基于MatLab的颗粒饲料休止角试验研究

颗粒饲料休止角对饲料储料箱设计、自动化饲喂站、投料装置设计等工程实践有重要指导意义。为实现休止角的快速准确测量,探究颗粒饲料休止角与粒径、表面能之间的关系,利用物理试验与离散元仿真相结合的方法对颗粒饲料堆进行基于MatLab图像处理的休止角测定。由于传统休止角的测量存在系统误差和测量精度低的问题,本文提出一种基于MatLab图像处理方法的休止角测定,利用傅里叶级数对堆积图像进行轮廓拟合,利用拟合曲线的单边斜率求出休止角大小,操作便捷,可提高测量精度。基于这种方法,对颗粒饲料堆进行分析,探究了颗粒粒径对休止角的影响并进行仿真试验,利用EDEM以物理试验得到的休止角为目标值进行仿真试验,以休止角作为参照,标定接触模型JKR表面能。试验结果表明:6.5mm颗粒饲料实际休止角为34.992°,仿真休止角为34.9535°;5mm颗粒饲料实际休止角为36.9797°,仿真休止角为35.2603°;3.2mm颗粒饲料实际休止角为37.9186°,仿真休止角为36.092°。休止角仿真结果与实际试验结果较为接近,两者的绝对误差分别为:6.5mm对应0.11%,5mm对应4.65%,3.2mm对应4.82%,表明颗粒饲料的休止角随着粒径的增大而减小,根据颗粒饲料参数建立的离散元模型,3种粒径的颗粒饲料其对应表面能分别为:3.2mm对应0.15J/m^(2),5mm对应0.22J/m^(2),6.5mm对应0.22J/m^(2)。

电阻点焊电磁力的试验分析

由于电阻点焊使用的是高电流,因此在焊接过程中产生强磁场。文中以固定式点焊机为例,将电极臂及电极等效为一段通电导体,对电阻点焊过程中产生的电磁力作了理论分析,研究了电阻点焊电磁力的测试方法,并在一台中频直流焊机上对电磁力进行了测试。理论分析和试验结果均表明,电磁力的作用是使得电极力减小,即电磁力有抵消电极力的作用;电磁力的大小主要与焊接电流及电极臂的开口高度有关,与焊接电流的平方成正比,与电极臂的开口高度成反比。因此,在实际焊接中,在设定或测试电极力时,应充分考虑电磁力的影响。

爪式粉碎机筛片吸声原理的分析

我们在以前的工作中证实了爪式粉碎机的筛片具有吸声降噪的作用。本文对其在空载下的吸声原理作了分析,并研究了其吸声性能与筛片有关参数的关系。1 筛片吸声原理的分析 爪式粉碎机的筛片及壳体的声学作用可简化成如图1的结构模型(出料口部分除外)。 筛片可视为一穿孔板,壳体相当于一刚性壁面。这样。

用脉冲激励法分析粉碎机的固有频率

本文利用单点激振多点拾振及信号处理的方法对爪式粉碎机的振动特性作了分析 ,测定了在各阶模态下的固有频率 ,为进一步分析其振动特性及声振关系提供了依据。本文所用的测试方法简单易行 。

羊只体尺参数测量及其形态评价研究进展

羊的体尺参数及基于体尺参数的形态评价可以反映羊的生长发育特性、生产性能及其遗传特性。因此,研究体尺参数测量及其形态评价是决定羊场合理养殖和提高养殖效益的有效途径。该文综述了羊只体尺参数测量及其形态评价的研究现状、羊只体尺参数测量指标及其形态评价方法;分析了羊体尺参数与生长发育、生产性能及遗传特性之间的关系;得出了体尺的个性化评价与羊只或羊群性能改善具有强相关性显著的结论。阐述了传统体尺测量中存在的技术局限性,指出了目前羊只体尺无应激测量的发展趋势,为基于体尺的肉羊品种的育种改良、性状测定、精细化养殖提供理论依据。

基于组态软件和模糊控制的分娩母猪舍环境监控系统

为解决北方寒冷地区分娩母猪对猪舍环境的要求,该文研究了一种舍内环境监测和控制系统。该系统综合考虑舍内温度、湿度、氨气浓度及其相互影响,利用组态软件、模糊控制技术和解耦控制技术,通过机械通风系统和热水采暖系统实现了舍内环境的智能控制。试验结果表明该系统可行且实用,在保证舍内所需温度基本恒定的条件下(舍内温度控制的最大相对误差为5.5%),也能使舍内相对湿度和氨气浓度保持在适宜范围内。

玉米秸秆振动压缩过程的应力松弛试验

中国玉米秸秆资源非常丰富,由于本身松散、密度低的特点,其贮运成本较高,压缩致密是解决这一问题的最有效方法。在压缩过程中,玉米秸秆表现出的流变特性造成能耗高、压缩设备关键部件磨损严重以及生产率较低的问题,是制约其推广应用的主要瓶颈。针对这些问题,该文将振动引入玉米秸秆的压缩过程中,在自行设计的振动压缩试验系统上进行了揉碎后的玉米秸秆叠加振动与不加振动压缩应力松弛的试验研究,利用MATLAB软件的2阶指数方程对试验数据进行拟合,得到玉米秸秆振动压缩过程的2阶Maxwell应力松弛流变模型参数,其拟合度均大于0.9。基于流变模型,对应力松弛速率、应力松弛时间参数进行了分析,其结果为:压缩过程叠加振动,能够提高应力松弛速率、降低应力松弛时间以及成型块内部的残余应力,从而可降低再次压缩的压缩阻力、提高产品质量以及生产率,为解决现有成型设备高能耗低效率等问题提供了新的途径。

基于声信号特征加权的设施养殖羊行为分类识别

中国西部地区正在发展集约化和规模化的设施养羊业,通过监测羊舍内的声信号可以判别羊只的行为状态,从而为设施养羊的福利化水平评估提取基础依据。梅尔频率倒谱系数(mel frequency cepstrum coefficient,MFCC)模拟了人耳对语音的处理特点且抗噪音性强,被广泛用于畜禽发声信号的特征提取,但其没有考虑各个特征分量表征声信号的能力。该研究构建羊舍无线声音数据采集系统,采集20只羊在设施羊舍内的打斗、饥饿、咳嗽、啃咬和寻伴共5种行为下的声信号,并通过Audacity音频处理软件选出720个清晰且不重叠的声音样本数据。根据MFCC各分量对羊舍声信号表征能力,特征参数提取采用一种熵值加权的MFCC参数,再求其一、二阶差分并进行主成分分析降维,得到优化的19维特征参数。通过对羊舍声信号的声谱图分析,设计了支持向量机二叉树识别模型,并对模型内的4个分类器参数进行网格化寻优测试,该识别模型对羊只5种行为下的声信号进行分类识别,用改进的特征参数与传统MFCC和线性预测倒谱系数(linear predictive cepstrum coefficient,LPCC)进行对比分析。结果表明,该特征参数对5种行为的识别率平均可达83.6%,分别高于MFCC和LPCC参数14.1%和26.8%,羊只打斗和咳嗽行为的声信号属于相似的短时爆发类声音,其识别率分别仅为80.6%和79.5%,啃咬声特征显著不易混淆,其查全率可达到为92.5%,改进特征参数更好的表征了羊舍声信号的特征,提高了羊只不同行为的识别率,为羊只健康和福利状况的监测提供理论依据。

基于颜色矩的典型草原牧草特征提取与图像识别

针对内蒙古乌兰察布市荒漠化草原牧草监测与数字化程度较低的问题,该文实现了2种典型牧草的特征提取与图像识别,为多牧草种类识别与草业管理提供依据。利用智能导航车采集草原原始图像,对羊草和灰绿藜2种牧草图像提取RGB与HSV颜色矩特征并建立相应的规则库,数据表明二者的颜色矩特征具有明显区别。采用2G-B-R色差特征的模糊C-均值聚类算法对图像进行背景分割后,构建了一种3层BP神经网络模型,通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)将15维输入特征参数降为10维以提高识别速度,且最终的整体识别率达到89.5%,实现了羊草与灰绿藜图像的有效分类识别,同时得到灰绿藜与羊草在测试图像中的植被覆盖度分别约为9.78%、34.21%。试验结果表明,利用颜色矩特征为基础,模糊C-均值聚类算法与BP(back propagation,BP)神经网络模型为分割、识别手段能够有效地实现典型牧草的图像分类研究。自动识别牧草是草业数字化的重要组成部分,可为监测植被物种多样性、草种退化及病虫草害的控制提供科学依据,是实现现代草原生态环境保护,发展草原经济的重要途径。

羊咳嗽声的特征参数提取与识别方法

为在设施圈养羊只产生呼吸道疾病的初期,通过监测其咳嗽声进行疾病预警和健康状况诊断,以内蒙古地区广泛推广的杜泊羊为例,对杜泊羊的咳嗽声信号进行自动采集和计算机识别,在不增加羊咳嗽声特征参数维数的前提下,提出一种改进的梅尔频率倒谱系数(MFCC),试验结果表明,该参数和短时能量、过零率组合的14维特征参数,经过羊咳嗽声隐马尔可夫模型(HMM)识别系统,其识别率、误识别率和总识别率分别达到了86.23%、7.17%和88.43%,该组合特征参数经主成分分析可降到9维,而通过BP神经网络改善的HMM咳嗽声识别系统,对咳嗽声的识别率、误识别率和总识别率分别达到了92.54%、5.37%和95.04%,满足了杜泊羊咳嗽声识别的要求。

基于功率谱和共振峰的母羊发声信号识别

内蒙古及周边西部地区正在发展规模化种草设施圈养,这种养殖模式要求较高的福利化饲养水平。母羊在不同的应激行为下会发出不同的声信号,可以通过识别母羊发声信号去评价其健康状况和福利化养殖水平。该研究以成年小尾寒羊为例,通过无线语音数据采集卡,平均采集80只母羊在寻羔、饥饿和惊吓3种应激行为下的发声,用Audacity软件共分割成1 200句叫声信号,并用带通滤波和小波消噪进行预处理。每种应激行为下再随机选取200句发声信号,共计600句进行AR(auto-regressive)功率谱估计和共振峰分析,提取第1、2和3共振峰频率和6个代表性的功率谱估计频域参数:功率谱密度的平均值、几何平均值、中值、切尾平均值、平均绝对偏差值和四位分极差,同时也提取叫声信号的最大值、持续时间和间隔时间时域参数,这些特征参数用于训练BP(back propagation)神经网络母羊发声信号识别模型,剩余的600句发声信号用于测试模型的识别效果。结果表明:母羊在不同应激行为下的发声信号具有明显差异的特征参数,采用共振峰参数训练的BP网络,其对母羊发声信号的正确识别率为85.3%,高于利用AR功率谱估计参数的81.0%,当2种参数进行组合训练BP网络后,其正确识别率可达93.8%,表明这种方法的识别效果更好,由于在同一种应激行为下,不同年龄和体质量的母羊发声信号具有一定的差异性,使得系统的误识别率达到6.2%。

沉水植物资源开发与湖泊保护的研究

以机械化方式大规模开发沉水植物资源不仅可为养殖业提供大量高蛋白草粉饲料，而且还是针对大型植物响应型湖泊富营养化十分关键的防治对策。根据试验研究提出了一项开发利用沉水植物资源与湖泊保护兼顾进行的实用技术，可为湖区农牧渔业可持续发展创造良性循环的生态环境。

苜蓿秸秆压缩仿真离散元模型参数标定

为了提高苜蓿秸秆压缩过程中离散元仿真研究所用参数的准确度,该研究采用物理试验和仿真优化设计相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,以接触参数物理试验结果为仿真参数选择依据,利用Plackett-Burman试验对初始参数进行显著性筛选,方差分析结果表明,苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数、苜蓿秸秆-45钢静摩擦系数对仿真休止角影响显著。进一步以休止角的相对误差值为评价指标,对3个显著性参数进行最陡爬坡试验,优化显著性参数取值范围,并基于Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验得到的38.88°休止角为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合:苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数为0.45、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数为0.08、苜蓿秸秆-45钢的静摩擦系数为0.54。最后利用T检验得到P>0.05,表明仿真休止角与物理试验值无显著性差异,验证了最优参数组合的可靠性。研究结果表明,应用上述各优化试验来标定离散元仿真参数是可行的,同时标定的参数可为苜蓿秸秆的其它仿真试验提供参考。

基于图像的肉羊生长参数实时无接触监测方法

针对基于体尺、体质量的肉羊实时生长监测中体尺、体质量需要人工测量的不足,论文提出基于结构化限位装置及机器视觉技术的无接触肉羊生长参数测量方法,并讨论无接触方法获取的体尺数据与羊只生长特性的关系。首先,基于自主研发的无应激形态参数采集系统实时采集60只小尾寒羊的俯视图和侧视图,应用图像处理技术对所得到的图像进行分析,提取体高、臀高、体长、胸深、胸宽、臀宽3类6种体尺参数;无接触生长参数采集系统同时记录对应羊只的体质量。对无接触方法获取的体尺、体质量数据相关关系进行研究,并分别利用单因素线性回归、单因素非线性回归、多元线性回归、偏最小二乘回归、RBF网络拟合、SVM回归方法建立体尺与体质量关系模型。试验表明:体高、臀高、体长、胸深、胸宽、臀宽的最大相对误差分别为4.73%、2.55%、2.50%、3.95%、3.80%和2.90%;无接触方法获取的体高、体长、胸宽与体质量相关性大于0.8;在基于单因素的生长监测中可选择体长参数;多体尺能够较全面地表达羊只的生长状态,其中胸深、胸宽、体长是重要的监测参数;多因素非线性模型可以更全面、精准的体现羊只生长特性。论文提出的无接触方法可有效提升工作效率,节约50%的人工投入。同时,也可减少羊只的应激反应,是长期、实时监测羊只生长的实用方法,对推动精准、福利化养羊具有重要意义。

羊只形态参数无应激测量系统设计与试验

为解决羊只体尺、体质量参数传统测量方法依靠人工完成、工作量大、对羊的体位要求高、易引发人畜共患病、对羊有应激等问题,设计了羊只形态参数无应激测量系统,包括个体识别、体位限制、体质量称量、视觉图像采集、自动测控硬件系统构架及软件程序开发,应用通用的Modbus协议及虚拟仪器技术构建系统。对内蒙古某肉羊养殖基地小尾寒羊的现场试验表明,该系统可以在羊只无应激的条件下,自动完成形态参数的采集,既为后期的形态评价提供了全面的数据,又实现了羊只的福利化养殖,同时避免了人畜共患病。

反相对冲柴油机排气消声器声学特性

针对柴油机传统排气消声器中低频消声性能差,排气背压高的问题,提出了一种基于反相对冲的新型消声原理.对基于新型原理消声单元的消声特性进行了理论建模,建立了其消声性能与结构参数间的关系.为了验证上述原理的正确性,以CG25型单缸柴油机为样机,设计试制了3种不同参数的反相对冲消声器.对安装3种消声器、5种转速下柴油机排气噪声的总A声级、倍频程声压级及详细频谱进行了测试分析,并与不装消声器及样机原装传统排气消声器下的排气噪声进行了比较分析,初步验证了该消声原理的正确性.

对冲孔对分流气体对冲消声单元压力损失的影响

笔者分析了对冲孔形状和位置对分流气体对冲消声单元压力损失及传递损失的影响.结果表明:对冲孔的形状为矩形,对冲孔中心距取平均时(最大极限中心距和最小极限中心距的平均值),消声单元压力损失最小,传递损失较大,即具有较好的综合性能.利用数值模拟法和实测法对新型消声单元的压力损失和传递损失进行了计算,并与某型单缸柴油机原装消声器进行了性能对比试验.结果表明:入口流速为30,m/s时,新型消声单元与原装消声器相比,压力损失减小15.3%,,平均插入损失增大3,d B,验证了新型消声单元原理的可行性,为该类消声单元设计理论研究及优化设计提供了参考.

柴油机反相对冲排气消声器声学特性的模拟和试验

提出了一种利用声波反相抵消降低柴油机排气噪声的主要成分、利用气流反相对冲降低气流速度从而降低气流再生噪声的新型消声方法。以CG25型单缸柴油机为样机,对新型原理消声器的声学特性进行了模拟和试验分析。研究结果表明：反相对冲新型排气消声器在110Hz左右和300~500Hz的低频段消声效果显著,且在柴油机的标定转速下（2200r/min）,反相对冲排气消声器的插入损失近乎原装消声器的两倍。

生物质致密成型燃料制造技术研究现状

生物质能源转换方式有生物质气化、生物质固化和生物质液化3种方式,生物质固化后形成生物质致密成型燃料,其主要目的是将低密度的生物质转变为高密度的生物质燃料。为此,综述了生物质致密成型燃料制造技术在国内外的研究现状。同时,介绍了生物质致密成型工艺的研究现状,重点对当前国内外生物质致密成型燃料制造设备的研究和应用状况进行了总结和评述,最后讨论了我国生物质致密成型技术存在的薄弱环节及发展前景。

土壤表面分形表征效果对比

分形是研究土壤表面不平度的有效方法,选择合适的分形维数计算方法是准确表征表面轮廓的关键。利用W-M理论分形曲线对常用于计算表面轮廓分形维数的4种方法进行评价,结果显示均方根法在表征分形维数介于1.2-1.6的表面轮廓时精度最高;均方根法在表征实测土壤表面时的适应性强,无标度区间宽。根据表面轮廓的均方差与区间尺度呈比例的性质改进了均方根法,理论轮廓曲线的计算结果显示其精度明显提高,为准确描述土壤表面的复杂特性提供了一种有效的方法。