中国荷斯坦牛3个SNP位点与乳房炎、产奶性状的关联分析

试验旨在开展奶牛群体高乳房炎抗性功能基因的筛选与验证,通过分析SNP位点多态性及其与体细胞数和产奶性状的相关性,探讨其对乳房炎的抗病情况。本研究对北京地区568头中国荷斯坦牛DCK、HIST1H2BK基因的多态性进行了检测,并对3个多态位点不同基因型与体细胞数、产奶性状进行了关联分析。结果表明,DCK基因的SNP位点6:g.86337334 A>G与体细胞数极显著相关(P<0.01),SNP位点6:g.86322040 C>T [rs43472176]与体细胞数也呈现极显著相关(P<0.01);HIST1H2BK基因的SNP位点23:g.31354269 T>G[rs41654340],与体细胞数呈显著关联(P<0.05),与乳脂率和乳蛋白率呈极显著关联(P<0.01)。本研究结果表明DCK、HIST1H2BK基因位点与体细胞数性状显著相关,其可能通过直接或间接的途径影响奶牛的乳脂率或乳蛋白率性状。本研究为荷斯坦牛后续的标记辅助选择奠定了良好的基础。

基于VMD的MAG焊输入端电信号频域分析

通过电信号采集平台,对焊机输入输出端电信号进行同步采集.分析弧焊电源整流电路,对输入电信号进行整流处理得到输入电压与电流,最终计算得到弧焊电源的输入功率.经过对比发现输出电流与瞬时输入功率峰值变化趋势基本一致.论述了变分模态分解(VMD)原理及方法,并对瞬时输入功率进行分解,得到一系列特征BLIMFs信号.通过对不同过渡模式(大滴过渡、短路过渡和混合过渡)下瞬时输入功率信号、特征IMF信号和焊接输出电流信号在频域上的对比分析,发现VMD能够有效得到低频(IMF1)、中频(IMF2)和高频信号(IMF3),且中频和高频信号表现出了焊机不控整流的脉动信息(300 Hz)以及电网的干扰.而低频IMF1信号与焊接输出电流信号频域一致性良好,并在时域上也有良好的一致性.结果表明了通过对输入瞬时功率的VMD,其低频分量能够有效表征焊接过程,从而为从输入端评定过渡过程稳定性提供了一种新思路.

自主研发奶牛85K液相芯片基因型准确性及填充效果研究

全基因组SNP育种芯片是实施奶牛基因组选择的必要工具,目前国内广泛使用的育种芯片依赖进口且遗传标记位点未涵盖我国奶牛群体特定遗传背景。本研究作者自主研发了基于靶向捕获测序技术的奶牛85K液相芯片,包含84 560个SNP位点,芯片设计同时考虑商业化芯片及我国奶牛群体重要性状功能基因信息。本研究旨在验证自主研发85K液相芯片的SNP位点分型准确性及基因型填充准确性,为中国荷斯坦牛基因组选择提供技术支撑。基于中国农业大学构建的中国荷斯坦牛基因组选择参考群体(17 868头),对验证群体(157头)分别采用50K、80K、150K商业化芯片及85K液相芯片进行基因型检测,比较分析检出率及基因型准确性;将85K基因型数据填充至3款商业化芯片密度水平并比较分析填充准确性。研究发现验证群体的85K芯片检出率为98.70%~99.17%,与商业化芯片的共有位点基因型一致性为98.46%~99.39%;填充位点基因型一致性为96.81%~99.14%、相关性R2为99.65%~99.83%、剂量相关性DR^(2)为95.20%~98.19%;验证结果表明:85K液相芯片与3款商业化芯片相互填充的一致性(96.35%~97.89%)、相关性R2(98.66%~99.81%)、剂量相关性DR2(96.11%~97.73%)无显著差异。研究结果表明自主研发85K液相芯片可以用于我国奶牛基因组选择参考群体扩大及青年公牛、核心群母牛及生产群母牛的基因组遗传评估。

正负极性CMT铝焊丝熔滴体积增长量分析

为了定量研究铝焊丝在正负极性冷金属过渡时熔滴体积的变化情况,搭建了VP CMT熔滴过渡图像及电信号采集平台.利用数字图像处理技术,对拍摄得到的熔滴过渡图像进行处理,得到了仅包含焊丝、熔滴轮廓的二值图像.结合焊丝直径与熔滴径向尺寸之间的关系特征,将熔滴与焊丝之间“固-液”分界面的判定分为焊丝直径大于、等于、小于熔滴径向尺寸3种情况进行讨论,提出了判别熔滴与焊丝之间“固-液”分界面的具体方法.首先基于此方法得到了不同工艺参数下,铝焊丝在燃弧阶段不同时刻的瞬时熔滴体积.依据燃弧阶段末期与燃弧阶段初期的熔滴体积,计算得到了不同极性下的熔滴体积增长量.发现在相同的工艺参数下,焊丝极性接负(EN)阶段的熔滴体积增长量明显大于焊丝极性接正(EP)阶段.之后给出了燃弧阶段输入功与熔滴体积增长量之比(W/ΔV)参量,并定量对比了在不同的工艺参数下,EP和EN阶段的W/ΔV变化.结果表明,熔化相同体积的铝焊丝,EP阶段所需要的燃弧阶段输入功约为EN阶段的2.2倍.最后结合焊丝作为阴(阳)极时的产热以及电弧在EN阶段沿焊丝产生“上爬”现象对上述结果进行了解释.该研究为后续精确控制溶滴尺寸,进而控制焊缝成形提供了借鉴.

荷斯坦牛κ-酪蛋白基因分型KASP检测方法的建立与应用

为筛选κ-酪蛋白优势基因型,本研究设计4个SNP位点,利用基因组检测已知CSN3基因型的13头牛,采集抗凝血,提取基因组DNA,采用竞争性等位基因特异性聚合酶链式反应(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)对样本进行分型,CSN3基因有AA、BB、EE、AB、AE、BE六种基因型。本研究实现了对北京地区213头荷斯坦种公牛及1003头母牛中CSN3三种常见变异体的全面筛选,从育种角度出发,基于κ-酪蛋白不同基因型与奶酪生产的产量和质量相关性,利用分子检测方法筛选与优良性状的优势基因型,发掘荷斯坦牛特色优质种质资源,为牧场选择合适的荷斯坦牛,提高乳蛋白率,从种源解决相关领域的技术瓶颈。

中国荷斯坦牛常见遗传缺陷筛查

遗传缺陷导致的胚胎死亡和犊牛出生缺陷是影响奶牛繁育效率的原因之一。本研究利用新开发的HH2分子检测技术,并整合已建立的其他9种缺陷基因的检测方法,在3个牛场共946头荷斯坦牛中筛查10种遗传缺陷,探析遗传缺陷在我国荷斯坦牛群中的分布。结果显示,BS、CVM、HCD、HH1、HH2、HH3、HH5、HH6携带率分别为3.81%、2.43%、5.39%、4.12%、0.53%、7.61%、6.89%、0.95%,未发现BLAD、HH4的携带者。至少携带1种遗传缺陷的个体高达266头,占总数的28.12%;携带2种遗传缺陷的个体为34头,占总数的3.59%,表明当前荷斯坦牛群体总体携带者数量大,遗传风险不能忽视,且存在多种遗传缺陷共同的隐患。建议奶牛场及时评估牛群遗传缺陷风险,采取科学的选种选配措施,逐步淘汰遗传缺陷携带者,从而避免遗传缺陷对奶牛繁育性能的负面效应。

确定延迟时间互信息法的一种算法

介绍了相空间重构中确定重构延迟时间的互信息法理论及其具体的计算方法.针对互信息法应用中计算复杂、程序难以编写问题,提出了一种基于网格层数的简便实用程序算法.对网格层数参数进行了结果分析,表明在利用互信息法确定重构延迟时间时,只需要计算到某一个网格层数即可,不需要计算出精确的互信息值,简化了计算的复杂程度.最后通过对Lorenz和Rossler两个吸引子的Lyapunov指数计算,证实了该算法的合理性.

基于组合模型的MAG焊工艺参数多目标优化

以MAG焊焊接电压、焊接速度、送丝速度为可调工艺参数,开展了三因素三水平全因子平板对接焊和堆焊试验.基于试验数据建立了误差反向传播神经网络、径向基神经网络和克里金模型来预测焊缝余高、接头抗拉强度和冲击吸收能量.模型预测结果显示,所建立模型均能较好的预测焊缝性能,但是没有一个模型能同时最佳预测三种焊缝性能且各模型预测波动较大.为了进一步提升预测精度和稳定性,将误差反向传播神经网络、径向基神经网络和克里金模型以线性加权法组合.结果表明,组合模型能提升预测的精度和稳定性.基于组合模型,采用NSGA-II算法实现多目标优化,得到并验证了焊缝余高、接头冲击吸收能量和抗拉强度三者间的非劣解.验证结果表明焊接工艺多目标优化对实现焊缝综合性能整体最优以及焊接精细化应用具有较大的指导意义.

短路过渡电弧的关联维数分析

介绍了关联维数的定义、计算算法,数据长度、噪声、重构参数对关联维数计算的影响,以及该方法在短路过渡电弧电流信号分析中的应用。对一组波控电弧焊接电流的关联维数进行具体计算,其结果(4.04)比一般的混沌关联维数如Lorenz、Rossler吸引子大,证明了该过程是一个比较复杂的混沌过程,符合短路过渡的不稳定特性。通过对电流数据和线性区间分析表明该结果较准确,受噪声和线性区间选取的影响较小。关联维数反映了系统的复杂程度,系统地研究各种焊接条件下的关联维数将有助于分析焊接过程的稳定性。

CO2焊不同过渡形态下电流信号的近似熵分析

介绍了非线性参量近似熵的理论及算法,提出由近似熵的角度分析CO2焊不同过渡形态下稳定性的思想。在合适的参数匹配条件下,逐渐增大送丝速度,使过渡过程依次出现稳定的短路过渡、瞬时短路过渡以及潜弧过渡时,通过计算其电流信号的近似熵大小及方差来研究CO2焊过程稳定性的特征。结果表明,在不同的过渡形态下,近似熵可作为焊接过程稳定性的评判标准,即近似熵越大、方差越小,焊接过程就越稳定。完善了近似熵作为稳定性评判标准的理论,促进该理论进一步的应用。

7075/TC4异种金属CMT Advanced+P熔钎焊特性分析

基于CMT Advanced+P焊接方法,以ER5356铝合金焊丝对7075铝合金和TC4钛合金组成的搭接接头进行熔钎焊试验,并对接头进行微观组织及力学性能分析.结果表明,焊接接头主要由焊缝区、铝合金侧热影响区和钎焊界面区组成;焊缝区主要是等轴晶;铝合金侧热影响区的晶粒表现出轧制特性,并在晶界附近析出大量金属间化合物;钎焊界面区存在由钛侧向焊缝区进行生长的锯齿状金属间化合物层,该化合物层厚度1~2.5μm,主要由Al-Ti金属间化合物组成;接头拉伸后断裂位置位于铝合金侧热影响区附近,断裂类型属于混合断裂,最高抗剪强度达到293.1 MPa.

基于径向基函数神经网络和NSGA-Ⅱ的气保焊工艺多目标优化

以焊缝高宽比和深宽比作为优化目标,结合径向基函数神经网络和带精英策略的非支配排序的多目标遗传算法NSGA-Ⅱ,实现了多目标优化.建立了以焊接电压、送丝速度、焊接速度作为自变量,预测焊缝熔宽、余高和熔深的5种模型,即误差反向传播神经网络、遗传算法优化的误差反向传播神经网络、克里金插值法、径向基函数神经网络和二阶多项式回归模型.对比分析表明,径向基函数神经网络具有较高的预测精度和稳定性,最为合适.最后,利用NSGA-Ⅱ算法实现了以盖面焊和填充焊为应用场景的工艺参数多目标优化,试验证明了该优化方法的有效性.

熔化极脉冲氩弧焊熔滴滴落过程的分析

采用数字图像处理技术,对熔化极脉冲氩弧焊熔滴滴落过程的高速摄像图片进行了处理,提取了熔滴的边缘轮廓并获得了熔滴质心的变化坐标,得到了熔滴滴落过程中速度变化曲线.结果表明,熔滴在弧柱区的滴落过程为匀加速,而在近阴极区和近阳极区却是减速的,且近阴极区减速幅度较大;并对熔滴在弧柱区的受力过程进行了定量分析,其主要受到等离子体流拉力和重力的作用,以及对近阴极区进行了相关的定性分析,其速度的减小主要是因为金属熔池蒸气反力的阻碍作用和等离子体流拉力的减小,理论分析与试验结果较为吻合.

脉冲熔化极氩弧焊熔池的震荡特性分析

通过高速摄像采集,采用数字图像处理技术,对脉冲熔化极氩弧焊熔池轮廓进行了精确提取.基于该熔池轮廓提取方法,分析了一脉一滴、一脉两滴焊接条件下,离弧柱中心不同点位置的时域和频域变化特征.结果表明,两种情况由于脉冲电弧和熔滴对熔池的冲击影响,引起的波叠加造成随着离弧柱中心距离的增加,熔池轮廓上各点震荡的振幅分布呈波动递减趋势;在一脉两滴时近弧柱中心的点震荡表现复杂、密集,熔滴所引起的熔池震荡会抵消脉冲电弧引起的震荡,振幅相对较小,且脉冲电弧引起熔池的震荡要比熔滴强.

焊枪自转角对焊接机器人能量消耗的影响

结合弧焊焊接的内在特性,给出了机器人焊枪自转角的定义.基于三相功率分析仪,搭建了机器人功率消耗的测量平台.针对1G、2G和3G位置的直焊缝焊接,使用该平台测量了CMT弧焊焊接机器人在不同焊枪自转角作业过程中消耗的瞬时功率.计算并对比了机器人的平均功率,发现在这3种位置,改变焊接起点和终点的焊枪自转角,机器人在整个运动过程和焊缝段消耗的平均功率都有显著变化.机器人在焊缝段和整个运动过程中的功率消耗变化规律相似,存在着能量最优的起点和终点焊枪自转角.结果表明改变焊枪自转角,可以节省焊接机器人能量消耗.在1G、2G和3G位置,分别以各焊接位置所有焊枪自转角组合的平均值计算,最大可以减少11.1%、5.9%和8.3%的功率消耗.定义了功率消耗最小值附近区间表示取得功率最小值的难易程度,发现该区间概率很小,这进一步说明了焊枪自转角对机器人的功率消耗有显著影响,为了减少弧焊焊接中机器人的功率消耗,需要注意焊枪自转角的选择.最后,简述了焊枪自转角与机器人功率消耗,以及工件摆放位置与机器人功率消耗关联模型的建立思想,并给出了相关初步结果.该方面的研究对焊接机器人能量优化和实际焊接生产有着重要的指导意义.

软开关逆变点焊控制电路的设计

通过对逆变电阻点焊设备的现状分析,介绍了软开关逆变点焊的控制系统,讨论了主控系统、反馈系统的工作原理,并具体设计、实现了单片机对移相芯片UC3879的高精度控制,电流反馈的控制等。

北京地区荷斯坦母牛群体HH1遗传缺陷基因抽样调研

HH1(holstein haplotype1)是近年来在荷斯坦牛群中发现的一种遗传缺陷,其致病机理是牛5号染色体APAF1(apoptotic peptidase activating factor 1)基因上的C/T突变,导致编码谷氨酰胺的密码子突变为终止密码子,纯合时个体致死,大多数表现为妊娠早期流产。本研究运用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)方法,共随机检测了北京地区158头荷斯坦母牛,发现HH1携带者20头,携带率为12.66%,提示HH1在我国荷斯坦母牛群体中存在一定的比例,牛场有必要定期对HH1携带者进行筛查并合理选种选配。

北京地区荷斯坦牛生乳中脂肪酸含量的分析

本试验采用乙酰氯-甲醇甲酯化法对生乳进行前处理,经气相色谱法分析了北京地区荷斯坦牛生乳中的脂肪酸含量。试验结果显示:该方法具有良好的重复性。经检测,北京地区荷斯坦牛生乳中脂肪酸含量较高的脂肪酸组分共22种,以C16:0、C18:1cis、C18:0、C14:0及C18:2cis为主,这5种脂肪酸的含量之和超过了80%,其中含量最高的脂肪酸为C16:0,约占总脂肪酸含量的34%。

混沌理论在焊接中的研究现状及发展趋势

介绍了混沌理论在工程质量评定以及控制方面的应用概况。叙述了混沌理论在点焊、弧焊以及激光焊中的研究现状,并指出了其在当今焊接领域研究中存在的不足,即研究大多集中在质量评定方面,而在混沌控制方面却没有涉及。结合混沌理论的发展以及工程中应用的现状,给出了焊接中的混沌研究方向。混沌研究将有助于焊接过程的建模,增加对焊接过程中的机理认识,促进焊接的质量评定和质量控制水平的进一步提高。

CO_2气体保护焊短路过渡过程输入电信号分析

介绍了CO_2气体保护焊输入瞬时功率的测量平台.在电弧电压一定、单独改变送丝速度时,对电弧电流和输入功率进行了时域的分析和对比,以及对两者进行了傅里叶变换,并对比了输入输出端的能量谱.结果表明:时域上,输入瞬时功率虽然有时会滞后于电弧电流,但两者波形变化保持一致;频域上,输入端和输出端能量谱基本一致,且两者均能够有效评定焊接中短路过渡的频率.进而为评定焊接过程稳定性提供了一种新思路,且对研究焊机的谐波有一定的实用价值.