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基于YOLO v5的直播油菜激光间苗系统设计与试验

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农业机械学报 2024年第4期55卷 40-52页

作者：张昌松李伟陕西科技大学机电工程学院西安710021

间苗是保证直播油菜增产的一项关键技术措施,为解决人工间苗劳动强度大、机械间苗不精确的问题,采用机器视觉的方式,基于深度学习算法YOLO v5平台,设计并搭建自动间苗装置。机器视觉系统评估幼苗种群的合理密植情况,间苗算法以间距和幼... 详细信息

间苗是保证直播油菜增产的一项关键技术措施,为解决人工间苗劳动强度大、机械间苗不精确的问题,采用机器视觉的方式,基于深度学习算法YOLO v5平台,设计并搭建自动间苗装置。机器视觉系统评估幼苗种群的合理密植情况,间苗算法以间距和幼苗叶展为评估标准,实现控制幼苗间距和筛选优质苗的功能。选用遗传算法对间苗行进路径进行规划,相较于未规划路径可缩短最低为50%的行进距离,最终采用激光器高温烧除的方式完成间苗作业。选取油菜苗作为试验材料,间苗阈值α是划定幼苗最小间距的参数,设置不同的间苗阈值α进行试验。结果表明,间除苗的数量随着间苗阈值α的增加而增加,幼苗平均密度下降的同时种群分布趋于均匀,对间除苗的叶展长度分类统计,α为0~75 mm时,间除苗叶展长度全部在0~20 mm范围;α为75~200 mm时,间除苗叶展长度为0~40 mm,其中叶展长度为20~40 mm的最高占比约为76%;α为200~350 mm时,间除苗叶展长度在40 mm以上的幼苗开始增加,最高占比约为14%,间除苗叶展长度梯次分布证明了间苗算法具备筛选优质苗的性能。间苗执行阶段耗时占据间苗作业总耗时的90%以上,以激光走线参数L、激光器功率P、间苗距离阈值为试验因素,三因素三水平正交试验结果表明:选择合适的激光走线参数L能有效提高间苗死亡率、降低间苗误伤率和减少间苗耗时,在参数L为30 mm、P为7.5 W、α为250 mm下开展土槽台架性能验证试验,激光间苗平均死亡率为93.29%,平均误伤率为5.19%,平均总耗时为15.19 min,为开发基于机器视觉的激光自动间苗机提供了理论基础和技术支撑。

关键词：油菜自动间苗 YOLO v5 激光器遗传算法

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基于ACPI的磁浮球系统控制方法

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1180-1188页

作者：张昌琪曾喆昭王伟长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙410076

针对传统控制算法在解决磁浮球系统中存在高度非线性特性、参数摄动以及外部扰动的技术局限性问题,提出一种基于自耦PID(Auto-coupling PID, ACPID)控制理论的磁浮球系统控制方法。首先根据电磁力在平衡点附近进行1阶Taylor展开,结合电... 详细信息

针对传统控制算法在解决磁浮球系统中存在高度非线性特性、参数摄动以及外部扰动的技术局限性问题,提出一种基于自耦PID(Auto-coupling PID, ACPID)控制理论的磁浮球系统控制方法。首先根据电磁力在平衡点附近进行1阶Taylor展开,结合电磁线圈的动态模型,形成以电压为控制输入的磁浮球位置动态系统。在磁浮球动力学模型的基础上,再将不确定高阶项、电磁线圈的未知电流动态以及外部未知有界扰动定义为总扰动,从而可将一个非线性不确定磁浮球系统映射为一个2阶线性扰动系统。其次,基于ACPID控制量纲匹配构造的误差函数,可将2阶线性扰动系统映射为1阶线性系统,进而构建一个在总扰动反相激励下的闭环受控误差系统,据此设计了基于速度因子的磁浮球位置通道控制器,建立磁浮球位置控制系统并进行鲁棒稳定性分析,理论证明了ACPI方法的有效性。最后与国外现有较为先进的控制方法进行对比仿真,分别进行了方波跟踪实验、正弦跟踪实验、抗扰动实验以及鲁棒性实验。与NTSMC+GPIO方法相比,在方波跟踪实验中ACPI控制系统的响应速度提升了50%,ITAE值降低了82%,RMSE值降低了22.4%,其他仿真实验下的控制性能也有明显的提升。研究结果表明,ACPI控制策略不仅可以实现在超调量较小的情况下具备较快的响应速度、较高的控制精度、较强的抗扰动能力以及较好的鲁棒性,而且控制器结构简单、计算量小,在磁浮球控制系统领域具有一定的应用前景。

关键词：磁浮球自耦PID(Auto-coupling PID,ACPID)控制总扰动误差函数速度因子

考虑绿色氢能证书和水电制氢的综合能源系统优化运行

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电网技术 2024年第4期48卷 1445-1454,I0017-I0021页

作者：骆钊刘德文贾芸睿王华沈鑫代昕睿昆明理工大学电力工程学院云南省昆明市650500 昆明理工大学冶金与能源工程学院云南省昆明市650500 云南电网有限责任公司计量中心云南省昆明市650217

利用清洁能源发电富余电力电解水制氢,绿色氢能实现了生产源头的二氧化碳零排放,在全球能源转型中扮演着重要角色。针对绿色氢能证书市场机制不健全等问题,该文提出一种考虑绿色氢能证书组合双向拍卖和水电制氢的综合能源系统优化运行... 详细信息

利用清洁能源发电富余电力电解水制氢,绿色氢能实现了生产源头的二氧化碳零排放,在全球能源转型中扮演着重要角色。针对绿色氢能证书市场机制不健全等问题,该文提出一种考虑绿色氢能证书组合双向拍卖和水电制氢的综合能源系统优化运行方法。首先,为解决园区内绿色氢能证书价格和数量匹配不均衡的问题,提出绿色氢能证书组合双向拍卖(combinatorial double auction,CDA)交易机制竞价模型;其次,建立含水电制氢的综合能源系统优化模型,并将绿色氢能证书组合双向拍卖机制引入其中;最后,以某省含水电制氢的综合能源系统为例进行仿真分析,结果表明所提模型不仅能有效提高综合能源系统(integrated energy system,IES)的运行经济性,也能提升可再生能源的消纳量。

关键词：绿色氢能证书组合双向拍卖综合能源系统运行优化水电消纳

高温前后再生砖骨料地聚物混凝土受压本构模型

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3143-3153页

作者：王怀亮欧睿广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

再生砖骨料地聚物混凝土(RBGC)是一种极具潜力的可持续建筑材料,但高温前后RBGC性能的相关研究较少。本文首先探究了胶凝材料用量和粗骨料类型对地聚物混凝土轴压本构模型的影响,发现随着胶凝材料的增加,RBGC抗压强度、劈拉强度、弹性... 详细信息

再生砖骨料地聚物混凝土(RBGC)是一种极具潜力的可持续建筑材料,但高温前后RBGC性能的相关研究较少。本文首先探究了胶凝材料用量和粗骨料类型对地聚物混凝土轴压本构模型的影响,发现随着胶凝材料的增加,RBGC抗压强度、劈拉强度、弹性模量和峰值压应变的变化幅度均小于普通骨料地聚物混凝土(NAGC),RBGC的应力-应变曲线上升段线性段更长,下降段应力下降速度更快。其次研究了高温后RBGC和NAGC的力学性能,800℃时,RBGC强度和刚度损失分别比NAGC小22.1%和18.3%,发现RBGC表现出更好的耐高温性能,两种混凝土力学性能指标的计算应采用不同的模型。这是由于砖骨料温度膨胀系数接近地聚物砂浆,且高温下RBGC内部温度梯度小。最后,通过修正下降段形状参数,确定了高温前后RBGC和NAGC的应力-应变关系模型,模型与试验结果吻合较好。

关键词：再生砖骨料地聚物混凝土高温应力-应变曲线本构模型

谐波减速器精度退化失效及相关竞争失效可靠度评估研究

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振动与冲击 2024年第15期43卷 277-287页

作者：张弦王鹏张昌明姜歌东陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723001 西安交通大学机械工程学院西安710049

为了准确评估谐波减速器可靠度,实现失效预测和主动维护,提出了一种谐波减速器相关竞争失效可靠度评估方法。首先,根据谐波减速器精度性能退化测试数据,将指数模型应用至精度状态转移方程,采用粒子滤波算法进行了谐波减速器精度退化建... 详细信息

为了准确评估谐波减速器可靠度,实现失效预测和主动维护,提出了一种谐波减速器相关竞争失效可靠度评估方法。首先,根据谐波减速器精度性能退化测试数据,将指数模型应用至精度状态转移方程,采用粒子滤波算法进行了谐波减速器精度退化建模、参数更新和退化趋势分析,实现了谐波减速器精度退化失效寿命分布预测和精度动态可靠度评估;然后,结合谐波减速器强度失效和刚度退化失效的样本及失效寿命分布,基于Copula相关函数,建立了谐波减速器精度失效、刚度失效和强度失效的相关竞争失效动态可靠度评估方法;最后,通过谐波减速器精度、刚度和强度的相关竞争失效分析,得到了谐波减速器加速工况和额定工况下精度退化失效、刚度退化失效和强度失效的失效次序,并通过谐波减速器试验失效样本对所提出方法的有效性进行了验证。

关键词：谐波减速器精度退化失效粒子滤波 Copula 相关竞争失效

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从绿松石器看晚商王朝与李家崖文化的关系

考古与文物 2024年第2期 113-122,139页

作者：张昌平武汉大学历史学院

绿松石因其矿源和产品不多,是用来观察商时期不同区域文化交流和社会关系的新视角。晚商王朝的绿松石器种类很多,主要出现在高等级贵族墓葬中,且有不同的质量品级。李家崖文化绿松石器主要发现在以寨沟遗址为代表的地点,其类别和形制都... 详细信息

绿松石因其矿源和产品不多,是用来观察商时期不同区域文化交流和社会关系的新视角。晚商王朝的绿松石器种类很多,主要出现在高等级贵族墓葬中,且有不同的质量品级。李家崖文化绿松石器主要发现在以寨沟遗址为代表的地点,其类别和形制都与晚商王朝中心区域的同类器物高度一致,多数产品很可能直接从晚商王朝中心地区输入。绿松石器可反映晚商王朝与李家崖遗址等北方地区文化之间的亲密关系,这还可能与欧亚草原车马资源东渐、商王朝都城北移等现象相关。晚商王朝可能通过对绿松石等资源和生产技术的掌控,从周边获取所需资源。

关键词：李家崖文化晚商王朝绿松石器社会关系

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基于YOLOv5的激光间苗方法研究与试验

农业机械学报 2024年

作者：张昌松李伟陕西科技大学机电工程学院

间苗是保证直播油菜增产的一项关键技术措施，为解决人工间苗劳动强度大、机械间苗不精确的问题，采用机器视觉的方式，基于深度学习算法YOLOv5平台，设计并搭建自动间苗装置。机器视觉系统评估幼苗种群的合理密植情况，间苗算法以间距... 详细信息

间苗是保证直播油菜增产的一项关键技术措施，为解决人工间苗劳动强度大、机械间苗不精确的问题，采用机器视觉的方式，基于深度学习算法YOLOv5平台，设计并搭建自动间苗装置。机器视觉系统评估幼苗种群的合理密植情况，间苗算法以间距和幼苗叶展为评估标准，实现控制幼苗间距和筛选优质苗的功能。选用遗传算法对间苗行进路径进行规划，相较于未规划路径可缩短最低为50%的行进距离，最终采用激光器高温烧除的方式完成间苗作业。选取油菜苗作为试验材料，间苗阈值α是划定幼苗最小间距的参数，设置不同的间苗阈值α进行试验。结果表明，间除苗的数量随着间苗阈值α的增加而增加，幼苗平均密度下降的同时种群分布趋于均匀，对间除苗的叶展长度分类统计，α取0～75mm时，间除苗的叶展长度全部在0～20mm范围；α取75～200mm时，间除苗的叶展长度在0～40mm，其中叶展长度为20～40mm的最高占比约为76%；α取200～350mm时间除苗的叶展长度在40mm以上的幼苗开始增加，最高占比约为14%，间除苗的叶展长度梯次分布证明了间苗算法具备筛选优质苗的性能。间苗执行阶段耗时占据间苗作业总耗时的90%以上，以激光走线参数L、激光器功率、距离阈值α为试验因素，三因素三水平正交试验结果表明:选择合适的激光走线参数L能有效提高间苗死亡率、降低间苗误伤率和减少间苗耗时，在L为30mm、P为7.5W、α为250mm的参数下开展性能验证试验，激光间苗平均死亡率为93.29%，平均误伤率为5.19%，平均总耗时为15.19min，为进一步开发基于机器视觉的自动间苗机提供了理论基础和技术支持。

关键词：自动间苗 YOLOv5 激光器遗传算法

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论二里冈文化时期青铜器:一般特性及意义

江汉考古 2024年第3期 83-88页

作者：张昌平武汉大学历史学院湖北武汉430072

二里冈文化时期的青铜器已经形成了以容器和兵器为主体的特性,容器中又形成了食器和酒器相结合的礼器性质,并有了较为稳定的器物组合形式。在制作上,三分外范成为基础的合范技术形式,装饰成为礼器的重要表现方式,并深受制作技术的影响... 详细信息

二里冈文化时期的青铜器已经形成了以容器和兵器为主体的特性,容器中又形成了食器和酒器相结合的礼器性质,并有了较为稳定的器物组合形式。在制作上,三分外范成为基础的合范技术形式,装饰成为礼器的重要表现方式,并深受制作技术的影响。兽面纹等想象动物纹样作为主要的装饰内容,初现古代中国抽象艺术的风格。因此,二里冈文化青铜器已经大体具备了中国青铜时代青铜器的基本特性,并开始塑造中国古代社会的礼仪特性。

关键词：二里冈文化青铜器制作礼器

全生命周期视角下中国建筑碳排放空间关联网络演化及影响因素分析

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环境科学 2024年第3期45卷 1243-1253页

作者：任晓松李昭睿山西财经大学管理科学与工程学院太原030031 北京理工大学管理与经济学院北京100081 北京理工大学能源与环境政策研究中心北京100081

基于全生命周期视角核算2011~2019年中国省际建筑碳排放量,采用社会网络分析方法,探究碳排放空间关联网络演化及其影响因素.结果表明:(1)中国建筑碳排放空间关联网络形态明显存在,网络密度和网络关联数逐渐上升,网络紧密性和稳定性逐渐... 详细信息

基于全生命周期视角核算2011~2019年中国省际建筑碳排放量,采用社会网络分析方法,探究碳排放空间关联网络演化及其影响因素.结果表明:(1)中国建筑碳排放空间关联网络形态明显存在,网络密度和网络关联数逐渐上升,网络紧密性和稳定性逐渐提高.(2)上海、浙江、天津、北京和江苏处于碳排放空间关联网络的核心和支配地位.(3)北京、天津、江苏、内蒙古、上海和山东属于“净受益”板块,接收其他地区的建筑碳排放;广东、重庆、福建和浙江属于“经纪人”板块,实现了建筑碳排放生产端和消费端的动态平衡;其余省份均扮演“净溢出”角色,主动向外省发出建筑碳排放量.板块间的关联关系远大于板块内部的关联关系.(4)经济发展、空间邻接关系、城镇化、建筑业过程结构和产业结构差异对建筑碳排放空间关联产生显著影响.研究结果可为建筑业区域协同减排提供参考.

关键词：建筑碳排放引力模型空间关联社会网络分析二次指派程序