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线性时变模型预测控制器提高农业车辆导航路径自动跟踪精度

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农业工程学报 2017年第13期33卷 104-111页

作者：张万枝白文静吕钊钦刘正铎黄琛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 山东农业大学信息科学与工程学院泰安271018

为提高农业车辆导航路径自动跟踪精度,提出一种基于线性时变模型预测控制的路径跟踪方法。该方法将农业车辆非线性运动学模型线性化和离散化处理,作为控制器预测方程;建立以系统控制增量为状态量的目标函数,为防止无可行解,引入松弛因子... 详细信息

为提高农业车辆导航路径自动跟踪精度,提出一种基于线性时变模型预测控制的路径跟踪方法。该方法将农业车辆非线性运动学模型线性化和离散化处理,作为控制器预测方程;建立以系统控制增量为状态量的目标函数,为防止无可行解,引入松弛因子;设计系统控制量、控制增量和状态量约束条件,并将目标函数求解转为带约束的二次规划问题;采用内点法进行求解,将求得的控制输入增量第一个元素作用于系统;重复以上过程,实现优化控制。基于Matlab/Simulink平台进行了模型预测控制器设计,并分别进行了导航坐标系下的直线和圆形路径跟踪试验。结果表明,所设计的控制器能够实现直线路径的完全跟踪(误差始终为0);跟踪圆形路径时,1 m/s时的横向平均跟踪误差为7.5 cm,3 m/s时的横向平均跟踪误差为10 cm;整个跟踪过程,前轮转角始终被限定在约束范围内。不同控制器参数下的仿真结果表明,增大预测时域和控制周期能够减小跟踪误差和前轮转角变化幅度,控制时域的变化对控制器路径跟踪响应速度影响较小。同时基于设计的模型预测控制器进行了场地试验。结果表明,试验小车以1m/s的速度跟踪直线路径时,横向最大误差均值为1.622 cm,横向平均误差均值为0.865 cm;跟踪圆形路径时,当行走速度低于1 m/s时,横向最大误差小于10 cm。

关键词：车辆控制机械化导航路径跟踪

乙醇-水分子团簇C_2H_5OH(H_2O)_n(n=1-9)稳定结构的量子化学研究

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物理化学学报 2011年第6期27卷 1361-1371页

作者：韩光占张超高吉刚钱萍山东农业大学化学与材料科学学院山东泰安271018

采用密度泛函理论B3LYP方法,在B3LYP/6-311++G(2d,2p)//B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C2H5OH(H2O)n(n=1-9))的各种性质进行研究,如:优化的几何构型、结构参数、氢键、结合能、平均氢键强度、自然键轨道(NBO)电荷分... 详细信息

采用密度泛函理论B3LYP方法,在B3LYP/6-311++G(2d,2p)//B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C2H5OH(H2O)n(n=1-9))的各种性质进行研究,如:优化的几何构型、结构参数、氢键、结合能、平均氢键强度、自然键轨道(NBO)电荷分布、团簇的生长规律等.结果表明,从二维(2-D)环状结构到三维(3-D)笼状结构的过渡出现在n=5的乙醇-水分子团簇中.此外,利用团簇结合能的二阶差分、形成能、能隙等性质,发现在n=6时乙醇-水分子团簇的最低能量结构稳定性较好,可能为幻数结构.最后,为了进一步探讨氢键本质,将C2H5OH(H2O)n(n=2-9)最低能量结构的各种性质与纯水分子团簇(H2O)n(n=3-10)比较,结果表明前者与后者中的水分子之间氢键相似.

关键词：密度泛函理论乙醇-水分子团簇氢键幻数

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山东低山丘陵土地整治区耕地生态价值评价

农业工程学报 2013年第A1期29卷 244-250页

作者：王瑷玲刘文鹏纪广韦李英山东农业大学资源与环境学院泰安271018 山东农业大学资源与环境学院土肥资源高效利用国家工程实验室泰安271018 山东省莱芜市国土资源局莱芜271100

耕地具有重要的生态价值,但难以定量评价。低山丘陵是中国土地整治的重要区域,整治前后耕地生态价值发生变化。该文以山东省莱芜市里辛土地整治项目为例,基于生态服务价值评价理论,采用替代法、市场定价法等方法,探讨了低山丘陵土地整... 详细信息

耕地具有重要的生态价值,但难以定量评价。低山丘陵是中国土地整治的重要区域,整治前后耕地生态价值发生变化。该文以山东省莱芜市里辛土地整治项目为例,基于生态服务价值评价理论,采用替代法、市场定价法等方法,探讨了低山丘陵土地整治区耕地生态价值评价方法及整理前后耕地生态价值变化。结果表明,研究区耕地气体调节、营养循环、水源涵养和土壤保持4种生态服务功能的整理前后总价值分别为428.61和774.90万元,耕地具有较高的生态价值,其中气体调节价值最大。整理后耕地生态价值比整理前增加346.29万元,增值率80.79%,土地整理生态效益显著,其中气体调节价值增加最多。该研究方法对耕地生态价值定量评价有借鉴意义,评价结果可为莱芜市里辛土地整理绩效评价提供科学依据。

关键词：土地利用整治规划耕地生态价值评价

基于模糊识别的苹果花期冠层钾素含量高光谱估测

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光谱学与光谱分析 2013年第4期33卷 1023-1027页

作者：朱西存姜远茂赵庚星王凌李希灿山东农业大学资源与环境学院山东泰安271018 山东农业大学园艺科学与工程学院山东泰安271018 山东农业大学农业生态与环境重点实验室山东泰安271018 山东农业大学信息科学与工程学院山东泰安271018

依据2008年和2009年2年在栖霞试验区利用地物光谱仪ASD FieldSpec3测定的苹果花期冠层高光谱和实验室内测定的钾素含量数据,以冠层高光谱反射率及其11变换形式与钾素含量分别进行相关分析,以相关系数最大者为自变量,采用模糊识别算法,... 详细信息

依据2008年和2009年2年在栖霞试验区利用地物光谱仪ASD FieldSpec3测定的苹果花期冠层高光谱和实验室内测定的钾素含量数据,以冠层高光谱反射率及其11变换形式与钾素含量分别进行相关分析,以相关系数最大者为自变量,采用模糊识别算法,建立钾素含量估测模型;以2008年的检验样本对模型进行检验,并利用2009的独立试验数据对模型进行验证。结果表明,原始光谱反射率(R)及其倒数(1/R)、对数(lgR)、平方根(R1/2)与钾素含量的相关性较差,但它们的一阶微分和二阶微分与钾素含量之间的相关性明显增强;建立的钾素含量估测模型^y=11.344 5h+1.309 7的相关系数r为0.985 1,总均方根差RMSE为0.355 7,F统计量为3 085.6;24个检验样本实测值与估测值的平均相对误差为9.8%,估测精度为90.2%;2009年试验验证精度达到了83.3%。表明模型用于苹果花期冠层钾素含量的估测具有较高的稳定性,模型精度能满足生产上对苹果钾素含量估测的要求。

关键词：模糊识别苹果花期冠层高光谱钾素含量估测

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嫁接对铜胁迫下黄瓜幼苗根系多胺代谢的影响

应用生态学报 2010年第8期21卷 2051-2056页

作者：张自坤刘世琦刘素慧张宇陈昆黄治军山东农业大学园艺科学与工程学院山东泰安271018 作物生物学国家重点实验室山东泰安271018 农业部园艺作物生物学重点实验室山东泰安271018

采用营养液栽培法,研究了嫁接(以黑籽南瓜为砧木)对铜胁迫下黄瓜幼苗根系活力及多胺代谢的影响.结果表明:铜胁迫下黄瓜幼苗根系活力下降,电解质渗漏率升高,而嫁接苗的变化幅度显著小于黄瓜自根苗;铜胁迫下黄瓜嫁接植株根系中除游离态腐... 详细信息

采用营养液栽培法,研究了嫁接(以黑籽南瓜为砧木)对铜胁迫下黄瓜幼苗根系活力及多胺代谢的影响.结果表明:铜胁迫下黄瓜幼苗根系活力下降,电解质渗漏率升高,而嫁接苗的变化幅度显著小于黄瓜自根苗;铜胁迫下黄瓜嫁接植株根系中除游离态腐胺(Put)含量显著低于自根苗外,结合态和束缚态Put、3种形态亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量均显著高于自根苗,嫁接苗根系中游离态Put含量及腐胺/多胺(Put/PAs)显著低于自根苗;铜胁迫下,嫁接苗根系精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷蛋氨酸脱羧酶(SAMDC)活性高于自根苗,而二胺氧化酶(DAO)和多胺氧化酶(PAO)活性显著低于自根苗.表明嫁接黄瓜幼苗根系PAs的合成增加,降解减少,使PAs含量维持在较高水平,从而提高了黄瓜幼苗抗铜胁迫能力.

关键词：嫁接铜胁迫黑籽南瓜多胺代谢

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棉花秸秆双支撑切割性能试验

农业工程学报 2015年第16期31卷 37-45页

作者：宋占华宋华鲁耿爱军李玉道闫银发李法德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

针对现有往复式切割器切割收获棉花秸秆过程中存在切割质量差与切割刀片易损坏等问题,该文利用自制的棉花秸秆切割试验台和高速摄影系统,以棉秆单位直径最大切割力和单位面积切割功为目标值,对平均切割速度、切割倾角和切割速比等影响... 详细信息

针对现有往复式切割器切割收获棉花秸秆过程中存在切割质量差与切割刀片易损坏等问题,该文利用自制的棉花秸秆切割试验台和高速摄影系统,以棉秆单位直径最大切割力和单位面积切割功为目标值,对平均切割速度、切割倾角和切割速比等影响因素进行了棉秆往复式双支撑切割条件下的单因素试验、中心组合试验和验证试验。利用响应面法对中心组合试验数据进行了处理,建立了目标值与各影响因素之间的回归模型,优化了往复式双支撑切割器切割棉花秸秆时的工作参数。试验结果表明,平均切割速度和切割倾角对棉花秸秆单位直径最大切割力和单位面积切割功的影响显著（P〈0.01）,切割速比影响不显著（P〉0.05）,但切割速比对棉秆切割截面的质量具有重要影响;当切割速比为1.25和1.5时棉秆一次切断率为85%,比切割速比为1、1.75和2时高出10%~15%,割茬高度比切割速比为1、1.75和2时低10~30 mm;利用往复式双支撑切割器切割棉花秸秆时的工作参数的最佳组合是：平均切割速度为0.9 m/s、切割倾角为12.7°、切割速比在1.25~1.5之间,该条件下的棉秆切割性能目标值的平均实测值与预测值的误差均小于7%,表明棉花秸秆往复式双支撑切割器工作参数的优化结果可靠。该研究为高效、低耗的棉花秸秆切割收获机械装备及其切割器的研制和使用提供参考。

关键词：机械化农作物优化棉花秸秆切割性能响应面法切割器

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棉花秸秆往复式切割器动刀片优化设计

农业工程学报 2016年第6期32卷 42-49页

作者：宋占华宋华鲁闫银发李玉道高天浩李法德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 农业生产机械装备国家工程实验室分实验室泰安271018

针对标准型往复式切割器切割棉秆过程中动刀片磨损严重以及易出现棉花秸秆被动刀片前桥向前推倒、劈裂等问题,该文在分析往复式切割器切割图的基础上,提出了切割有效率的概念,并以切割有效率为研究目标,采用仿真技术和响应面法,研究了... 详细信息

针对标准型往复式切割器切割棉秆过程中动刀片磨损严重以及易出现棉花秸秆被动刀片前桥向前推倒、劈裂等问题,该文在分析往复式切割器切割图的基础上,提出了切割有效率的概念,并以切割有效率为研究目标,采用仿真技术和响应面法,研究了动刀片的结构参数(动刀片宽度、刀刃高度、前桥宽度)对切割有效率的影响,同时利用高速摄像系统观察分析了动刀片前桥形状对棉秆切割质量的影响;通过响应面分析,优化了动刀片的结构参数,建立了目标值与各影响因素之间的回归模型,并对模型进行了验证;通过高速摄像技术优化了动刀片前桥的形状,提高了棉秆切割质量。试验结果表明,动刀片宽度、刀刃高度、前桥宽度以及两两之间的交互作用对切割有效率都具有显著影响,动刀片前桥形状对棉秆切割质量有重要影响。优化设计的动刀片的结构参数是:动刀片宽度为90 mm、刀刃高度为52 mm、前桥宽度为15 mm、前桥形状为圆弧型,此时的切割有效率为96.148 2%。利用优化设计的动刀片,在棉花秸秆切割试验台上进行了棉秆切割试验,试验结果表明,新型动刀片的棉花秸秆割茬高度的平均值比标准型动刀片割茬高度的平均值低5.9 mm,棉花秸秆单位面积切割功的平均值降低了6.1%,棉花秸秆割茬截面平整率提高了12%。研究结果可为高效、低耗的棉花秸秆往复式切割器的设计提供参考。

关键词：机械化切割设备优化棉花秸秆动刀片响应面法往复式切割器优化设计

狐源犬瘟热病毒H基因和F基因的克隆与序列分析

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兽类学报 2008年第3期28卷 311-315页

作者：吕品胡传伟杨笃宝谢之景山东农业大学动物科技学院泰安271018 辽宁出入境检验检疫局技术中心大连116001

根据GenBank发表的犬瘟热病毒(CDV)核酸序列[CDV5804(AY386315)、CDV01-2689(AY649446)、CDV A75-17(AF164967)、CDV 00-2601(AY443350)、CDV 98-2645(AY445077)、CDV 98-2654(AY466011)和CDV Onderstepoort(AF378705)],分别设计合成扩增CDVH基因和F基因的引物。采用RT-PCR技术扩增狐源CDV泰安株(CDV-FOX-TA)H基因和F基因,分别将H基因与F基因克隆进pMD18-T载体,进行序列分析。结果表明,CDV-FOX-TA株H基因有1个ORF,全长1824bp,编码607个氨基酸,与CDV Onderstpeort、CDV Convac的同源性分别为89.2%和90.6%,与CDV A75-17的同源性为98.6%,与CDV LP的同源性为98.7%。CDV-FOX-TA F基因有1个ORF,全长1889bp,编码662个氨基酸,CDV F蛋白信号肽区域易发生突变,但F0蛋白裂解点(RRQRR)、13个半胱氨酸残基、4个潜在的天冬氨酰糖基化位点和2个疏水区都高度保守。CDV H基因和F基因系统发生分析表明,CDV-FOX-TA与CDV A75-17和CDV LP亲源关系较为密切。

关键词：狐狸犬瘟热病毒 H基因 F基因

基于景观结构的城乡结合部生态风险分析——以泰安市岱岳区为例

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应用生态学报 2013年第3期24卷 705-712页

作者：石浩朋于开芹冯永军山东农业大学资源与环境学院/土肥资源高效利用国家工程实验室山东泰安271018

以2000、2005和2010年的遥感数据为基础,对泰安市岱岳区土地利用类型和景观格局变化进行分析,构建生态风险指数,对研究区域的生态风险指数进行重采样和空间差值,并分析了城乡结合部区域生态风险的时空变化规律.结果表明:2000—2010年,... 详细信息

以2000、2005和2010年的遥感数据为基础,对泰安市岱岳区土地利用类型和景观格局变化进行分析,构建生态风险指数,对研究区域的生态风险指数进行重采样和空间差值,并分析了城乡结合部区域生态风险的时空变化规律.结果表明:2000—2010年,研究区土地利用类型的主要转移方向是自然景观向人工景观转移;耕地、园地、林地的人为干扰强度较大,水域的人为干扰较小;耕地和水域的生态损失度指数有所下降,其他土地利用类型基本上呈上升趋势;2000和2010年,研究区各生态风险小区的生态风险值分布较分散,2005年最集中,2000—2005年,各生态风险小区的生态风险值以增加为主,2005—2010年则以降低为主;2000—2010年,研究区生态风险指数等级以中等程度为主,生态风险指数在空间分布上表现出明显的空间差异,大体上以林地为中心向周围区域呈扩散状递增;研究区域风险等级以中风险区和较高风险区为主,较低风险区面积动态变化明显,最低风险区和最高风险区的面积变化不大.

关键词：土地利用覆被变化景观结构生态风险城乡结合部