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Visualization of MF/Diesel RCCI Combustion Process and Soot Emission

Journal of Thermal Science 2024年第2期33卷 779-792页

作者： HUANG Chen NI Xiao GE Dameng LI Song zhang wanzhi LIU Jinping zhang Tingting School of Mechanical and Electronic Engineering Shandong Agricultural UniversityTaian271018China Shandong Provincial Engineering Laboratory of Agricultural Equipment Intelligence Taian271018China Taian Technician Institute Taian271000China Sinotruk Taian Wuyue Special Vehicle Co. Ltd.Taian271000China School of Mechanical Engineering Shaanxi University of TechnologyHanzhong723001China School of Mechanical Engineering Anyang Institute of TechnologyAnyang455000China

Based on the optical engine,the ignition characteristics,combustion process and soot emission characteristics of diesel under different 2-Methylfuran(MF) atmospheres were investigated by high-speed photography and in-cylinder combustion analysis *** results show that at the same main injection timing,the ignition time of reactivity controlled compression ignition(RCCI) combustion mode is earlier than pure diesel combustion,and the ignition point is concentrated near the *** acts as a spark plug to ignite the mixture,but the flame develops slowly in the early stages and the pressure in the cylinder rises *** with pure diesel,RCCI combustion model has smaller peak values of in-cylinder pressure and heat release rate,shorter ignition delay period,earlier combustion phase and shorter combustion *** main spray time at 6℃A BTDC and 12℃A BTDC,with the increase of MF premixing ratio from 0 to 0.75,the peak cylinder pressure decreased by 19.6% and 26% *** addition,with the increase of the MF heat value ratio,the area of KL factor> 1.5 in the combustion chamber decreased and the space integral natural luminescence(SINL) peak value decreased by 48.37%,and the soot formation rate and yield decreased ***,when the MF heat value ratio was too large(75% of the total calorific value),the ignition delay period increased,and misfire occurred at the main injection timing of 0℃A *** RCCI mode of MF/diesel dual fuel has better stability,and better control effect can be obtained at different main inj ection timing.

关键词： 2-methylfuran RCCI visualization two-color method KL factor

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基于改进A^(*)算法+LM-BZS算法的农业机器人路径规划

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农业机械学报 2024年第8期55卷 81-92页

作者：张万枝赵威李玉华赵乐俊侯加林朱倩山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 农业装备智能化山东省工程研究中心泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对目前农业机器人在全局路径规划过程中存在规划效率低、规划路径折线段多、折线角度大、作业不稳定等问题,以果园履带机器人为运动学模型,提出一种基于改进A^(*)算法+低阶多段贝塞尔曲线拼接(Low-order multi-segment Bezier curve s... 详细信息

针对目前农业机器人在全局路径规划过程中存在规划效率低、规划路径折线段多、折线角度大、作业不稳定等问题,以果园履带机器人为运动学模型,提出一种基于改进A^(*)算法+低阶多段贝塞尔曲线拼接(Low-order multi-segment Bezier curve splicing,LM-BZS)算法的路径规划方法。首先,根据先验地图获取果园环境信息,将果树和障碍物视作不可通行区域,并结合机器人本体尺寸,对不可通行区域进行膨胀拟合处理;然后,利用改进A^(*)算法搜索路径,对初步生成路径进行树行节点调整;最后,采用LM-BZS算法对调整后的路径点进行优化处理,生成符合果园履带机器人作业要求的行驶路径。仿真试验结果表明,相较于传统A^(*)算法,本文所提出的改进算法在无障碍和有障碍环境中,路径规划时间分别减少76.75%、86.40%,节点评估数量分别减少36.68%、39.37%;经LM-BZS算法优化所得路径在无障碍环境中,相较于传统A^(*)算法和高阶贝塞尔算法,平均曲率分别降低45.81%、18.94%;在有障碍环境中平均曲率分别降低56.98%、27.81%。场地试验结果表明,果园履带机器人在对本文算法生成路径进行跟踪行驶时,在无障碍和有障碍环境中,最大横向误差分别为0.428、0.491 m,平均横向误差分别为0.232、0.276 m,平均航向偏差分别为11.06°、13.76°,符合果园履带机器人自主行驶条件。

关键词：农业机器人改进A^(*)算法路径规划 LM-BZS算法

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Design of obstacle avoidance controller for agricultural tractor based on ROS

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2019年第6期12卷 58-65页

作者： Zhengduo Liu Zhaoqin Lü Wenxiu Zheng wanzhi zhang Xiangxun Cheng College of Mechanical and Electronic Engineering Shandong Agricultural UniversityTai’an 271018China Shandong Provincial Key Laboratory of Horticultural Machinery and Equipment Tai’an 271018China

The obstacle avoidance controller is a key autonomous component which involves the control of tractor system dynamics,such as the yaw lateral dynamics,the longitudinal dynamics,and nonlinear constraints including the speed and steering angles limits during the path-tracking *** achieve the obstacle avoidance ability of control accuracy,an independent path re-planning controller is proposed based on ROS(Robot Operating System)nonlinear model prediction in this *** the design process,the obstacle avoidance function and an objective function are *** on these functions,the obstacle avoidance maneuvering performance is transformed into a nonlinear quadratic optimization problem with vehicle dynamic ***,the tractor dynamics maneuvering performance can be effectively adjusted through the proposed objective *** validate the proposed algorithm,a ROS based tractor dynamics model and the SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)are established for numerical simulations under different *** maximum obstacle avoidance deviation in the simulation is 0.242 m at 10 m/s,and 0.416 m at 30 m/*** front-wheel rotation angle and lateral velocity are within the constraint range during the whole tracking *** numerical results show that the designed controller can achieve the tractor obstacle avoidance ability with good accuracy under different conditions.

关键词： ROS obstacle avoidance nonlinear model prediction agricultural tractor

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Trajectory tracking control of agricultural vehicles based on disturbance test

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2020年第2期13卷 138-145页

作者： Zhengduo Liu Wenxiu Zheng Neng Wang Zhaoqin Lyu wanzhi zhang College of Mechanical and Electronic Engineering Shandong Agricultural UniversityTaian 271018ShandongChina Shandong Provincial Key Laboratory of Horticultural Machinery and Equipment Taian 271018ShandongChina College of Physics and Electronic Science Hunan University of Science and TechnologyXiangtan 411201HunanChina

To improve the trajectory tracking robust stability of agricultural vehicles,a path tracking control method combined with the characteristics of agricultural vehicles and nonlinear model predictive control was *** the proposed method,the path tracking problem can be divided into two problems with speed and steering angle constraints:the trajectory planning problem,and the trajectory tracking optimization ***,the nonlinear kinematics model of the agricultural vehicle was discretized,then the derived model was inferred and regarded as the prediction function plant for the designed ***,the objective function characterizing the tracking performance was put forward based on system variables and control ***,the objective function optimization problem,based on the proposed prediction equation plant,can be regarded as the nonlinear constrained optimization ***’s more,to enhance the robust stability of the system,a real-time feedback and rolling adjustment strategy was adopted to achieve optimal *** validate the theoretical analysis before,the Matlab simulation was performed to investigate the path tracking *** simulation results show that the controller can realize effective trajectory tracking and possesses good robust ***,the corresponding experiments were *** the test vehicle tracked the reference track with a speed of 3 m/s,the maximum lateral deviation was 13.36 cm,and the maximum longitudinal deviation was 34.61 *** the added horizontal deviation disturbance Yr was less than 1.5 m,the controller could adjust the vehicle quickly to make the test car return to the reference track and continue to ***,to better highlight the controller proposed in this paper,a comparison experiment with a linear model predictive controller was *** to the conventional linear model predictive controller,the horizontal off-track distance reduced by 36.8%and

关键词： path tracking nonlinearity controller robustness

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Design and experiment of the side insertion horizontal transplanting device for sweet potato(Ipomoea batatas Lam.)seedlings on mulch film

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2023年第6期16卷 148-157页

作者： wanzhi zhang Qian Zhu Dameng Ge Dehui Zheng Tingting zhang College of Mechanical and Electronic Engineering Shandong Agricultural UniversityTai'an 271018ShandongChina Sinotruk Taian Wuyue Special Vehicle Co. LtdTai'an 271018ShandongChina Taishan Polytechnic Tai'an 271018ShandongChina

Side insertion horizontal transplanting sweet potato seedlings on mulch film is one kind of new planter pattern,which keeps the soil warm and moist restraining the infestation of pests and weeds,realizing dense transplanting and ensuring uniformity of sweet potato ***,a side insertion horizontal transplanting device for sweet potato seedlings on mulch film was designed,including the details and parameters of the reciprocating mechanism and the seedling clamping *** the two mechanisms and the whole device were simulated and the test bench was built for field experiments to detect if this device can meet the agronomic *** simulation results show that the designed device is in accordance with the agronomic requirements of horizontal transplanting,transplanting depth and transplanting length,and is potential for achieving rational close *** lateral length of the designed transplanting device is extended at about 90 mm compared with previous machine,which will promote the number of soil nodules of sweet potato seedlings and the growth of production *** horizontal velocity of the transplanting claw is−17 mm/s when picking the seedling,the horizontal velocity of the transplanting claw 645 mm/s and the vertical velocity 83 mm/s when releasing the *** data could ensure the accuracy requirements of horizontal transplanting *** field experiment results show the expulsion rate of sweet potato seedlings at 1.38%,the qualified rate of transplanting length and depth at 94.17%and 95.11%respectively,the average length and width of the mulch film breaking hole at 44.67 mm and 43.00 mm in *** postures of the actual transplanted seedlings are consistent with the simulation results,meeting the requirements of horizontal transplanting with less damage to the mulch *** designed transplanting device lays a foundation for the development of sweet potato seedlings side transplanting machine.

关键词： sweet potato seedlings Transplanting device mechanism design motion simulation field experiments

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基于声韵母基元的嵌入式中文语音合成系统

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信号处理 2005年第Z1期21卷 216-219页

作者：张皖志陶建华中科院自动化所模式识别国家重点实验室北京100080 中科院自动化所模式识别国家重点实验室北京100080

引入声韵母作为合成系统的基本单元,从根本上提升了音库的可压缩性.采用分类与回归树(CART)结合高层音韵学信息对音库中的声韵母单元进行预分类,并提出了一种改进的ISODATA聚类方法,分别以Mel频标倒谱参数(MFCC)和基频包络作为特征,对... 详细信息

引入声韵母作为合成系统的基本单元,从根本上提升了音库的可压缩性.采用分类与回归树(CART)结合高层音韵学信息对音库中的声韵母单元进行预分类,并提出了一种改进的ISODATA聚类方法,分别以Mel频标倒谱参数(MFCC)和基频包络作为特征,对分类后的声母和韵母进行聚类压缩.系统中引入发音组块作为声谱平滑单元,从而有效地提高了合成结果的音质.听辩实验及统计分析表明,在音库容量大幅压缩的情况下,该系统的合成结果接近于桌面系统.

关键词：嵌入式语音合成声韵母基元 ISODATA聚类协同发音发音组块

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基于改进YOLOv7模型的马铃薯种薯芽眼检测

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农业工程学报 2023年第20期39卷 148-158页

作者：张万枝张弘毅刘树峰曾祥穆桂脂张婷婷山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业装备智能化工程试验室泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

芽眼精准检测是实现马铃薯种薯智能化切块的前提,但由于种薯芽眼区域所占面积小、可提取特征少以及种薯表面背景复杂等问题极易导致芽眼检测精度不高。为实现种薯芽眼精准检测,该研究提出一种基于改进YOLOv7的马铃薯种薯芽眼检测模型。... 详细信息

芽眼精准检测是实现马铃薯种薯智能化切块的前提,但由于种薯芽眼区域所占面积小、可提取特征少以及种薯表面背景复杂等问题极易导致芽眼检测精度不高。为实现种薯芽眼精准检测,该研究提出一种基于改进YOLOv7的马铃薯种薯芽眼检测模型。首先在Backbone部分增加Contextual Transformer自注意力机制,通过赋予芽眼区域与背景区域不同权值大小,提升网络对芽眼的关注度并剔除冗余的背景信息;其次在Head部分利用InceptionNeXt模块替换原ELAN-H模块,减少因网络深度增加而造成芽眼高维特征信息的丢失,更好地进行多尺度融合提升芽眼的检测效果;最后更改边界框损失函数为NWD,降低损失值,加快网络模型的收敛速度。经试验,改进后的YOLOv7网络模型平均准确率均值达到95.40%,较原始模型提高4.2个百分点。与同类目标检测模型Faster-RCNN(ResNet50)、Faster-RCNN(VGG)、SSD、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5n、YOLOX相比,其检测精度分别高出34.09、26.32、27.25、22.88、35.92、17.23和15.70个百分点。在马铃薯种薯自动切块试验台上进行芽眼检测试验,对于表面光洁及表面附有泥土、破损的马铃薯种薯,改进后模型的漏检率分别为4%、11%,检测效果优于其他网络模型。研究结果可为后续马铃薯种薯智能化切块芽眼检测提供技术支持。

关键词：图像处理 YOLOv7 芽眼自注意力机制损失函数马铃薯种薯

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基于ASM局部定位和特征三角形的列车驾驶员头部姿态估计

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铁道学报 2016年第9期38卷 52-58页

作者：赵磊王增才王晓锦张万枝山东大学机械工程学院山东济南250061

提出一种新的基于面部特征三角形机车驾驶员头部姿态估计的方法。首先采用基于Retinex理论的图像增强算法去除光照影响,利用面部眼睛和鼻子区域良好的聚类性,在全局主动形状模型(ASM)对驾驶员脸部定位的基础上,对驾驶员的局部特征(眼睛... 详细信息

提出一种新的基于面部特征三角形机车驾驶员头部姿态估计的方法。首先采用基于Retinex理论的图像增强算法去除光照影响,利用面部眼睛和鼻子区域良好的聚类性,在全局主动形状模型(ASM)对驾驶员脸部定位的基础上,对驾驶员的局部特征(眼睛和鼻子)定位,以适应驾驶员头部姿态的大角度偏转;然后利用已定位眼睛和鼻子作为特征点,建立面部特征三角形,采用自检测方法对驾驶员面部三角形进行初始化,对头部姿态与三角形的关系进行研究;最后推导出头部姿态与面部三角形形状的数学模型。利用试验样本对本文方法进行性能检测,实验表明:在不同的嘴部大小情况下,该方法能够对头部姿态进行较准确估计。

关键词：姿态分析 ASM 图像增强特征定位特征三角形

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气力托勺式马铃薯精量排种器设计

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农业工程学报 2018年第24期34卷 18-28页

作者：侯加林刘威张万枝吕金庆吕钊钦张智龙山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018 东北农业大学工程学院哈尔滨150030

针对勺带式排种器播种前进速度进一步提高的限制以及气吸式排种器播种马铃薯所需功耗较大等问题,设计了一种气力托勺式马铃薯精量排种器。气力托勺式马铃薯精量排种器主要由滚筒、托勺、种箱、空心轴、气压隔板、压缩弹簧、链轮、清种... 详细信息

针对勺带式排种器播种前进速度进一步提高的限制以及气吸式排种器播种马铃薯所需功耗较大等问题,设计了一种气力托勺式马铃薯精量排种器。气力托勺式马铃薯精量排种器主要由滚筒、托勺、种箱、空心轴、气压隔板、压缩弹簧、链轮、清种气管等部件组成。通过理论分析与计算,确定了排种器关键部件参数。为了确定气力托勺式马铃薯精量排种器作业的优化参数,以负压、清种风速、型孔直径、滚筒转速为试验因素,以漏播率、合格率为试验指标,采用Box-Behnken试验设计原理进行了排种器性能试验,得到影响漏播率和合格率的主次顺序为负压、滚筒转速、型孔直径和清种风速。利用数据处理软件Design Expert 8.0.6进行参数优化,以漏播率、合格率为试验指标,得出负压为8.92 kPa,清种风速为32.25 m/s,型孔直径为18.34 mm,滚筒转速为19.92 r/min时,模型预测的漏播率为3.64%,合格率为91.9%。经过试验验证,与优化结果基本一致。论文相关研究可为马铃薯精量播种技术的研究提供参考。

关键词：农业机械农作物设计马铃薯排种器托勺气吸

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广义严格对角占优矩阵的迭代判别方法

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高等学校计算数学学报 2016年第4期38卷 301-312页

作者：张万智徐仲陆全张骁西北工业大学应用数学系

1引言设A=(a;)∈C;,N={1,2,…,n}.记R;（A）= sum |a;| from j≠i （i∈N）,又记N;=N;（A）={i∈N:0R;（A）}.定义1设A=(a;)∈C;,如果|a;|>R;（A）(i∈N),则称A为严格对角占优矩阵.严格对角占优矩阵的集合记为D.如果存在n阶正对角矩阵... 详细信息

1引言设A=(a;)∈C;,N={1,2,…,n}.记R;（A）= sum |a;| from j≠i （i∈N）,又记N;=N;（A）={i∈N:0R;（A）}.定义1设A=(a;)∈C;,如果|a;|>R;（A）(i∈N),则称A为严格对角占优矩阵.严格对角占优矩阵的集合记为D.如果存在n阶正对角矩阵D使得AD∈D,则称A为广义严格对角占优矩阵.广义严格对角占优矩阵的集合记为D.

关键词： generalized strictly diagonally dominant matrices iterative criteria necessary and sufficient condition

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