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手持式近红外光谱仪测定梨三种品质指标通用模型建模方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 406-412页

作者：毛欣然夏静静徐惟馨韦芸陈玥瑶陈月飞闵顺耕熊艳梅中国农业大学理学院北京100193

梨是生活中非常常见的水果,梨的糖度、酸度(pH)、硬度是评价梨品质的重要指标。近红外光谱技术因快速、无损和高效等优点,广泛应用于检测水果品质指标。手持式近红外光谱仪可以应用于现场无损检测梨品质,梨的大小不同会对梨的光谱和建... 详细信息

梨是生活中非常常见的水果,梨的糖度、酸度(pH)、硬度是评价梨品质的重要指标。近红外光谱技术因快速、无损和高效等优点,广泛应用于检测水果品质指标。手持式近红外光谱仪可以应用于现场无损检测梨品质,梨的大小不同会对梨的光谱和建模产生一定影响。因此,采集大小不同的5个品种梨果(雪梨、红香酥、蜜梨、红肖梨、酸梨)的近红外光谱,最大的雪梨平均赤道周长27.64 cm,重量为362.84 g,最小的蜜梨平均赤道周长18.35 cm,重量为112.67 g,共197个样品。光谱范围为900~1700 cm^(-1),并在梨的赤道上选取三个点测量梨果的可溶性固形物、酸度(pH)与硬度三个化学指标。采集光谱发现,小梨吸光度较大,而大梨吸光度较小。采用三点平均光谱代表样品光谱和一阶导预处理,改善了光谱的一致性,解决了样品不均匀性、不同梨大小不同等因素的影响。线性回归模型PLS可溶性固形物、酸度(pH)和硬度的校正集决定系数依次为0.7394、0.9335、0.8866,预测集决定系数依次为0.7559、0.8734、0.7874,校正集RMSEC依次为0.5504、0.1941、0.5181。预测集RMSEP依次为0.6564、0.2420、0.6692。非线性回归LSSVM模型可溶性固形物、酸度(pH)和硬度的校正集决定系数依次为0.9763、0.9999、0.9960,预测集决定系数依次为0.9234、0.9777、0.9394,校正集RMSEC依次为0.1949、0.0033、0.0894。预测集RMSEP依次为0.3169、0.1089、0.3613。对比线性算法和非线性算法,LS-SVM建模效果明显优于PLS,LS-SVM算法适用于更多的品种、更宽的品质指标范围的样品预测,模型的准确度和稳定性有了显著提高,可以建立不同品种大小的梨的通用模型。手持式近红外光谱仪可用于梨果的糖度、硬度和pH值的快速无损高效检测,并摆脱了实验室的限制,可以实现现场快速检测。

关键词：手持式近红外仪梨偏最小二乘法最小二乘支持向量机

2000—2020年中国青饲料播种面积及其供需驱动因素的时空格局

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地理学报 2024年第7期79卷 1804-1823页

作者：杨彤赵雯莉董金玮李愈哲李之超王洁齐雯丽毕健张戈丽中国农业大学土地科学与技术学院北京100093 中国农业大学生物学院北京100093 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国农业大学草业科学与技术学院北京100093 兰州大学资源环境学院兰州730000

高产、优质的青饲料对于国家畜牧业发展和食物供给至关重要。然而,当前对于青饲料播种面积时空变化格局及其阶段性特征、区域差异以及影响因素等尚未清楚。本文基于省级面板数据分析了2000—2020年青饲料种植的时空格局变化,结合MODIS-... 详细信息

高产、优质的青饲料对于国家畜牧业发展和食物供给至关重要。然而,当前对于青饲料播种面积时空变化格局及其阶段性特征、区域差异以及影响因素等尚未清楚。本文基于省级面板数据分析了2000—2020年青饲料种植的时空格局变化,结合MODIS-NPP产品和统计数据,揭示了饲料供给与需求对青饲料播种面积的影响。结果表明:①2020年中国青饲料播种面积为2199×10^(3)hm^(2),仅占农作物播种面积的1.3%,其中牧业地区占全国的59%。②2000年以来青饲料播种面积经历了快速增长(2000—2003年,464.2×10^(3)hm^(2)/a)、快速下降(2004—2009年,-399×10^(3)hm^(2)/a)和缓慢增长(2010—2020年,64.3×10^(3)hm^(2)/a)3个时期。牧业地区主导了全国青饲料播种面积的变化。③饲料供需因素最多可以解释92%的青饲料播种面积变化。其中,饲料需求每增加1万t,青饲料播种面积最高增加900 hm^(2)。秸秆草饲料产量与青饲料互为补充,以负效应为主(偏回归系数介于-1.2~-0.5之间)。天然草饲料产量则对青饲料播种面积变化影响较小。此外,生态工程和农业政策等因素通过调控奶业、草牧业和种植业对青饲料播种面积的变化有重要影响。本文结果可为制定粮食安全、生态环境保护和作物结构调整等相关政策措施提供科学支持。

关键词：青饲料时空格局播种面积饲料供需中国

高新技术在天然产物及其健康食品加工中的应用

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食品科学 2024年第5期45卷 335-344页

作者：朱吟非康淞皓刘星宇彭郁李茉倪元颖温馨中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083 中国农业大学工学院北京100083

健康食品是一类相较于普通食品有额外健康益处的食品。近年来,随着健康食品产业蓬勃发展,健康食品已逐渐走进群众视野,成为行业热点。天然产物是一类生物活性化合物,在健康食品中扮演着重要的角色,而加工是健康食品产业发展中至关重要... 详细信息

健康食品是一类相较于普通食品有额外健康益处的食品。近年来,随着健康食品产业蓬勃发展,健康食品已逐渐走进群众视野,成为行业热点。天然产物是一类生物活性化合物,在健康食品中扮演着重要的角色,而加工是健康食品产业发展中至关重要的部分,健康食品的研发离不开日新月异的食品加工技术。基于此,本文对健康食品的高新加工技术进行综述,综合比较和分析健康食品在天然产物生产、活性成分保护、成分改性、保鲜灭菌、产品设计等加工步骤中所应用的高新技术,并对未来应用高新技术研发健康食品的发展与需求进行展望。

关键词：高新技术健康食品天然产物活性保护改性保鲜

邻亚甲醌与硫叶立德反应合成2,3-二取代苯并二氢呋喃化合物

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有机化学 2024年第1期44卷 195-203页

作者：李梦竹孟博莹兰文捷傅滨中国农业大学理学院北京100193

发展了一种简便有效的通过邻甲亚醌与硫叶立德反应合成苯并二氢呋喃化合物的方法.在二氯甲烷中和二异丙基乙基胺存在下,反应能够在室温下1 h内完成,以良好至优秀的收率得到反式-2,3-二取代二氢苯并呋喃产物.反应能够扩大到克级规模,产... 详细信息

发展了一种简便有效的通过邻甲亚醌与硫叶立德反应合成苯并二氢呋喃化合物的方法.在二氯甲烷中和二异丙基乙基胺存在下,反应能够在室温下1 h内完成,以良好至优秀的收率得到反式-2,3-二取代二氢苯并呋喃产物.反应能够扩大到克级规模,产物能够转化为潜在生物活性的苯并呋喃衍生物,并推测了可能的反应机理.

关键词：苯并二氢呋喃邻亚甲醌硫叶立德 [4+1]环加成碱催化

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基于改进综合因素法的农业机械可靠性分配

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1493-1500页

作者：陈超戴孟初周乐梁云东中国农业大学工学院北京100083

现有可靠性分配方法在农机领域应用较少,为更好地满足农机可靠性分配需求,提出了一种基于改进综合因素法(IFM)的农业机械可靠性分配方法。该方法针对农机特点综合考虑了包含子系统危害度A_(1)、改进潜力A_(2)、复杂度A_(3)、维修性A_(4... 详细信息

现有可靠性分配方法在农机领域应用较少,为更好地满足农机可靠性分配需求,提出了一种基于改进综合因素法(IFM)的农业机械可靠性分配方法。该方法针对农机特点综合考虑了包含子系统危害度A_(1)、改进潜力A_(2)、复杂度A_(3)、维修性A_(4)、环境条件A_(5)和技术水平A_(6)在内的6种影响因素,并形成子系统故障率分配的权重因子,实现了将指定的系统整体可靠性目标分配至子系统层级。针对新研发产品,给出了各影响因素取值的评价参考标准,可通过故障模式影响及危害性分析(FMECA)结合专家评分定量计算。以2BMQF-6/12免耕播种机为例,应用改进IFM对其进行可靠性分配,并与IFM及FOO、Kim、Yadav方法进行比对,验证了本文所提出方法的可行性。本文方法分配结果合理、流程完善、考虑因素相对全面,可为农机可靠性分配提供参考,为农机产品可靠性设计提供依据。

关键词：农业机械可靠性分配综合因素法设计阶段

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复杂地形下仿生轮腿式机器人位姿控制研究

农业机械学报 2024年第6期55卷 380-391,403页

作者：张庆潘烤鑫王振宇黄韶炯尤泳王德成中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学草业机械装备研究中心北京100083

丘陵山地地势复杂、地形多变,农机装备作业环境以倾斜角度较大的斜坡为主,传统农机装备在丘陵山区复杂地形下作业时效率低、稳定性差,甚至会出现侧倾、翻车等现象。本文从仿生机械设计角度出发,提出一种在丘陵山地复杂地形下能够自主实... 详细信息

丘陵山地地势复杂、地形多变,农机装备作业环境以倾斜角度较大的斜坡为主,传统农机装备在丘陵山区复杂地形下作业时效率低、稳定性差,甚至会出现侧倾、翻车等现象。本文从仿生机械设计角度出发,提出一种在丘陵山地复杂地形下能够自主实现位姿调平控制的轮腿式机器人平台,提升复杂地形下的作业稳定性和安全性。以昆虫后足为仿生机械设计对象,并结合多连杆机构原理,完成新型变行程轮腿机构及机器人平台的整体架构设计。采用D-H参数法分析了轮腿机构运动学特性,结果显示轮腿式机器人离地间隙最大调整量为574mm,具备较强的越障能力。在空间坐标系上定义轮腿式机器人空间姿态参数,推导得到机身姿态角与轮腿伸缩量之间的空间姿态模型,并设计了基于NSGA-Ⅱ的机身空间姿态逆解算法。基于空间姿态逆解算法构建了轮腿式机器人全向位姿调平位姿控制系统,包含机身调平控制器、“虚腿”补偿控制器和质心高度控制器,在复杂地形下行驶时能够控制轮腿式机器人俯仰角、侧倾角、接地力、质心高度等空间姿态参数,然后通过搭建的轮腿式机器人ADAMS-Matlab联合仿真模型完成了位姿控制系统算法仿真验证。在机器人样机上开展了离地间隙自动调整和机身全向位姿调平试验,试验结果表明,试验样机离地间隙最大调整量为574mm,同时在复杂地形下能够实现机身位姿全向自动调平,调平平均时间约为1.2s,调平平均误差为0.8°,位姿控制响应速度与调平精度能够满足实际工作要求。

关键词：轮腿式机器人复杂地形仿生位姿控制样机试验

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基于改进遗传算法的湿式离合器压力自适应控制

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吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 852-864页

作者：张延安杜岳峰孟青峰栗晓宇刘磊朱忠祥中国农业大学工学院北京100083

以提升拖拉机动力换挡变速箱(PST)湿式离合器压力控制准确性为目标,提出了一种基于改进遗传算法的湿式离合器压力无模型自适应控制方法。首先,分析并建立了湿式离合器液压系统数学模型,基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(PFDL-MF... 详细信息

以提升拖拉机动力换挡变速箱(PST)湿式离合器压力控制准确性为目标,提出了一种基于改进遗传算法的湿式离合器压力无模型自适应控制方法。首先,分析并建立了湿式离合器液压系统数学模型,基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(PFDL-MFAC)算法构建了离合器压力控制器。然后,引入变比例精英保留策略、K-均值聚类算法和灾变策略改进遗传算法,提出了基于灵敏度分析和改进遗传算法的PFDL-MFAC控制器参数整定方法。最后,开展了基于拖拉机自动变速箱控制单元(TCU)硬件在环试验平台的离合器压力控制试验。结果表明:改进遗传算法的收敛速度和优化精度更好;与PID控制相比,PFDL-MFAC的离合器压力响应速度更快、鲁棒性更好,满足拖拉机湿式离合器压力控制要求;同时,基于本文算法的变速箱换挡品质更优,研究成果可为动力换挡拖拉机换挡品质的提升提供基础。

关键词：农业工程拖拉机湿式离合器无模型自适应控制遗传算法

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葡萄园有机肥链式反转开沟施肥机研制与试验

农业工程学报 2024年第16期40卷 12-23页

作者：谭好超马帅沈聪聪马俊龙周慧能徐丽明中国农业大学工学院北京100083

针对葡萄园有机肥施用深度浅,施肥不均匀等问题,该研究设计了一种链式反转开沟施肥机。该机采用先切后抛的形式,实现开沟施肥回填一体化作业,开沟深度为600 mm,通过理论分析确定了影响切土角的关键参数,构建了正置和侧置式两种施肥模式... 详细信息

针对葡萄园有机肥施用深度浅,施肥不均匀等问题,该研究设计了一种链式反转开沟施肥机。该机采用先切后抛的形式,实现开沟施肥回填一体化作业,开沟深度为600 mm,通过理论分析确定了影响切土角的关键参数,构建了正置和侧置式两种施肥模式的仿真模型,并分析了两种模式的排肥规律。通过单因素试验,分析了刮板高度、角度和间距对法向接触力和变异系数的影响,并优选了刮板高度、角度和间距,分别为20 mm,90°和180 mm。田间试验表明,排肥变异系数为8.34%,与仿真结果的误差为2.32个百分点,排肥量为0.8~6 kg/m;两次试验的开沟深度稳定性系数分别为93.57%和92.58%,开沟宽度一致性系数分别为96.16%和95.04%,满足农艺要求。研究结果可为其他果园施肥机设计提供理论参考。

关键词：有机肥葡萄果园施肥反转刮板开沟刀

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新型无损检测技术在番茄品质检测中的研究与应用进展

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食品科学 2024年第1期45卷 289-300页

作者：韩子馨张丽丽张博邹方磊尚楠中国农业大学工学院北京100083

番茄是我国种植面积最广的蔬菜之一,受到广大消费者的青睐。近年来,随着人们对健康饮食需求的逐步提升,番茄的品质愈发受到关注。番茄形状较为规则,但不同品种间的大小、果型、颜色差异较大,蕴含的营养成分种类繁多、化学结构复杂,导致... 详细信息

番茄是我国种植面积最广的蔬菜之一,受到广大消费者的青睐。近年来,随着人们对健康饮食需求的逐步提升,番茄的品质愈发受到关注。番茄形状较为规则,但不同品种间的大小、果型、颜色差异较大,蕴含的营养成分种类繁多、化学结构复杂,导致其品质检测存在一定难度。传统番茄品质检测方法大多存在主观性强、破坏性强、耗时费力的缺点,难以满足大规模品质检测的需求。近年来,随着各类无损检测技术的发展,机器学习、多光谱技术、电子鼻/电子舌等新型检测方法也已逐步应用于番茄品质的快速、无损检测中。本文在传统番茄品质检测技术的基础上,重点总结了基于图像识别的人工智能、电子鼻技术和光谱技术在番茄无损检测方面的发展与应用,为番茄品质检测的研究与发展提供参考。

关键词：番茄品质检测可见-近红外光谱高光谱成像拉曼光谱电子鼻机器视觉