水稻秸秆离散元柔性模型参数标定与试验验证

针对秸秆还田机具关键部件设计优化过程中秸秆-刀具互作关系分析缺乏准确秸秆离散元模型的问题,本文以水稻秸秆为研究对象,基于Hertz-Mindlin with Bonding接触模型,采用颗粒替换方式构建水稻秸秆离散元柔性模型,开展了离散元接触模型参数标定与多工况试验验证。通过物理试验测定了水稻秸秆摩擦因数,以秸秆弯曲试验测得最大载荷作为参数标定试验指标,通过Plackett-Burman试验和最陡爬坡试验筛选柔性模型显著性因素及其最优值范围,并由Central-Composite试验确定了显著性因素的最优值组合为:法向接触刚度3.040×10^(10)N/m^(3)、切向接触刚度2.296×10^(10)N/m^(3),该标定参数值所得最大载荷仿真值与实测值相对误差为1.82%,表明标定参数有效。通过刀具弯曲试验和旋耕刀旋转切割试验验证上述标定方法在不同工况下的有效性,刀具弯曲试验中仿真所得最大载荷与实测最大载荷相对误差不大于4.55%,旋耕刀旋转切割试验中仿真所得最大扭矩与实测最大扭矩相对误差不大于7.95%,研究结果表明,以弯曲试验参数标定法构建的水稻秸秆柔性模型在秸秆弯曲试验和旋耕刀旋转切割过程仿真中均准确有效,适用于旋耕作业条件下仿真分析,可为秸秆还田机具旋耕部件优化设计提供参考。

宽苗带小麦播种机多行匀播分控系统设计与试验

针对长江中下游农业区稻茬田宽苗带小麦播种机曲线作业时各行播量不均匀的问题,设计了一种宽苗带小麦播种机多行匀播分控系统。通过多速率GNSS/IMU组合导航系统获取播种机组运动信息,根据机组刚体空间运动学模型计算各播种单元匀种器地面速度,结合宽苗带播种农艺要求得出排种器驱动电机转速控制量;基于CAN通讯和PID控制器,应用STM32单片机分别控制各排种轴转速,实现宽苗带小麦播种机曲线作业多行匀播。路面试验结果表明,当IMU传感器、RTK-GNSS采样速率分别为20、10 Hz时,组合导航系统播种机组运动信息估计精度优于其它组合,此时匀种器地面速度估计平均相对误差为4.18%,其方向同播种机组航向夹角估计平均相对误差为11.26%,各行播种均匀性变异系数平均值为7.68%;田间试验结果表明,不同作业路径下,宽苗带小麦播种机多行匀播分控系统各行播量合格指数不低于94.90%,各行变异系数不高于0.97%,满足长江中下游农业区小麦宽苗带播种农艺要求。

基于小波变换的柑橘维生素C含量近红外光谱无损检测方法

为了探索快速检测柑橘维生素C含量的方法,利用不同分解水平的Daubechies3小波变换,对100个柑橘整果样品的近红外光谱信号进行了消噪处理,并利用消噪后的重构光谱对柑橘维生素C含量进行了偏最小二乘法交叉验证(PLC-CV)。结果表明,小波分解尺度水平不同,PLC-CV效果各不相同,在分解水平为4时,PLC-CV效果最好,其预测值与标准值的相关系数R达到0.9574,交叉验证预测均方差RMSECV仅为3.9 mg/(100 g)。因此,小波消噪后建立的近红外光谱模型能准确地对柑橘维生素C含量进行无损快速的定量分析。

不同预处理对近红外光谱检测脐橙VC含量的影响

为了研究适合近红外光谱无损检测脐橙VC含量的光谱预处理方法,比较了11种光谱预处理方法对偏最小二乘法（PLS）建模预测效果的影响。结果表明,小波消噪效果最好,模型预测值与标准值的相关系数R达到0.9574,交叉验证预测均方差仅为3.90,最优光谱波段为7501.7～5449.8cm^-1,主成分数为8。小波消噪是脐橙VC含量近红外光谱无损检测的有效光谱预处理方法。

基于ANSYS/LS-DYNA的螺旋刀辊土壤切削有限元模拟

为揭示秸秆还田耕整机的螺旋刀辊与土壤之间的关系特性,根据螺旋刀辊切削土壤的工作特点,利用ANSYS/LS-DYNA971软件对螺旋刀辊土壤切削过程进行模拟,得出了螺旋刀辊切削土壤的功率消耗、切削阻力的大小以及土壤等效应力的变化规律。模拟结果表明,螺旋刀辊转速为300r/min,机组行进速度为1.1m/s时,单组螺旋刀辊切削土壤的最大功耗为6.4kW,最大切削阻力为2820.7N,且土壤最大等效应力发生在横刀刚入土时的内侧面,所得功耗值与经验推导值相符。研究结果为双轴型水田高茬秸秆还田耕整机的系统参数优化设计提供参考。

多熟制稻作区水田旋耕埋草机的结构与性能

针对我国南方油-稻、麦-稻、稻-稻、肥-稻等多种水稻种植制度长期并存,水稻前茬作物收获后残留田间的秸秆愈留愈高,传统人畜力和常规机械耕整方式难以将其翻埋还田的突出问题,以及由此导致的诸多不良后果,阐述了最新研制成功的专利技术及装备船式旋耕埋草机的基本结构、工作机理与试验结果。通过机船合一、结构组合、性能综合所构建的本作业机组,体现了水田适度耕整、秸秆埋覆还田的机械化保护性耕作新技术,解决了水田现代耕作的难题。

2BFS-8型水稻芽种播种施肥机设计与试验

设计了2BFS-8型水稻芽种播种施肥机,可一次完成平田、开沟(厢沟、畦沟、肥沟)、作畦、播种、施肥、压种、盖肥等工序。采用振动阀门的槽轮排种器,可实现水稻芽种定量精密分行条播,并防止伤芽和断条。采用常规槽轮排肥器与施肥开沟器,可实现常态化肥分行深施。由组合式开沟器形成的多沟并举,有利于水肥有效管理和光、温充分利用。室内台架和田间生产试验表明,该机主要技术性能指标均达到国家相关标准规定。

农田土壤采样车点跟踪自动取土控制系统设计与试验

针对当前农田土壤采样作业劳动强度大、精准性差、自动化程度低等问题,基于电驱履带底盘设计了一种农田土壤采样车及其自主作业控制系统。对采样车整机结构组成、工作原理与控制系统方案进行了阐述,基于有限状态机方法设计了采样车作业流程控制策略。以采样车自主完成农田内一系列采样点作业任务为目标,设计了点跟踪控制流程,建立了采样车点跟踪模型,运用矢量场法设计了采样车点跟踪控制算法。上线性能试验结果表明,基于矢量场法设计的采样车点跟踪控制算法具有良好的纠偏性能,能够快速上线且以较小的横向偏差保持对目标路径的稳定跟踪,当初始横向偏差为2 m、初始航向偏差为0°时,行驶速度0.3、0.6、0.9 m/s上线时间分别为15.7、11.8、11.9 s,上线距离分别为4.72、7.10、10.74 m。连续点跟踪试验结果表明,行驶速度0.3、0.6、0.9 m/s下采样车相对于各目标路径最大绝对横向偏差分别为0.081、0.107、0.210 m,平均绝对横向偏差分别为0.018、0.022、0.050 m,标准差分别为0.026、0.027、0.064 m,采样车停止位置相对于各目标点的绝对距离偏差平均值分别为0.068、0.081、0.141 m。土壤采样装置性能试验结果表明,各机构运行平稳,同一深度下采样耗时一致,样本质量变异系数较小。采样车能够根据所设计的控制流程与点跟踪控制算法实现对一系列采样目标点的准确连续跟踪,满足农田土壤采样自动化作业需求。

基于小波消噪柑橘内部品质近红外光谱的无损检测

为探讨柑橘内部品质无损检测方法,通过3阶Daubechies小波4级分解,对柑橘近红外光谱进行消噪预处理,并运用偏最小二乘法建立了柑橘贮藏中可溶性固形物、糖度、酸度和维生素C含量的校正预测模型。结果表明:建立的可溶性固形物含量预测模型,其预测值与标准值的相关系数为0.954,预测校正均方差为0.418%,最优光谱波段为6 101.7-4 246.5 cm-1;建立的可溶性总糖含量预测模型,其预测值与标准值的相关系数达0.975,预测校正均方差为0.490%,最优光谱波段为7 507.7-6 097.8 cm-1;建立的总酸含量预测模型,其预测值与标准值的相关系数达0.948,预测校正均方差为0.022%,最优光谱波段为6 101.7-4 246.5 cm-1;建立的维生素C含量预测模型,其预测值与标准值的相关系数为0.957,预测校正均方差为0.039 mg/g,最优光谱波段为7 501.7-5 449.8 cm-1。

小波变换在脐橙维生素C含量近红外光谱预测中的应用

【目的】探索快速检测柑橘Vc含量的方法。【方法】利用不同分解水平的Daubechies3小波变换,对100个脐橙整果样品的近红外光谱信号进行了消噪处理,并利用消噪后的重构光谱对脐橙Vc含量进行了偏最小二乘法交叉验证。【结果】小波分解尺度水平不同,偏最小二乘法交叉验证效果各不相同,在分解水平为4时效果最好,其预测值与标准值的相关系数R达到0.9574,交叉验证预测均方差RMSECV仅为3.9mg/100g。比较了11种光谱预处理方法,其中,小波消噪后的偏最小二乘法交叉验证模型预测效果最好,预测值与真值的相关系性最好。【结论】小波消噪后建立的近红外光谱模型能准确地对脐橙Vc含量进行无损快速的定量分析。

两种大蒜汁抑菌效果检测技术比较及评价

抑菌能力是评价食品防腐效果的一项重要指标,不同的抑菌试验方法对食品防腐剂抗菌能力的评价有较大影响,因此,选用枯草芽孢杆菌和啤酒酵母为受试菌株分别采用牛津杯法和滤纸片法,分别对鲜榨蒜汁和4℃存贮7 d蒜汁抑菌效果进行评价,对大蒜汁抑菌特性进行研究,为大蒜汁的生物抑菌、防腐提供理论基础和工艺参数,同时为抑菌效果的评价做出科学、合理的判断。

旋耕技术的研究现状和发展趋势

本文论述了旋耕机的发展过程及国内外的技术状况,探讨了旋耕技术在生态效益和经济效益等方面 的效果,分析了旋耕技术发展趋势。

四种天然植物源物质抑菌作用研究

研究了4种常见的天然植物源材料(大蒜、大葱、生姜、洋葱)榨汁液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌作用。采用牛津杯法测定4种榨汁液在不同浓度、不同p H、热处理、复配处理等因素下的抑菌能力,并与化学防腐剂进行对比。结果表明,4种植物榨汁液对这2种细菌均有不同程度的抑制作用,且表现出对金黄色葡萄球菌的抑制作用强,对大肠杆菌的抑菌作用相对较弱。4种榨汁液中大蒜汁抑菌能力最强,最小抑菌浓度为6.25%,大葱汁对金黄色葡萄球菌最小抑菌浓度为12.5%,对大肠杆菌最小抑菌浓度为25%,生姜汁与洋葱汁的最小抑菌浓度为50%,不同p H、热处理等因素处理对抑菌效果有一定影响,榨汁液复配后提高了对指示菌的抑菌作用。与化学防腐剂相比,植物源榨汁液的抑菌效果强于或等同于化学防腐剂抑菌效果。

旱作多功能精密穴播轮成穴机理的研究

在分析穴播轮成穴投种器成穴、投种工作过程的基础上 ,建立了成穴投种器运动轨迹的数学模型 ,并给出了穴孔轮廓的参数方程。分析了成穴投种器结构参数对穴孔形状和播种质量的影响。试验结果表明 ,穴孔长度随鸭嘴管安装角的增大而减少 ,漏播率随鸭嘴安装角和翼板长度的增加而减少 。

基于虚拟仪器技术的排种器漏播检测技术

按照虚拟仪器设计的思想,以Lab VIEW作为开发平台,应用光电传感器,建立了精密排种器漏播虚拟仪器检测系统。通过对检测系统的标定、对所测粒距样本的试验结果分析,得出了排种器的合格率、重播率、漏播率、标准差及变异系数等排种指标,验证了检测系统的可靠性和准确性。设计了漏播补偿电磁阀驱动电路,当检测到的粒距大于理论粒距的1.5倍时视为漏播,此时将检测的信号反馈给数据采集卡PCI-6040E的计数器端,通过计数器产生高电平脉冲能够准确触发执行机构进行补种。

基于ADAMS的精密播种机补种机构虚拟设计与分析

以2BJD-4大豆精密播种机配套排种器为研究对象,基于ADAMS动态仿真分析软件,建立了补偿系统的虚拟样机模型,找出了适合补种装置的结构形式和影响性能的结构参数,进行了种子运动轨迹动态模拟和最优化仿真,确定了影响补种质量的3大因素,即:弹簧刚度系数K、电磁铁吸力F和型孔斜度θ,并在给定的条件下确定其最优参数值分别为1.5102 N/mm,49.849 N,-26.52°。根据最优虚拟样机模型试制出物理样机模型并进行试验,结果验证了仿真优化结果的正确性和可靠性。

基于虚拟仪器的排种器性能检测技术

以Lab VIEW为开发平台,建立了精密排种器漏播虚拟仪器检测系统。通过对检测系统的标定和所测粒距样本的试验结果分析,得出了排种器的合格指数、重播指数、漏播指数、标准差及变异系数等排种指标,验证了检测系统的可靠性和准确性。

鸭嘴式旱作多功能精密穴播轮的试验研究

在室内试验台架上进行了穴播轮容种量、转速、成穴投种器和翼板的几何安装尺寸对播种性能影响的试验 ,并在此基础上进行了相应的正交寻优试验。试验结果表明 ,穴播轮可靠工作速度为 0 .18～ 0 .2 7m/s,容种高度为 2 0～ 170mm ;当固定管后倾角为 10° ,翼板长度为 80mm ,翼板位置角为 12 0°时 。

胁迫因素对玻璃表面蜡样芽孢杆菌菌膜形成的影响分析

以食源性致病菌蜡样芽孢杆菌形成的菌膜为研究对象,模拟食品加工过程中温度胁迫、酸碱胁迫、营养胁迫、渗透胁迫、防腐剂胁迫等外源条件,采用超声波平板菌落计数玻璃表面菌膜形成量,结晶紫染色法观察菌膜在玻璃表面的生长形态。结果表明:温度胁迫下,低温4℃、高温50℃均能形成菌膜且随着温度升高菌膜形成量先升高后降低,温度30℃时菌膜形成量最大;酸碱胁迫下,p H小于或大于7.0时,菌膜的形成受到抑制,p H7.0时菌膜形成量最大;营养胁迫下,添加葡萄糖有利于菌膜形成,添加4%葡萄糖有明显的促进菌膜形成的效果;渗透胁迫下,低浓度的氯化钠对蜡样芽孢杆菌菌膜形成有促进作用,高浓度的氯化钠对菌膜形成有抑制作用,添加0.5%氯化钠有明显的促进菌膜形成的效果;防腐胁迫下,食品防腐剂浓度为0.15%高于浓度为0.10%时的菌膜形成量,在食品加工中不能仅凭加入食品防腐剂而疏忽对菌膜的控制。

旱作多功能精密穴播轮的研究

通过旱作多功能精密穴播轮工作机理的研究 ,建立了容种、充种、清种、成穴过程相关数学模型 ,揭示了穴播轮转速。