试验和响应面法,研究折流板不同倾斜角度组合对集热性能的影响,分析试验结果得到最佳参数组合:折流板1倾斜角度为-10°,折流板2倾斜角度为10°,折流板3倾斜角度为-10°,折流板4倾斜角度为10°,并以此优化集热器折流板布置,得到一款倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,倾斜折流板集热器出口温度升高1.63 K,集热效率提升4.01%,入口、出口压力损失降低44.80%。基于流体旁通效应,对折流板进行开孔,进一步优化吸热板的积热和流场分布,得到一款开孔型倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,开孔型倾斜折流板集热器出口温度升高2.03 K,集热效率提升4.99%,入口、出口压力损失降低43.13%。对开孔型倾斜折流板集热器入口风速条件进行单因素试验,得到较优的入口风速条件,即0.5~1.0 m/s,可以满足农产品太阳能干燥需求。

摘要：在液体晃动引起的横向力和倾覆力矩作用下,喷雾机本体及喷杆系统的平衡均会受到影响,进而影响行驶稳定性和施药效果。为此,以常用的矩形药箱为研究对象,以压电式力传感器为主要测量元件,设计并构建了实验系统,探讨了液体深度、激励幅值和激励频率等因素对液体晃动力矩的影响规律,并将实验结果与基于浅水波理论的线性模型进行比较。结果表明:液体深度和液体晃动幅度较小时,实验结果与理论模型吻合较好;液体大幅晃动时,线性模型适用性较差;液体运动不受限制时,晃动力矩远远大于惯性力矩。

摘要：针对棉秆压捆缺乏理论数据支撑的问题,设计一种基于侧喂入打捆机的压捆试验平台及其测试系统,采用单因素和4因素4水平正交试验法,对棉秆压捆过程中,压缩活塞压力、压缩室压力、棉秆压捆密度(试验性能指标)与棉秆含水率、棉秆切断长度、棉秆喂入量、压缩频率(试验因素)之间的关系进行研究。单因素试验结果表明:棉秆含水率与棉秆压捆密度之间的关系为一元二次多项式,其余各试验性能指标与各试验因素之间的关系均为一元三次多项式。4因素4水平正交试验结果表明:试验因素与各试验性能指标的综合关系均为四元三次多项式。对试验因素与试验性能指标之间的关系进行分析,结果表明:棉秆使用侧喂入打捆机压捆时,最优组合为,棉秆含水率30%、棉秆切断长度25 cm、棉秆喂入量3.22 kg/s、压缩频率110 Hz。

摘要：农业机械中与人体直接接触的扶手、方向盘等悬臂结构往往振动比较剧烈,严重影响了操作人员的身心健康,并容易诱发振动相关的疾病。针对这一问题,将颗粒阻尼器引入悬臂结构的减振设计,并在此基础上提出了一种缓冲型双层颗粒阻尼器,以解决微小振动环境下颗粒阻尼器减振效果差的问题。试验研究了稳态简谐激励下传统及新型颗粒阻尼器的减振效果,结果表明:采用颗粒阻尼器可以有效降低悬臂结构末端振动,加速度衰减率一般大于20%,在某些情况下甚至超过40%,与传统颗粒阻尼器相比,缓冲型双层颗粒阻尼器表现出更优异的减振能力。