检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2025年第1期56卷 151-163页

作者：和贤桃齐浩君张东兴杨丽崔涛张凯良桑兴超中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室北京100083

为提高排种器在大坡度倾斜工况下的播种质量,设计了一种丘坡地水平圆盘式玉米精量排种器。通过分析影响水平圆盘式排种器性能的因素,设计了异端面斜向型孔和环形分区壳体,并确定了其关键结构参数;设计了排种盘双侧充种斜面以提高种子群... 详细信息

为提高排种器在大坡度倾斜工况下的播种质量,设计了一种丘坡地水平圆盘式玉米精量排种器。通过分析影响水平圆盘式排种器性能的因素,设计了异端面斜向型孔和环形分区壳体,并确定了其关键结构参数;设计了排种盘双侧充种斜面以提高种子群流动性和充种性能。以型孔小端面直径、导种斜面倾角、排种盘转速为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为评价指标,开展二次正交旋转回归组合试验并进行参数优化,结果表明:当小端面直径为11.25 mm、导种斜面倾角为57.43°、排种盘转速为10.56 r/min时,合格指数为94.77%、漏播指数为1.47%、重播指数为3.86%,满足玉米精量播种要求。在优化参数下进行了排种器倾斜工况性能试验(倾斜方向设置为前倾、后倾、左倾和右倾,倾斜角为6°、12°、18°),结果表明:对比无充种斜面的排种盘,带有双侧充种斜面的排种盘无论倾斜方向或角度如何变化(0°~18°),排种器合格指数均大于93%,漏播指数均小于4%,且差异性较小。该排种器可为丘陵山区玉米播种机研发和应用提供参考。

关键词：玉米水平圆盘式排种器丘陵坡地精量播种

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离心式高速玉米精量排种器T形槽型孔设计与试验

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农业工程学报 2024年第7期40卷 50-60页

作者：杨丽李治民张东兴李川崔涛和贤桃中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

针对离心式高速玉米精量排种器双粒种子并排填充导致重播严重的问题,该研究提出利用型孔槽对称凸台结构降低玉米种子并排填充概率的方法,设计了一种T形槽型孔。通过构建充种阶段玉米种子的力学模型,并结合玉米种子的形状特征确定了T形... 详细信息

针对离心式高速玉米精量排种器双粒种子并排填充导致重播严重的问题,该研究提出利用型孔槽对称凸台结构降低玉米种子并排填充概率的方法,设计了一种T形槽型孔。通过构建充种阶段玉米种子的力学模型,并结合玉米种子的形状特征确定了T形槽型孔基本结构参数。借助EDEM离散元仿真软件,以型孔槽前端长度、型孔槽后端面倾斜角以及型孔槽底部倾斜角为因素,以合格指数、重播指数与漏播指数为评价指标,设计二次正交旋转回归组合仿真试验。仿真试验结果表明:在作业速度18 km/h条件下,型孔槽前端长度为9.31 mm,型孔槽后端面倾斜角为43.37°与型孔槽底部倾斜角为70.5°时,排种质量最优,排种合格指数、重播指数与漏播指数分别为94.03%、1.72%与4.25%。台架验证试验结果表明:作业速度为15 km/h时,T形槽型孔的合格指数最高为95.16%,在此作业速度下,排种器的重播指数为1.42%,漏播指数为3.42%,满足高速精量播种要求;作业速度在12~21 km/h内时,T形槽型孔的平均合格指数为94.77%,相较于矩形槽型孔提升了3.13个百分点,相较于蹄型槽型孔提升了1.80个百分点,T形槽型孔的平均重播指数为2.06%,相较于矩形槽型孔降低了3.41个百分点,相较于蹄型槽型孔降低了2.49个百分点。该研究可为离心式高速玉米精量排种器优化提供参考。

关键词：农业机械仿真玉米高速播种型孔 EDEM

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基于多传感器融合的拖拉机侧滑量估计方法及其验证

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农业机械学报 2023年第S02期54卷 400-408,426页

作者：刘禹汐杨浩然韩冰张泽鹏李臻朱忠祥中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

针对丘陵山地中拖拉机的侧滑估计,提出了一种融合机器视觉与全球卫星导航定位系统(Global navigation satellite system,GNSS)的多传感器信息融合算法。首先提出了简化的拖拉机运动学模型,再阐述基于GNSS与机器视觉技术的侧滑量估计方... 详细信息

针对丘陵山地中拖拉机的侧滑估计,提出了一种融合机器视觉与全球卫星导航定位系统(Global navigation satellite system,GNSS)的多传感器信息融合算法。首先提出了简化的拖拉机运动学模型,再阐述基于GNSS与机器视觉技术的侧滑量估计方法。并通过CarSim和Simulink的联合仿真验证侧滑估计方法的可行性。引入卡尔曼滤波和权重函数对传感器数据进行融合和动态调节。搭建模拟丘陵山地实验平台,在不同的地面倾角、GNSS遮挡条件以及路面条件下进行了实验。实验结果表明,在干燥路面且GNSS遮挡条件下,拖拉机在9°、18°路面条件下行驶时最终融合后的总侧滑量分别为0.322 m和0.432 m,相对误差分别为7.86%和6.00%,即在GNSS信号遮挡的情况下依然能够准确地估计出拖拉机的侧滑量。研究可为拖拉机的精确横向控制提供新的方法和实验基础。

关键词：丘陵山地拖拉机机器视觉全球卫星导航定位系统侧滑估计卡尔曼滤波信号遮挡

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基于多传感器融合的拖拉机驱动轮滑转率估算方法

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农业机械学报 2023年第S01期54卷 402-410,426页

作者：韩冰朱少华杜现旭刘禹汐李臻朱忠祥中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

拖拉机驱动轮滑转率的精确估计对提高拖拉机作业效率及安全性,实现拖拉机驱动防滑控制具有重要意义。本文提出了多新息并行扩展卡尔曼滤波算法,融合了包括机器视觉在内的多个传感器信息,并通过在线统计多传感器的新息,引入D-S证据理论... 详细信息

拖拉机驱动轮滑转率的精确估计对提高拖拉机作业效率及安全性,实现拖拉机驱动防滑控制具有重要意义。本文提出了多新息并行扩展卡尔曼滤波算法,融合了包括机器视觉在内的多个传感器信息,并通过在线统计多传感器的新息,引入D-S证据理论进行决策,修正测量噪声矩阵,从而实现拖拉机驱动轮滑转率的精确估计。仿真结果表明,相较于普通的卡尔曼滤波算法,本文提出的融合算法估计滑转率的精度更高,滑转率估计值的均方根误差从2.34%降低到1.45%,且对干扰信号不敏感。试验结果表明,在多组工况下本文所提出的多传感器信息融合算法相较于单一视觉法或雷达法对拖拉机驱动轮滑转率估计的平均绝对误差、均方根误差均有所降低,从而验证了所提出的算法满足拖拉机驱动轮滑转率的精确估计,可对后续实现拖拉机驱动防滑控制提供依据。

关键词：拖拉机滑转率估计多传感器信息融合

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点胶-纸带式小粒径种子蔬菜精密播种机设计与试验

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农业工程学报 2022年第13期38卷 20-29页

作者：刘彩玲李方林姜萌黄嵘彪戴磊郜占鹏中国农业大学农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

针对目前蔬菜机械化播种精度低的问题,该研究设计了一种点胶-纸带式小粒径种子蔬菜精密播种机。通过对蠕动泵胶装置、棘轮点胶装置、排种装置的机构分析,确定了各机构的结构参数,并以导种管长度、导种管截面角度以及窝眼轮转速为试验因... 详细信息

针对目前蔬菜机械化播种精度低的问题,该研究设计了一种点胶-纸带式小粒径种子蔬菜精密播种机。通过对蠕动泵胶装置、棘轮点胶装置、排种装置的机构分析,确定了各机构的结构参数,并以导种管长度、导种管截面角度以及窝眼轮转速为试验因素,结合Box-Behnken试验方案进行导种管优化试验。结果表明,当导种管长度为56 mm,截面角度为35°、排种轮转速为30r/min时,纸带上有效区种子占比达57.23%。以泵胶装置辊子转角和预胶化淀粉与水混合物质量比为试验因素,对直径为1.5~2.0 mm的上海青605种子进行粘附试验。结果表明,当辊子转角为10°,预胶化淀粉与水混合物质量比为1:6时,单粒种子粘附率达97.4%。开展整机对不同品种小粒径蔬菜种子的适应性试验,结果表明,在0.5~1.5m/s作业速度下,上海青605和四季小白菜的播种单粒率均大于95%,株距变异系数均小于10%。与现有电控锥盘式蔬菜播种机相比,单粒率提高了3.53%,工作效率提高了50%,满足NY/T1143-2006规定的精密播种性能指标要求,该研究可为小粒径种子蔬菜精密播种机的结构设计和优化提供参考。

关键词：蔬菜播种机精密播种小粒径点胶纸带

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基于DEM-MBD耦合算法的振动深松土壤扰动过程分析

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农业工程学报 2022年第1期38卷 34-43页

作者：董向前苏辰郑慧娜韩瑞球李永磊万里鹏程宋建农王继承中国农业大学农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

为深入分析振动深松过程中耕层土壤扰动过程,该研究采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合算法对振动深松作业过程进行仿真分析。采用MBD构建拖拉机-振动深松机-土壤系统仿真模型,利用DE... 详细信息

为深入分析振动深松过程中耕层土壤扰动过程,该研究采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合算法对振动深松作业过程进行仿真分析。采用MBD构建拖拉机-振动深松机-土壤系统仿真模型,利用DEM建立耕作土壤的离散元模型,考虑土壤颗粒的黏性、弹性和塑性,采用非线性粘结弹性塑形(Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion,EEPA)接触模型分析振动作用下全方位深松铲对土壤的扰动作用。仿真结果表明:作业过程中土壤扰动分界面与铲尖运动轨迹重合;在入土行程阶段铲尖对土壤扰动形成新月形扰动区域;在振动频率f为5 Hz且前进速度v为0.56 m/s条件下,振动作业阶段土壤颗粒速度呈现出低速0~0.1 m/s、中速0.1~0.3 m/s和高速0.3~0.5 m/s分布,依此将铲尖附近区域划分为过渡区、回填区和扰动区,各个区域随时间周期规律性变化和循环;深松铲在空间范围内对土壤的扰动主要聚集在铲体结构内部,扰动范围取决于全方位深松铲的最大横截面积,通过土槽试验验证了土壤扰动截面轮廓形状与仿真结果具有一致性。研究结果直观呈现了振动深松机对土壤的扰动过程及土壤颗粒的速度分布情况,可为定性解释全方位深松铲对土壤的扰动情况提供参考。

关键词：离散元法振动深松多体动力学耦合算法

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玉米精准变量播种技术与装备研究进展

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农业工程学报 2023年第9期39卷 1-16页

作者：杜兆辉和贤桃杨丽张东兴崔涛钟翔君中国农业大学工学院北京100083 农业部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

变量播种技术可依据农田环境空间异质性调整玉米播种量,实现生长环境与播种量的合理精准匹配,是突破玉米单产提升瓶颈、提高资源利用效率、实现玉米生产提质增效的重要手段。该研究按照玉米变量播种技术实施过程,从土壤肥力指标精确获... 详细信息

变量播种技术可依据农田环境空间异质性调整玉米播种量,实现生长环境与播种量的合理精准匹配,是突破玉米单产提升瓶颈、提高资源利用效率、实现玉米生产提质增效的重要手段。该研究按照玉米变量播种技术实施过程,从土壤肥力指标精确获取技术、最佳播量决策技术以及播量精准调控技术3个方面对玉米变量播种技术与装备进行综述。阐述了基于近地传感和遥感的土壤肥力指标快速获取的研究与应用现状,并对影响土壤肥力指标由点到面转化的土壤属性空间插值方法和影响土壤肥力分类结果的农田管理区划分方法进行了系统总结;重点分析了基于农田管理区和基于模型的变量播种决策方法的研究现状与优缺点,依据国外变量播种决策研究思路,同时结合中国国情提出了基于模糊推理、田间试验和机器学习的3种播量决策方法;综述了国外变量播种控制系统的结构组成与工作原理,归纳了国内电驱排种系统在作业速度测量、排种器驱动方式等方面取得的研究进展,并重点剖析了变量播种过程中存在的播种滞后问题及其补偿方法。针对中国玉米变量播种技术仍处于初级阶段,最佳播量决策技术与播量精准调控技术薄弱的问题,提出未来在玉米变量播种领域需开展的研究重点和发展建议:1)研发符合中国国情的变量播种装备,实现玉米单产的进一步提升,应加快对土壤肥力指标原位动态检测方法及装备的研究,实现土壤肥力指标的精准快速高密度获取;2)应着重对变量播种决策技术进行研究,开展广泛的基于土壤属性的玉米播量决策试验,建立试验数据查询平台;3)应加强对玉米精量排种器、电驱式排种控制系统的深入研究,特别是对作业速度高精度检测方法和无刷电机高精度控制算法的研究,研制具备高排种质量、高响应速度的玉米精量播种单体。

关键词：玉米变量播种播量决策控制系统农业装备

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不同粒径对土壤有机质含量可见—近红外光谱预测的影响

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光谱学与光谱分析 2022年第8期42卷 2542-2550页

作者：钟翔君杨丽张东兴崔涛和贤桃杜兆辉中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

土壤有机质(SOM)是表征土壤肥力的重要指标,实现其快速准确检测可为精准农业区域管理提供有效的数据支撑。土壤粒径对SOM的光谱预测及仪器开发有很大的影响,为了明确不同粒径对SOM预测的影响,分别制备了1~2,0.5~1,0.25~0.5,0.1~0.25和&l... 详细信息

土壤有机质(SOM)是表征土壤肥力的重要指标,实现其快速准确检测可为精准农业区域管理提供有效的数据支撑。土壤粒径对SOM的光谱预测及仪器开发有很大的影响,为了明确不同粒径对SOM预测的影响,分别制备了1~2,0.5~1,0.25~0.5,0.1~0.25和<0.1mm五种均匀粒径及<1mm混合粒径共计6种粒径土样并进行了可见-近红外(300~2500nm)光谱数据采集。采用蒙特卡罗交叉验证分别剔除了不同粒径的异常样本,结合Savitzky-Golay卷积平滑法对光谱数据进行平滑去噪处理,比较了不同粒径样品的光谱反射率差异,并对平滑后的原始光谱R进行倒数IR、对数LR、一阶导数FDR等3种光谱变换并分析与SOM含量的相关性,基于竞争性自适应重加权算法(CARS)对光谱数据进行了特征波长提取,并结合偏最小二乘回归(PLSR)分别建立了相应的SOM含量预测模型。结果表明,不同粒径土样的平均光谱反射率与变异系数随着粒径的减小逐渐增加,且在大于540nm波长范围内,差异明显。随着粒径的减小,SOM含量与光谱反射率在全波段范围的相关性变化幅度愈加明显,FDR变换可明显改变全波段范围与SOM含量的相关性。通过CARS算法对FDR变换后的光谱数据进行特征波长提取,筛选出特征波长数为全波段数量的13.1%,降低了光谱数据重叠及无效信息干扰。对比不同SOM预测模型的结果,FDR变换光谱的建模精度较好,且粒径越小其模型的效果越好,特别在粒径<0.1mm时,模型的R达到0.91,RMSEP为2.20g·kg^(-1),RPD为3.33。基于CARS特征变量构建的SOM含量预测模型中,粒径<0.1mm预测模型的效果最好,R为0.78,RMSEP为3.00g·kg^(-1),RPD为2.00,可以实现SOM含量的可靠预测,且其他粒径下的模型仍有可优化的空间。该研究可以为实现SOM田间动态预测及仪器设计提供理论及模型参考。

关键词：土壤有机质粒径可见-近红外光谱竞争性自适应重加权算法偏最小二乘回归

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砂壤潮土有机质含量可见-近红外光谱预测

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光谱学与光谱分析 2022年第9期42卷 2924-2930页

作者：钟翔君杨丽张东兴崔涛和贤桃杜兆辉中国农业大学工学院北京100083 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

土壤有机质(SOM)是影响播量的土壤关键参数,根据SOM信息对播量进行实时调控,投入最优化的种子量,充分利用地力资源挖掘产量潜力,节约良种,实现种植收益最大化,是目前播种领域最前沿的研究方向。以玉米主产区之一的华北平原为研究区域,... 详细信息

土壤有机质(SOM)是影响播量的土壤关键参数,根据SOM信息对播量进行实时调控,投入最优化的种子量,充分利用地力资源挖掘产量潜力,节约良种,实现种植收益最大化,是目前播种领域最前沿的研究方向。以玉米主产区之一的华北平原为研究区域,对该区域砂壤潮土进行了可见-近红外(300~2500 nm)光谱采集。采用蒙特卡罗交叉验证剔除了异常样本,结合Savitzky-Golay卷积平滑法对光谱数据进行平滑去噪处理。分别通过竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权-连续投影(CARS-SPA)、无信息变量消除(UVE)及变量组合集群分析法(VCPA)等波长筛选方法提取有效变量,并结合偏最小二乘回归(PLSR)分别建立了全波长和特征波长的SOM含量预测模型。结果表明,不同方法筛选的波长数目及波长位置存在显著差异,CARS和SPA算法选择的光谱特征在整个光谱范围都有分布,UVE和VCPA筛选的波段较为集中,且基于CARS-SPA方法可以进一步优选特征变量,其特征波长仅为全波长数量的15%。通过对比不同模型的建模及预测效果,除UVE和VCPA算法外,其余算法构建的模型均能实现SOM含量的有效预测,其RPD值均大于2.0。基于CARS-SPA构建的PLSR模型效果最好,其R2P和RPD分别0.901和3.188,均高于其他方法,不仅降低了无效信息对预测效果的干扰,且模型的运算效率得到了明显的提高,可以很好地实现该地区SOM含量的可靠预测。该研究可以为SOM含量快速预测及仪器设计提供方法参考。

关键词：土壤有机质播种可见-近红外砂壤潮土竞争性自适应重加权-连续投影算法

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高光谱成像鉴别玉米品种早期抗倒性

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光谱学与光谱分析 2022年第4期42卷 1229-1234页

作者：张天亮张东兴崔涛杨丽解春季杜兆辉钟翔君中国农业大学工学院农业部土壤-机器-植物系统技术重点实验室北京100083

针对传统玉米品种抗倒性鉴别方法费时费力、时效滞后的问题,采用高光谱成像数据结合机器学习方法对9叶期的玉米品种抗倒性进行鉴别,并给出适于进行玉米品种抗倒性鉴别的种植密度和建模方法。试验设置了5 000,7 000和9 000株·亩^(-... 详细信息

针对传统玉米品种抗倒性鉴别方法费时费力、时效滞后的问题,采用高光谱成像数据结合机器学习方法对9叶期的玉米品种抗倒性进行鉴别,并给出适于进行玉米品种抗倒性鉴别的种植密度和建模方法。试验设置了5 000,7 000和9 000株·亩^(-1)3个种植密度和6个典型的抗倒/不抗倒玉米品种,采集9叶期玉米顶叶的高光谱图像,使用目标区域分割的方式自动进行光谱图像反射率校正和目标光谱曲线提取。对采集的样本数据使用Kennard Stone算法划分样本训练集和测试集,用主成分分析法(PCA)和连续投影算法(SPA)提取光谱特征,建立了基于高斯核函数的支持向量机(SVM)模型并进行参数训练和优化。通过对不同种植密度下各特征提取方法的效果和各模型训练效果及其预测结果的对比,找到进行玉米抗倒性鉴别的最佳种植密度和建模方法。试验结果表明:在各种植密度下PCA方法对光谱特征的降维效果最为显著,而SPA算法选择的特征波长分布比较均匀、抗倒性分类特征比较明显;种植密度的增加对于玉米品种抗倒性的鉴别是有益的,在种植密度为7 000株·亩^(-1)时,使用SPA-SVM方法建立的模型训练效果和预测结果最佳,此时模型对训练集数据的10折交叉验证正确率为97.40%,对测试集数据的预测正确率为98.33%。

关键词：玉米抗倒高光谱成像主成分分析连续投影支持向量机

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