小麦籽粒Ab-T10破碎模型参数标定

离散元法在粮食颗粒中的研究应用较为广泛,但是小麦颗粒在破碎仿真过程中数学模型参数的研究较为匮乏。为了寻找在破碎仿真过程中更适合小麦籽粒的破碎参数设定,以小麦籽粒为研究对象,搭建了冲击落锤破碎试验平台,通过试验得到了参数标定目标值,采用最陡爬坡试验和Box-Behnken响应面试验,根据回归方程与响应面分析得到适用于模拟仿真小麦籽粒快速破碎模型Ab-T10中关键参数的最优组合,并对标定参数进行多组交叉验证。研究结果表明:颗粒特性选择函数参数S为0.00146 kg/J;颗粒参考最小破碎比能E_(ref)为85.74 J/kg、筛下物占初始粒度中径10%的最大累计质量分数M_(t10)为4.97%;仿真试验与实际试验最大相对误差为2.4%,说明标定的参数可有效表征小麦籽粒冲击破碎过程。研究结果对后续小麦加工中的研磨破碎分析具有一定的参考价值。

利用近红外透射光谱技术测定小麦籽粒硬度的研究

以 2 0 0 1和 2 0 0 2年度 5 83份小麦样品为材料 ,用近红外透射光谱仪 (NITS)对小麦籽粒硬度进行分析 ,比较了偏最小二乘法和多元线性回归两种算法和未经导数处理、一阶导数处理、二阶导数处理 3种光谱变量转换方式的分析结果。表明 ,两种算法中偏最小二乘法优于多元线性回归算法 ,3种处理方式中一阶导数处理效果最好 ,其定标集和预测集决定系数明显高于其他两种处理方式 ,而标准误差低于其他两种方式。经一阶导数处理后采用偏最小二乘法建立的定标模型时 ,可有效地对小麦籽粒进行硬度分级 ,其中 ,硬麦分级准确率为 90 % ,软麦分级准确率为 83% ,混合型分级准确率为 6 3%。

小麦、玉米粒重动态共性特征及其最佳模型的筛选与应用

为了定量描述小麦、玉米两作物粒重变化共性特征,选用3个冬小麦和4个夏玉米不同熟期类型品种进行不同密度的田间试验,对其粒重(GW)动态进行测定,并对GW和灌浆天数进行"归一化"处理得到的3个主要模型进行比较,结果表明,Logistic曲线方程y=a/(1+be–cx)具有广泛适应性和生物学意义,具体方程式为y=1.0624/(1+52.8653e–6.7609x),r=0.9916(P<0.01)。不同作物、品种、密度处理的方程参数a值基本为1;参数b在密度间变异很小,品种间变幅较大,为45.3379～66.9306;c值在品种和密度间变异均很小,在小麦和玉米间的变幅分别为6.2122～6.8025和7.0199～7.7325。应用本试验及河南焦作高产冬小麦和山东泰安高产夏玉米不同品种的GW试验资料对模型分别进行验证表明,冬小麦和夏玉米的归一化GW动态共性模型的模拟准确度(以k表示),分别为0.9870、1.0057和0.9982、1.0131,精确度(以R2表示)分别为0.9854、0.9918和0.9772、0.9926。说明归一化方法建立的小麦、玉米GW动态共性模型能够准确地反映两作物GW动态共性变化特点。利用该模型,仅根据品种的灌浆期和最大GW,以及参数b值的品种特点,便可还原整个灌浆期的GW动态。计算不同地点、年份及不同品种、密度处理的冬小麦、夏玉米灌浆前、中、后期的GW模拟值与测量值均比较接近,误差小于0.2797。

基于多项式回归模型的高压共轨柴油机的标定

在低气压模拟试验台上进行了高压共轨柴油机模拟海拔5 000m环境的全因子试验。基于试验数据建立了转矩、燃油消耗率和排气温度的含4次交叉项的4阶多项式回归模型,其模型拟合残差率的绝对值均值分别为0.171%、0.140%和0.223%,表明模型具有较好的拟合能力。在此基础上,利用遗传算法优化获得了最佳喷油参数,实现了高压共轨柴油机基于模型的标定。

中国冬播小麦面粉颗粒度分布及近红外透射光谱测试技术研究

面粉颗粒度是影响小麦食品加工品质的重要性状。以2 0 0 1- 2 0 0 2年度来自北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区和西南冬麦区的2 5 6份小麦品种(系)为材料,用激光散射颗粒度分析仪和近红外透射光谱技术对面粉颗粒度进行了研究。结果表明,我国小麦面粉颗粒度分布特点为从北向南,硬质麦分布比例逐渐减少,软质麦分布比例逐渐增大。总体上硬质麦所占比例较高,为5 9. 4 % ,软质麦和混合麦所占比例分别为2 8 .1%和12 .5 %。近红外预测集模型决定系数为0 92 ,与激光散射颗粒度分析仪测试结果之间呈极显著正相关。在建立模型时,采用预测残差平方和及交叉验证处理方法进行了主成分数目选择,并对定标集样品中浓度超常样品和光谱超常样品做2次删除,删除样品数占总样品数的4 .1% ,使定标模型决定系数RSQ从0 . 82提高到0. 92 ,标准误差SEC从12 . 75下降到8 .5 4 ,提高了模型的预测精度,优化了定标模型。此外,根据我国小麦颗粒度大小分布的特点,建立了各麦区的定标模型,其可靠性优于以总参试样品建立的模型。

基于WOFOST模型的中国主产区冬小麦生长过程动态模拟

大区域尺度WOFOST(world food studies)模型的动态模拟是作物模型区域应用的重要基础。该文以中国冬小麦主产区为研究对象,利用中国冬小麦主产区内174个农业气象站多年观测数据以及气象站点观测数据,重点优化WOFOST模型中与品种相关的积温参数,即出苗至开花有效积温与开花至成熟有效积温。在冬小麦主产区分区的基础上,以2012—2015年气象数据驱动WOFOST模型,在站点尺度进行冬小麦的物候期、叶面积指数(leaf area index,LAI)和单产动态模拟和精度分析。结果表明:WOFOST模型模拟出苗至开花天数的决定系数R2为0.89~0.94,均方根误差RMSE为7.87~11.52 d,模型模拟开花至成熟天数的R2为0.63~0.77,RMSE为2.99~4.65 d;模型模拟LAI的R2为0.70~0.83,RMSE为0.89~1.46 m2/m2;灌溉区WOFOST模拟的单产精度R2为0.45~0.59,RMSE为734~1 421 kg/hm2;雨养区WOFOST模拟的单产精度R2为0.48~0.61,RMSE为1 046~1 329 kg/hm2。结果表明,WOFOST模型在全国尺度取得了较高模拟精度,为区域尺度作物模型的农业应用提供了坚实的过程模型基础。

近红外光谱法检测小麦粉中的水分含量

以化学法测定67个小麦粉样品的水分含量,利用波通DA7200型近红外光谱分析仪采集样品近红外光谱,选择合适的光谱区间及光谱预处理方法,采用偏最小二乘法(PLS)和留一法内部交叉验证方式建立定标模型。50个定标样品的近红外光谱经一阶导数预处理,由PLS法获得的定标模型决定系数(R2)为0.9843。利用17个验证集样品进行外部检验,预测值与真实值之间的相关系数(R2)为0.9848,预测集标准偏差(SEP)为0.0929。近红外光谱法具有方便、快速、准确、无损、无污染的特点,应用于小麦粉水分的测定是可行的。

面天线检测数据处理方法的探讨

对面天线检测数据处理方法作了一些有益的探讨。从获取被测物的三维坐标后到获取真正有用的信息这一过程需要经过坐标转换和表面误差计算两个步骤 ,其中坐标转换是关键。在坐标转换方面 ,文中提出了曲面自由拟合、公共点转换和CAD面型转换三种方法 ,阐述了这些方法的数学模型 ,并且用实测数据进行了验证计算。理论分析和实际计算两方面显示 :CAD面型转换法既不需要天线的曲面方程 ,也不需要有已知的公共点 ,结果准确、可靠 ,是一种理想的方法 ;如果没有天线的CAD面型 ,但却存在公共点时 ,公共点转换法也是较理想的方法 ,其结果与给定的公共点误差有关 ;如果既没有天线的CAD面型又无公共点或公共点误差很大时 ,只能采用曲面自由拟合法 ,该法准确度最高 。

近红外光谱法测定小麦籽粒中的蛋白质含量

用化学方法测定78个小麦籽粒样品中的蛋白质含量,利用近红外谷物分析仪采集样品的近红外光谱,选择合适的光谱区间和光谱预处理方法.60个定标集样品的近红外光谱经二阶导数及标准多元离散校正预处理,结合偏最小二乘法建立了小麦籽粒中的蛋白质含量测定的定标模型,其相关系数为0.934 0.18个验证集样品用于外部检验,小麦籽粒中的蛋白质含量的模型预测值与化学值之间的相关系数为0.979 7.

近红外光谱法检测小麦粉中灰分含量的研究

采用化学法测定67个小麦粉样品的灰分含量,利用波通DA7200型近红外光谱分析仪采集样品近红外光谱,选择合适的光谱区间及光谱预处理方法,采用偏最小二乘法(PLS)和留一法交叉验证方式建立定标模型.50个定标样品的近红外光谱经二阶导数预处理,由PLS法获得的定标模型的决定系数(R2)为0.897 0.利用17个验证集样品进行外部检验,预测值与真实值之间的相关系数(R2)为0.909 4,预测集标准偏差(SEP)为0.098 0.实验表明,近红外光谱法应用于小麦粉灰分的测定是可行的.

基于近红外光谱技术测定小麦籽粒淀粉含量

采用化学方法测定78个小麦样品中的淀粉含量,运用近红外光谱仪采集小麦样品近红外光谱.用光学处理和数学处理等手段对模型的影响进行了探讨.结果显示,反相离散多元校正(Inverse MSC)与二阶导数结合对光谱数据进行预处理后,运用偏最小二乘法(PLS)所建分析模型的预测效果最优,其相关系数为0.951 7.以17个验证集样品进行外部检验,得小麦籽粒中淀粉含量的模型预测值与化学值之间的相关系数为0.978 6.

基于Kriging模型的高压共轨柴油机标定应用

为解决电控柴油机随着控制参数的增多造成的标定工作量大、工作效率低的问题,将基于模型的标定方法应用于VMR425DOHC高压共轨柴油机的经济性优化过程中.采用LHS-ESE算法设计控制参数的试验空间,根据获得的试验数据建立控制参数与响应数据之间的Ordinary Kriging代理模型,并在此基础上进行优化得到最终的控制参数MAP.试验结果表明,对比常规标定方法,采用基于模型的标定可以使试验样本点选取更加合理,大幅提高试验标定效率,Kriging代理模型的使用使预测结果更为精确,最大误差率在2%以内,满足共轨柴油机建模需要,优化结果使发动机燃油经济性区域得到扩大.

小麦PFC模型细观参数标定方法的验证与分析

为了验证PFC模型细观参数标定方法的可行性,以小麦试样为例,根据PFC软件提供的模型细观参数标定方法的要求,在实验室进行了三轴压缩试验,并利用PFC软件对实验室三轴压缩试验进行了数值模拟。结果表明:通过反复调整PFC模型细观参数能够使数值模拟结果与试验结果基本一致,但很难使二者完全吻合。同等条件下,数值模型的颗粒摩擦系数对偏应力峰值的影响显著,颗粒法向刚度控制偏应力-应变关系曲线的初始斜率,颗粒孔隙率影响偏应力-应变关系曲线达到峰值后的平缓趋势。

WOFOST模型对河南省冬小麦模拟的适用性分析

为进一步研究WOFOST模型在河南省冬麦区的适用性,以河南省30个农业气象观测站1991—2014年冬小麦观测资料、历史气象资料和土壤资料为依据,对WOFOST模型进行逐站调参和验证,分别建立了30个站的冬小麦模型参数。其中1991—2010年为模型调参年份,2011—2014年为模型验证年份。各站开花期和成熟期调参模拟的归一化均方根误差NRMSE分别小于5%和3%,验证误差分别为3.7%和2.9%。除潢川和固始外,模型对其余各站产量模拟的归一化均方根误差NRMSE全省各站均小于20.0%,验证误差全省平均为15.2%,大部分站点观测值和模拟值相关系数r通过了显著检验。利用调参后的模型模拟2011—2014年冬小麦生长动态变化可知,模拟地上部总干物重与实测单株干物重、模拟LAI与单株叶面积有较一致的变化趋势,拟合度较高。因此,WOFOST模型对河南省冬小麦主要发育阶段、产量及干物质积累模拟能力较强,具有良好的应用前景。

蚜茧蜂对麦蚜控制作用的初步研究

本文应用二次通用旋转组合设计的方法进行了蚜茧蜂对麦蚜寄生能力的研究，得出了蚜茧蜂的寄生量模型：Y=91．40＋43．62X1＋20．27X2＋7．25X1X2－16．83X12＋3.43X。并对模型进行了分析，表明对总寄生量的影响因素中麦蚜密度的大小大于蚜茧蜂本身密度的大小。在试验密度范围内，蚜虫和蚜茧蜂干扰作用不明显，且有相互促进的作用，但增加速度相同。

小麦品种及突变体八个农艺性状的遗传模型分析

以小麦不同品种和突变体为材料，组配成５×３ＮＣⅡ交配设计，对８个农艺性状进行了遗传模型分析。结果表明，主穗小穗数、主穗粒重、抽穗期和千粒重的遗传符合加性。显性模型，且显性程度均为部分显性至完全显性。单株穗数和主穗粒数的Ｗｒ／Ｖｒ回归关系不显著，株高和穗长的遗传中，存在着上位性效应。本试验所选的４个矮秆早熟突变体作亲本，有利于提早后代的抽穗期，但不利于培育矮秆和大穗大粒品种。

DNDC模型在华北平原冬小麦区的率定和验证

为了研究DNDC模型在华北平原典型作物-冬小麦的适用性,利用DNDC模型对冬小麦不同灌溉制度下小麦生长进行模拟和验证,并对模型精度进行评价。基于2015和2016年冬小麦生育期实测数据,建立了不同灌溉制度下冬小麦DNDC模型,分析了不同作物参数对冬小麦生育期的生物量和产量的敏感性排序,率定和验证了DNDC模型参数,并对模型精度进行了评价。结果表明,作物需水量对产量和地上部生物量的敏感性较大;不同灌溉制度下冬小麦生育期的土壤水分、地上部生物量以及产量的实测值与模拟值的各项评价指标均在可接受范围内,DNDC模型可以较好的模拟华北地区冬小麦生育期间的土壤含水量、地上部生物量和产量,对冬小麦的生产有一定的指导意义。

基于APSIM模型模拟水氮调控对旱地春小麦产量的影响

为明确水氮调控对春小麦(Triticum aestivum)产量的影响,研究自然降水条件下小麦产量达到最佳所需含氮量,将田间试验数据与农业生产系统模拟模型(Agricultural Production System Simulator,APSIM)结合,分别设定降水和施氮梯度为春小麦的产量变化的影响因素,并对模型予以检验。APSIM模型对春小麦产量模拟精度较高,决定系数(R2)、归一化均方根误差(NRMSE)、模型一致性指标(D)分别为0.95、27.36%和0.91。随降水量或施氮量的增加,整体产量表现出先增后减趋势;其次,在所有组合中降水增加到20%,施氮量为157.5 kg·hm^–2的处理较好,平均产量最高达到5 406.64 kg·hm^–2;最后,根据产量变化曲面拟合方程得出产量最佳方案:当自然降水增加55%,施氮量增加到257.25 kg·ha^–1,产量达到最佳,为5 988 kg·hm^–2。

共轨柴油机基于模型标定方法应用研究

利用基于模型标定方法对某共轨柴油机进行经济性标定优化;系统介绍了基于模型标定方法的3个阶段,即试验设计、发动机统计建模和标定优化。试验结果表明,优化后的发动机燃油消耗率MAP有明显改善,且整个标定过程耗时较少。

小麦籽粒振动筛分黏弹塑性接触模型构建及其参数标定

为更好地模拟小麦籽粒(麦粒)振动筛分过程,该文在现有离散元接触模型基础上,通过EDEM软件应用程序编程接口,构建了一种麦粒黏弹塑性接触模型。该接触模型法向方向通过将Kuwabara and Kono非线性黏弹性接触模型中的黏性耗散项引入Thornton滞回接触模型进行构建;切向方向采用简化Thornton切向接触模型;滚动摩擦力矩计算同Hertz-Mindlin(no slip)接触模型。法向模型参数标定采用单轴加载-卸载试验、碰撞试验,分别构建了模拟-试验接触力误差平方和与麦粒屈服重叠量、恢复系数与法向阻尼系数的二阶回归方程,得到麦粒屈服重叠量为7.63×10-6 m,麦粒-麦粒/钢板法向阻尼系数分别为190.68和306.65。切向模型参数利用旋转鼓试验进行标定,得到最佳麦粒-麦粒/钢板静摩擦系数组合为0.40和0.44。最后利用振动筛分试验对所标定参数进行验证,模拟与试验所得筛下麦粒质量分数最大误差为8.97%,模拟中筛下物分布规律与试验结果无显著性差异,表明所建立的接触模型及标定的参数能够很好地模拟麦粒振动筛分过程。该文也可为其他农业物料黏弹塑性接触模型构建及其参数标定提供参考。