基于干扰观测器的插秧机路径跟踪滑模控制

针对插秧机作业时,因农田环境复杂及空间差异性,在未知外部干扰下车辆容易发生滑移,从而影响路径跟踪效果、跟踪收敛时间长等问题,提出了一种基于干扰观测器的插秧机路径跟踪滑模控制方法。首先,建立了包含滑移的扩展运动学模型,在此基础上引入横向和航向的复合干扰,设计非线性干扰观测器对干扰精准观测,降低滑模控制的抖振。为了避免奇异现象和提高收敛速度,提出采用快速非奇异终端滑模面和变指数幂次趋近律设计的控制器削弱干扰。在MatLab软件平台上建立了无干扰模型对比仿真,相比于快速幂次趋近律,选择的变指数幂次趋近律快速性更好,相比于快速终端滑模,设计的快速非奇异终端滑模动态性能更好。仿真结果表明:非线性干扰观测器能精确观测复合干扰;与无干扰观测器的滑模控制器相比,所设计的控制器能快速有效收敛、削弱干扰、降低抖振。在速度0.8 m/s的实际水田作业试验中,整体直线路径跟踪的横向平均绝对偏差为2.50 cm,均方根为2.90 cm,偏差总体数值较小,有效提高了控制系统稳定性和快速性,满足路径跟踪精度要求。

宽幅喷杆喷雾机振动传递特性分析与试验

宽幅喷杆喷雾机作业过程中,田间路面激励和拖拉机自身的振动导致喷杆发生振动,喷杆末端触地现象频发,对雾滴沉积均匀性和喷杆寿命产生很大影响。为抑制喷杆振动对喷雾质量的影响,解译喷杆振动传递特性,以幅宽为24 m的喷杆式喷雾机为载体,通过试验模态分析获得固定支撑方式下喷杆的约束模态信息;对被动激励源之一的支撑架进行运行模态分析获取工况工作频率,并在此基础上通过建立支撑架的有限元模型以阐明药箱液位对支撑架模态参数的影响。最后,通过试验获得机械激励和不同工况下喷杆振动的时、频域信号,结合模态分析结果,分析了主、被动激励源对喷杆振动传递特性的影响。结果表明:喷杆的前8阶试验模态频率均低于120 Hz,模态振型以弯曲变形为主,变形主要分布在喷杆的第一段和末端;发动机的2阶惯性力频率与喷杆的第3阶试验模态频率43.562 Hz接近,支撑架前16阶运行模态的固有频率与前8阶的喷杆模态频率范围重合;机械激励下,0~150 Hz频率范围内的响应包含整个喷杆的模态特性,且在该频率范围内振动在传递过程中存在很大损失;在怠速工况下,喷杆振动主要由发动机的2阶惯性力所致,振动主频为40 Hz,支撑架模态对振动的影响忽略不计;颠簸路面工况下,喷杆振幅随着行驶速度的提升而增加,主振频率在20 Hz和120 Hz处,而平滑路面工况下振动信号几乎不受行驶速度的影响;药液负载下,激励源与药液晃动的耦合振动增加了喷杆的振动响应,且药液还增加了支撑架结构的质量和阻尼,对支撑架振动有抑制效果。研究结果可以为喷杆结构的优化设计与减振提供理论依据。

基于流量调节阀和神经网络的植保机械在线混药装置

农药的小流量、高精度实时动态测控是在线混药装置急需解决的一个关键问题。流过调节阀的流量与阀前后压差、流体密度、阀开度有关，通过建立流量与这3个变量间的关系表达式，即可利用调节阀对药液流量进行实时检测和控制。设计了利用流量计和调节阀分别对水和农药原液进行计量的在线混药装置，在提出调节阀相应标定方法的基础上，建立了调节阀的流量关系表达式，并在室内进行了测试。结果表明，农药流量在24—240mL／min范围内时，混药装置的药液流量相对偏差均小于4％。

奶牛乳腺炎智能检测仪的设计与研究

为了及时、准确地检测出奶牛的乳腺炎,本文根据奶牛感染乳腺炎引起乳汁电导率和pH值变化的原理,设计出了一种基于单片机控制的智能型奶牛乳腺炎自动检测仪。该仪器能够根据乳汁电导率和pH实测值的大小判断出奶牛是否感染乳腺炎,并由专家系统给出相应的治疗措施,同时可由仪器的时钟系统和温度测量系统分别将测量时间和测量时乳汁的温度记录下来,并保存在单片机系统的存储器中(或通过RS485通讯接口传输到PC机保存)。通过对一段时间内的测量值进行分析可以制定出相应的营养方案和管理方案。该仪器既能独立使用又能安装在自动挤奶系统来实现在挤奶的同时对乳腺炎的在线检测。实验表明本仪器具有快速、准确、检测成本低、使用简单方便的特点,该检测仪对临床乳腺炎检测的正确率为94%,对隐性乳腺炎检测的正确率为67%。

基于反射光谱特性的土壤有机质含量测定仪设计

阐述了利用有机质的反射光谱特性对土壤有机质含量进行测定的原理及方法。对仪器的总体方案、光路系统及仪器的硬件和软件进行了设计。为了减小测量误差、提高仪器总体性能,光路系统设计中在前人采用单一波长的光信号为变量的基础上增加了另外两路光信号以反映土壤中胡富比(胡敏酸和富啡酸含量之比)的变化;采用了偏最小二乘回归的数据处理方法来消除模型中变量间极有可能存在的多重相关性;在试验设计中通过增加土壤分类功能,采取了对土壤先分类后建模以及与合适的土样预处理相结合的方法降低了土壤质地对有机质测量的影响。试验表明,仪器测试结果与常规的有机质含量测量法对比,其精度达到了土样有机质含量速测的要求。

低压宽温状态下气体流量的动态测量方法

针对气体绝对压力小于40kPa的低压、宽温(-70～+80℃)状态下流量的测量,目前仍无简便有效的质量流量测量手段的问题,该文基于动态平衡原理提出了一种流量测量方法,设计了一套流量标定装置,其原理为低压、宽温状态下,流经调节阀的流量取决于阀前、后压力、阀门开度、气流温度4个变量。通过对由流量标定装置采集的原始数据样本的分析,利用BP神经网络方法建立了流量与阀前、后压力、阀门开度、气流温度的关系表达式。试验结果表明模型计算值与实测流量偏差小于1.8%,验证了该文所提出的流量测量方法有效性。

基于阻抗和电容的番茄叶片含水率实时监测

为降低基于叶片电特性的番茄营养状况实时监测系统中叶片含水率对营养监测准确性的影响,提高营养水平监测模型的精度,提出一种基于叶片阻抗和电容的含水率实时测量方法,利用自制的针状电极设计了一种基于叶片阻抗和电容的4电极含水率监测系统。以不同含水率的番茄叶片为对象,在1×10-6~1 MHz的频率范围内研究了番茄叶片含水率对阻抗的影响规律,提取了叶片含水率的敏感频段,并建立了基于阻抗和电容的各生育期的叶片含水率预测模型,各模型的相关系数均大于0.973,均方根误差均小于5.06%。结果表明：番茄叶片含水率为50.5%~94.4%时,利用频率为3.98 k Hz时叶片阻抗和电容的对数函数可对番茄叶片含水率进行监测。

智能型教室管理系统的设计与研究

为节约能源和有效利用课堂时间,设计了一种能够对学生到课人数进行自动统计、上下课自动打铃以及根据不同时段、室内光线强度、室内人数多少自动开关不同数量灯的智能型管理系统,解决了对学生到课人数统计费时、室内无人而灯开、人数少而开灯多以及根据固定的时间开关灯的问题。文中对系统总体设计方案、软硬件设计进行了介绍并对整个系统进行了测试,测试结果表明:该系统具有可靠性高、节能显著、制造成本低、参数调整方便等优点,具有广阔的市场前景。

高精度温压检定系统的研制与试验

目前在低温(<0℃)状态下尚无能同时对温度、压力、湿度进行标定的现成产品,基于双温双压原理该文研制了一套温、压检定系统,以实现对传感器和仪器设备同时进行温度和压力的标定;在给出系统结构、工作原理的基础上,建立了温度系统和压力系统的数学模型,给出了bang-bang控制和改进PID(proportional-integral-differential)的复合控制方法,最后进行了现场试验,试验结果表明:在系统的绝对压力为30～130kPa,温度为-70～80℃时,温度测量绝对误差<0.02℃,压力测量绝对误差≤15Pa,温度控制绝对误差<0.03℃,压力控制绝对误差≤18Pa,温度和压力的目标确定度分别为0.06℃和10Pa,结果表明该检定系统具有控制精度高、稳定性强和可靠性高的特点,可用于检定、地面仪器考核、探空仪器考核。该研究为进一步研究温、湿、压综合检定系统提供技术手段和试验数据。

奶牛采食量检测仪的设计与技术研究

为了及时、准确地测量出奶牛的采食量,本文根据奶牛在采食、反刍和吞咽时的行为表现,本文提出了通过传感器实时检测奶牛颞窝部位的运动规律来反映牛只采食量大小的原理,并根据此原理研制了一种基于单片机控制和检测的奶牛采食量自动检测仪。该检测仪能够准确地测量并计算出奶牛的吞咽次数,然后根据奶牛吞咽时食团质量的大小计算出奶牛的采食量,并且可将一定时期内的采食量进行回归分析制定出相应的营养方案。本检测仪实现了快速、方便和精确的采食量测定目的。

宽幅施药机械机器视觉辅助导航系统研究

为了实现宽幅施药机械喷幅的精确拼接,提出一种机器视觉辅助GPS导航方法。该方法首先对施药机械幅边喷洒泡沫剂并进行泡沫剂识别,识别过程中为了有效分割目标与背景,选定蓝色泡沫剂作为试验对象,提出使用超蓝色灰度化方案,并经过形态学滤波、行定位点的选取、Otsu分割提取泡沫剂信息,使用迭代的最小二乘法检测泡沫剂中心线的信息;然后给出了二维图形航向偏角和偏距的定义,并根据识别的泡沫剂信息进行航向偏角和偏差信息的提取,从而指导施药机械的行进方向。试验表明,所提方法可以较为准确地进行泡沫剂识别,根据泡沫剂信息识别得到的偏角计算值和实际测量值平均误差为1.58°,最大误差为2.5°,偏距计算值和实际测量值平均误差为5.4 cm,最大误差为8.4 cm,检测精度能够满足实际需求。

反刍动物采食量测定方法的研究进展

在单位时间内反刍动物实际采食的饲草(料)数量称为反刍动物的采食量。据研究发现,反刍动物的采食过程是一个动态的过程,是由生物和非生物因素共同、相互的影响过程。准确地计算和测定反刍动物的采食量,是制定反刍动物的良好的营养方案的基础;是确定其补饲的重要依据。研究反刍动物的采食量对整个畜牧产业有重要的作用。本文对反刍动物在自由进食状态下的采食量的影响因素进行了阐述,并对其采食量的测定方法进行了深入的探讨和研究。

一种智能型电导率仪的设计与研究

电导率仪是一种应用非常广泛的测量仪器。山西农业大学设计并通过省级鉴定的 TYZ- 3智能型综合土壤养分测试仪一部分的电导率测量系统是一种智能式系统。通过充分利用单片机的分析判断能力以及软件误差补偿校正优势。该系统不但能温度自动补偿和电容自动补偿 ,而且不需分档。经计量部门测试可达国家 0 .2级仪器的精度要求。可应用于农业、工业、环境保护部门。

一种真空状态下的气体流量测量新方法

当空气绝对压力小于40 kPa时,目前尚无简便有效的气流质量流量测量手段,为此本文设计了一套新颖的流量标定装置,并提出一种了流量测量方法。在流量调节过程中,调节阀必不可少。真空状态下,流经调节阀的流量几乎完全由阀前、后压力、气流温度四个变量决定。本文由流量标定装置获取有效的数据样本,基于多元非线性回归方法建立了流量与四者的关系表达式。一定范围内只要测定四个变量,则能直接计算出相应流量。实验结果表明计算值与实测流量偏差小于3.0%。

基于光谱特征和生理特征的番茄磷营养诊断方法

为提高番茄磷营养水平检测精度,针对目前基于光谱分析的作物磷营养水平检测精度较低以及磷的光谱反射率受叶绿素和花青素影响的问题,提出了结合番茄样本光谱特征和生理特征的番茄磷营养水平诊断策略。以自行培育的25%、50%、75%、100%、150%5个梯度水平的磷营养胁迫水培番茄样本为研究对象,分别利用光谱分析仪和叶绿素仪采集不同磷营养水平番茄叶片的光谱数据和SPAD值,并对叶片花青素含量进行测定,提取各样本在不同波长下的光谱反射率和生理特征(SPAD值和花青素含量)作为番茄磷营养诊断的特征变量,基于最小二乘支持向量机建立诊断模型,通过改进粒子群优化算法获取支持向量机的最优参数。将120个番茄样本随机分为训练集和测试集分别进行实验。结果表明,采用本文的建模方法结合番茄样本光谱特征和生理特征能够建立精度较高的番茄磷营养水平预测模型,高于对比的其他方法,其相关系数和均方根误差分别为0.961 1和0.461,诊断效果较好,为番茄磷素的快速检测提供了新思路。

中空球形CaWO_4∶Eu^(3+)荧光粉体的水热合成及发光性能

采用水热法制备了中空球形Eu3+掺杂CaWO4荧光粉体。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、荧光光谱(PL)等表征手段,研究了荧光粉的晶体结构及pH值对荧光粉体发光性能的影响。结果表明:当反应溶液的pH≥5时,所合成CaWO4∶Eu3+荧光粉体为结晶度较好、形貌均匀、粒径为4μm的中空球形结构。在395 nm激发下,Eu3+的特征发射峰位于591 nm和614 nm处,对应于5D0-7F1和5D0-7F2跃迁。pH=5时所合成粉体在614 nm处的红光发射强度最大。

DS12C887在单片机系统中的应用

本文根据目前测控系统中对时间控制的需要,结合实时时钟芯片的类型、特点和实时应用测控电路,详细介绍了DS12C887的定时、闹钟和方波输出等三种功能及其在单片机控制测试系统中的具体应用和注意事项。

中药消结灵抗癌疗效和机理的实验研究

中药消结灵 ,具有扶正培本、清热解毒、理气化瘀 ,软坚散结之功效。临床治疗肝癌患者1 3 0例 ,总缓解率为 72 3 % ,总有效率为 89 2 %。小鼠模型实验 ;抗肝癌实体瘤抑制率为 4 8%～ 70 % ;抗SI80肉瘤抑制率为 3 6%～ 5 1 % ;抗腹水型肝癌生命延长率为 72 2 %～ 75 9% ;抗艾氏腹水癌生命延长率为 73 7%～ 74 9%。超微病理和免疫组化证实 ,消结灵破坏癌细胞的膜系统 ,使其裂解肉溃 ;诱导癌细胞内产生大量溶酶体 ,致使其溶解变性坏死 ;促使癌细胞核仁呈颗粒变性 ,阻碍其分裂增殖 ;激活淋巴细胞增生 ,免疫组化染色T淋巴细胞活性增强 ;刺激枯否细胞数量增加且功能旺盛 。

基于单片机的单绪缫丝试验机的设计

为了提高丝质的研究水平、试验数据的可靠性及试验的自动化程度,进一步发掘蚕丝的价值,设计了单绪缫丝试验机。该设计采用单片机控制密度调节电机和丝筒驱动电机协调工作,通过程序把输入的蚕丝长度值或缠绕密度值转换成相应的脉冲信号,用来控制步进电机。采用两个霍尔传感器达到实时控制的目的;将滚珠丝杠作为传动机构,增强了试验机的工作稳定性。试验表明,该试验机能按丝质研究的需要抽取蚕丝。

急性创伤性脑水肿补液方法的双盲研究

目的 探讨急性创伤性脑水肿的补液原则。方法 采用双盲法比较两种补液原则对急性创伤性脑水肿的影响。结果 按照正常生理需要量补充液体和钠盐与限制液体和钠盐入量相比 ,伤后GCS评分、GOS评分、ICU监护时间、临床症状消失和影像学表现改善的时间均无显著性差异 ,但前者低Na+、低K+、短暂血压下降、心率增快的发生率和平均住院时间均明显减少。