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农业工程学报 2021年第10期37卷 38-45页

作者：张季琴刘刚胡号黄家运中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 宁夏大学机械工程学院银川750021 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

针对当前变量施肥机无法根据实际田块尺寸调整作业行数,进而调节作业幅宽的问题,该研究通过改造玉米播种施肥机的排肥驱动方式,设计了一种排肥单体独立控制的双变量施肥控制系统。首先通过二次多项式拟合方法,构建了排肥单体的双变量控... 详细信息

针对当前变量施肥机无法根据实际田块尺寸调整作业行数,进而调节作业幅宽的问题,该研究通过改造玉米播种施肥机的排肥驱动方式,设计了一种排肥单体独立控制的双变量施肥控制系统。首先通过二次多项式拟合方法,构建了排肥单体的双变量控制模型;然后对排肥单体的定位方法进行了分析,提出排肥单体独立控制系统;最后对各行排肥量一致性、不同车速下的排肥量控制准确性以及各行独立控制性能进行试验研究。结果表明,在排肥轴转速为10~60 r/min的区间内,各行平均排肥量一致性变异系数为3.35%;在目标排肥量为350 kg/hm2,作业车速为7 km/h的条件下,排肥量控制精度达到97.6%;对于凸、凹和S形3种不同形状的施肥边界,各行排肥滞后距离相对于作业幅宽的变化率均小于15%。系统具有较高的控制准确性和稳定性,能够适应复杂施肥边界,可为玉米基肥变量施用装备的创新性研发提供技术参考。

关键词：农业机械玉米基肥双变量排肥单体独立控制

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变量施肥滞后时间检测与位置修正方法研究

农业机械学报 2021年第S1期52卷 74-80页

作者：刘刚胡号黄家运张季琴中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

针对变量施肥位置滞后问题,在已有研究的基础上,以提高变量施肥机作业精度为目标,利用压力传感器、ArduinoUNO等设备搭建了滞后时间检测系统,并建立了落肥时间及其影响因素之间的关系模型,以该模型为数据基础提出了基于滞后距离的施肥... 详细信息

针对变量施肥位置滞后问题,在已有研究的基础上,以提高变量施肥机作业精度为目标,利用压力传感器、ArduinoUNO等设备搭建了滞后时间检测系统,并建立了落肥时间及其影响因素之间的关系模型,以该模型为数据基础提出了基于滞后距离的施肥位置修正方法。该方法利用滞后时间和作业速度计算滞后距离,当机具与网格边界距离与滞后距离相等时改变施肥状态,实现施肥位置的修正。田间试验结果表明:本文提出的滞后时间检测方法的检测精度为84.1%;建立的转速-滞后时间模型能够准确计算滞后时间,基于滞后距离的施肥位置修正方法能够有效提高施肥位置精度,施肥位置滞后距离减小了61.8%。

关键词：变量施肥滞后时间位置滞后滞后修正

山地微耕机若干部件的设计与牵引附着性能试验研究

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山地微耕机若干部件的设计与牵引附着性能试验研究

作者：张季琴西北农林科技大学

学位级别：硕士

由于山地地形复杂、耕地面积小而分散、地面高差大,使得农业机械在山地作业比在平原作业更困难;同时,由于山间道路窄小、崎岖不平,使得山地机械的运输也成为问题。近年来,研究开发山地用农业机械已成为中国农业工程界的研究重点。研究... 详细信息

由于山地地形复杂、耕地面积小而分散、地面高差大,使得农业机械在山地作业比在平原作业更困难;同时,由于山间道路窄小、崎岖不平,使得山地机械的运输也成为问题。近年来,研究开发山地用农业机械已成为中国农业工程界的研究重点。研究一种易操作、稳定性好、爬坡能力和越障能力均强的山地用农业机械,具有重要的实际价值。本论文针对山地机械存在稳定性不足等问题,依托陕西省烟草局项目—“山地遥控微耕机的研究开发”,针对烟草种植地地势复杂、地形多变等特点,研发适于山地作业的山地微型耕地机,并完成若干部件的设计。在样机上进行牵引性能试验量化分析履带结构参数对该机附着性能的影响,得出试验范围内的最优组合,为进一步改该机提供指导。本论文的主要研究内容如下: （1）针对山地作业环境的特点,在原1YG型果园清耕机的基础上,设计带有液压调平装置的履带式行走系。（2）设计能够平衡偏牵引力的双向平衡铲。（3）完成液压系统设计计算,以及液压元件的选型。（4）对整机进行三维造型,为该机零部件的有限元分析和进一步改进提供一个平台。（5）完成山地微耕机的样机试制。（6）进行牵引附着性能试验,研究履带结构参数对该机附着性能的影响。通过设计正交试验,研究该山地微耕机的履带结构参数包括履带宽度,履带支承段长度和履刺对于整机牵引附着性能的影响,并获得试验范围内这三个参数的最优组合。试验结果表明履刺对于附着力的影响最大,履刺的存在能够提高附着力达26.64%;获得履带结构参数的最佳组合为:履带支承段长度1020mm,履带宽度为125mm,履刺高度为28mm。该机的主要指标为:离地间隙在136-336mm之间可调,耕幅30cm,设计耕深25cm,最大牵引力3300N。

关键词：山地微耕机液压调平装置牵引试验

双变量螺旋外槽轮排肥器控制序列对排肥性能的影响

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农业机械学报 2020年第S1期51卷 137-144页

作者：张季琴刘刚胡号黄家运刘元杰中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 宁夏大学机械工程学院银川750021 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

施肥稳定性是评价变量施肥机作业性能的重要指标,为了研究排肥口开度(L)和排肥轴转速(n)的组合对排肥性能的影响规律,本文基于离散单元方法,对同一目标施肥量下,不同L和n组合下的施肥过程进行仿真。首先,通过标定试验,构建了基于广义回... 详细信息

施肥稳定性是评价变量施肥机作业性能的重要指标,为了研究排肥口开度(L)和排肥轴转速(n)的组合对排肥性能的影响规律,本文基于离散单元方法,对同一目标施肥量下,不同L和n组合下的施肥过程进行仿真。首先,通过标定试验,构建了基于广义回归神经网络GRNN的排肥量预测模型,经过验证,其决定系数达到0.9994,预测平均相对误差(MRE)为3.56%。其次根据螺旋外槽轮排肥装置的等排肥量曲线,选择3个排肥量1067.37、2323.04、4206.56 g/min为目标排肥量,并利用差分进化算法(DE)确定同一目标施肥量下的控制序列(L,n)的组合。最后,利用离散元仿真软件EDEM 2.8分别对3个目标施肥量,不同控制序列下的排肥过程进行仿真。采用排肥均匀性变异系数σ作为评价排肥稳定性的指标,仿真结果表明,在目标排肥量Q1下,当控制序列为(25 mm,17.78 r/min)时,σ最小,为5.27%;在其他控制序列,σ均高于20%,排肥稳定性较差,且出现断条现象。在目标排肥量Q2下,当控制序列为(65 mm,17.12 r/min)时,σ最小,为3.46%。在目标排肥量Q3下,σ均小于4%,且在控制序列(65 mm,32.85 r/min),σ达到最小,为2.08%。当目标施肥量较小时,控制序列的选择对排肥稳定性影响显著,工作时,应尽量避免开度、转速的边界量。当目标施肥量较大时,控制序列选择对外槽轮排肥稳定性的影响较小。结果表明,螺旋外槽轮排肥器具有较好的排肥稳定性。

关键词：螺旋外槽轮排肥器双变量控制序列广义回归神经网络离散元法

基于微波多普勒法的施肥质量流量检测系统研究

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农业机械学报 2020年第S1期51卷 210-217页

作者：杨立伟黄家运张季琴胡号刘刚吕树盛中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业机械化科学研究院北京100083

为了实现施肥量的精确检测,本文构建了基于微波多普勒雷达以及振动干扰抑制方法的肥料质量流量检测系统。由多普勒信号经过快速傅里叶变换处理获得肥料颗粒速度和浓度。定义速度和浓度乘积为传感器输出值,并使用最小二乘法建立传感器输... 详细信息

为了实现施肥量的精确检测,本文构建了基于微波多普勒雷达以及振动干扰抑制方法的肥料质量流量检测系统。由多普勒信号经过快速傅里叶变换处理获得肥料颗粒速度和浓度。定义速度和浓度乘积为传感器输出值,并使用最小二乘法建立传感器输出值和肥料质量流量的线性回归模型。通过对信号的统计规律进行分析,将功率谱的5倍平均值用作区分振动干扰和流量信号的阈值。在实验平台上,使用2种复合肥进行了检测,实验结果表明,肥料质量流量最大检测值可达2629.9 g/min,检测相对误差不大于5%。此外,将检测系统安装在施肥机上,在水泥路上使用第3种复合肥进行了测试,由于振动影响,检测系统最大检测误差达到21.57%。使用提出的振动干扰抑制方法进行处理后,肥料质量流量检测范围在1429.1~2976.9 g/min之间,相对误差不大于10.04%。因此,结合振动抑制方法,微波多普勒法的质量流量检测系统能够精确检测实验平台上和施肥机上不同肥料的质量流量。

关键词：检测系统微波多普勒法肥料质量流量

微型履带拖拉机牵引附着性能研究——基于正交试验

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农机化研究 2013年第10期35卷 190-193,198页

作者：张季琴杨福增刘世宁夏大学机械工程学院银川750021 西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100

通过设计正交试验,研究某微型履带拖拉机的履带结构参数—履带板宽度b、履带支承段长度L0以及履刺高度h对整机牵引附着性能的影响;通过试验数据处理,量化分析各个参数对于附着力的贡献,获得试验范围内这3个参数的最优组合。试验结果表明... 详细信息

通过设计正交试验,研究某微型履带拖拉机的履带结构参数—履带板宽度b、履带支承段长度L0以及履刺高度h对整机牵引附着性能的影响;通过试验数据处理,量化分析各个参数对于附着力的贡献,获得试验范围内这3个参数的最优组合。试验结果表明,履刺对于附着力的影响最大,履刺的存在能够提高附着力达26.64%;在试验范围获得的各参数的最优组合为b=125 mm,L0=1 020 mm,h=28 mm。此结果为该类履带车辆履带的设计和选用提供了理论依据。

关键词：微型履带拖拉机履带结构参数附着性能正交试验

基于GWO-GRNN的双变量施肥系统排肥量预测模型构建

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江苏农业科学 2023年第2期51卷 210-217页

作者：张季琴刘刚仁重义张东峰姜碧琼宁夏大学机械工程学院宁夏银川750021 中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083

双变量施肥系统排肥量预测模型的构建主要以数学统计和机器学习方法为主。针对机器学习建模方法中普遍存在的运算过程耗时较长问题,基于灰狼算法(gray wolf optimizer,GWO)和广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN)... 详细信息

双变量施肥系统排肥量预测模型的构建主要以数学统计和机器学习方法为主。针对机器学习建模方法中普遍存在的运算过程耗时较长问题,基于灰狼算法(gray wolf optimizer,GWO)和广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN),提出一种排肥量预测模型构建方法(GWO-GRNN),并对其有效性进行了验证。首先,基于双变量施肥试验平台进行3种不同固体颗粒肥的定时排肥试验,获得试验数据集;其次,提出GWO-GRNN算法对GRNN的平滑因子进行优化,并将寻优过程与现有算法(DE-GRNN)进行对比,结果表明GWO-GRNN算法整体上具有较快的收敛速度和较短的运行时间;最后,基于获得的最佳平滑因子构建3种颗粒肥的排肥量预测模型,并分别选取3种颗粒肥未参加训练的18个样本作为测试集,对模型精度进行验证。结果表明,构建的3种颗粒肥排肥量预测模型决定系数均在0.99以上,平均相对误差均在2%左右。该方法能够在保证排肥量预测模型精度的同时提升运算效率,具有较好的适应性。

关键词：灰狼算法广义回归神经网络双变量施肥排肥量预测

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固体颗粒肥变量撒施控制技术研究现状与展望

江苏农业科学 2022年第20期50卷 69-77页

作者：张季琴刘刚张东峰姜碧琼仁重义宁夏大学机械工程学院宁夏银川750021 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083

变量施肥技术能够按需精准投入肥料,在降低肥料使用量的同时提高作物产量,是实现现代绿色农业发展的重要手段。固体颗粒肥变量撒施控制技术作为变量施肥技术的重要组成部分,能够为实现化肥“减量增效”提供技术支撑。系统分析固体颗粒... 详细信息

变量施肥技术能够按需精准投入肥料,在降低肥料使用量的同时提高作物产量,是实现现代绿色农业发展的重要手段。固体颗粒肥变量撒施控制技术作为变量施肥技术的重要组成部分,能够为实现化肥“减量增效”提供技术支撑。系统分析固体颗粒肥变量撒施控制技术,重点阐述国内外变量撒施、条施控制、工况监测和颗粒肥排肥流量检测技术的研究现状。目前,国内外变量撒施控制技术已基本成熟,近年来的研究主要集中在撒肥盘结构参数优化方面;对于变量条施控制技术的研究主要集中在排肥轴转速控制算法方面,近年来对于排肥轴转速、排肥口开度双变量控制系统的研究已成为热点;工况信息的监测技术已经相对较成熟,但颗粒肥流量的在线检测仍是难点。我国固体颗粒肥变量撒施控制技术研究主要存在控制技术发展不均衡、系统通用性、智能化水平有待提高、市场化程度低等问题。最后为我国变量撒施控制技术的研究与发展提出建议。

关键词：固体颗粒肥变量施肥控制技术工况监测流量检测

面向对象语言和C++讲座第五讲 C++语言的基本类库

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软件世界 1995年第6期 44-48页

作者：杨明张季琴清华大学计算机系

一、引言面向对象的程序设计语言所带来的最主要的好处就是:以这种语言设计结构合理的系统能够达到高度的复用。软件复用可以有多种形式,我们可以复用几行代码构成的代码段、特定的类或按一定逻辑关系联系起来的类。复用代码段是最简... 详细信息

一、引言面向对象的程序设计语言所带来的最主要的好处就是:以这种语言设计结构合理的系统能够达到高度的复用。软件复用可以有多种形式,我们可以复用几行代码构成的代码段、特定的类或按一定逻辑关系联系起来的类。复用代码段是最简单的复用形式,但这种复用形式带来的好处是微乎其微的,因为代码必须在多个程序之间重复。面向对象的程序设计语言利用现有的类并通过继承将它们特定化、参数化,就可以复用一组有逻辑关系的类,从而达到更大程度的复用。这种以一定的逻辑关系结合起来的类的集合就是类库。

关键词：面向对象程序语言 C++语言类库