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基于ASRCKF地面附着系数估计的分布式电动拖拉机防滑控制研究

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南京农业大学学报 2024年

作者：王云飞鲁植雄邓晓亭南京农业大学工学院

[目的]本研究旨在对分布式电动拖拉机工作的地面附着系数估计情况下，将电动拖拉机驱动轮滑转率进行控制在最优滑转率范围内。[方法]以自主研发的分布式电动拖拉机为研究对象，提出自适应平方根容积卡尔曼滤波（ASRCKF）算法对拖拉机不... 详细信息

[目的]本研究旨在对分布式电动拖拉机工作的地面附着系数估计情况下，将电动拖拉机驱动轮滑转率进行控制在最优滑转率范围内。[方法]以自主研发的分布式电动拖拉机为研究对象，提出自适应平方根容积卡尔曼滤波（ASRCKF）算法对拖拉机不同工作地面进行附着系数估计，根据估计结果与地面附着系数-滑转率曲线，确定当前地面最优滑转率，设计基于饱和函数的滑模控制器，将各驱动轮滑转率控制在最优滑转率范围。为验证所设计的控制策略有效性，建立了基于MATLAB/SIMULINK的仿真平台进行仿真分析，以自主研发的分布式电动拖拉机平台进行实车试验分析。[结果] 试验结果表明，所提出的控制策略可以准确估计不同地面下地面附着系数，将驱动轮滑转率控制在最优滑转率范围内；在均一地面附着系数下，各车轮附着系数估计平均绝对误差分别为0.0506、0.0586、0.0586、0.0506，平均滑转率分别为0.145、0.113、0.120、0.119；在对开地面，各车轮附着系数估计平均绝对误差分别为0.0618、0.0421、0.0535、0.0424。[结论] 本文所提出的ASRCKF算法可以对地面附着系数进行准确的估计，设计的滑模控制可以将驱动轮滑转率控制在最优滑转率范围内，研究结果对提高拖拉机的作业稳定性重要的指导意义。

关键词：分布式电动拖拉机 ASRCKF算法附着系数防滑控制试验

基于RANSAC拟合点云去噪的苹果采摘位姿构建方法

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农业机械学报 2024年第10期 72-81页

作者：江自真周俊韩宏琪王运东南京农业大学工学院

针对果园环境下果实重叠和光照等因素带入的难滤除点云噪声，导致借助点云构建的采摘位姿精度低的问题，本文提出了一种基于随机采样一致性(Random sample consensus, RANSAC)拟合点云去噪的采摘位姿构建方法。该方法通过RANSAC拟合算... 详细信息

针对果园环境下果实重叠和光照等因素带入的难滤除点云噪声，导致借助点云构建的采摘位姿精度低的问题，本文提出了一种基于随机采样一致性(Random sample consensus, RANSAC)拟合点云去噪的采摘位姿构建方法。该方法通过RANSAC拟合算法从预处理后的果实点云中检测出多个潜在的球体，并以与点云采集设备垂直距离最短的球体球心作为目标果实的基准设置距离阈值，以便进一步滤除目标果实点云中难滤除的点云噪声，提高目标果实的位姿构建精度。在此基础上，利用最小二乘法对去噪后的点云进行球拟合得到球心坐标，并作为目标果实的采摘位置，然后结合实例分割算法获取的二值化掩膜图像质心三维坐标，构造接近向量作为采摘姿态，完成采摘位姿的构建。重叠果实点云去噪试验表明，本文方法能够有效滤除目标果实中难滤除的点云噪声；位姿构建评估试验结果显示，在室外仿果园环境下采用提出的位姿构建方法，果实定位精度达到15.0 mm,相较于直接使用RANSAC拟合球的定位方法，定位精度最大提高28.1%,位置构建稳定性提高76.0%;果园采摘对比试验表明，采用提出的位姿构建方法定位成功率达到70.2%,相较于现有同类方法，定位成功率提高23.4%,采摘成功率提高38.4%。本文提出的方法可为复杂果园环境下的果实位姿准确构建提供参考。

关键词：苹果采摘机器人果实定位姿态构建点云去噪

淀粉/PBAT可降解地膜在不同环境下老化性能对比

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复合材料学报 2024年第10期 5575-5583页

作者：林军李晓萱柴喜存何春霞南京农业大学工学院

为研制全生物降解地膜以减少传统塑料地膜的污染，以热塑性淀粉（TPS）和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）为原料，制备了两种原料配比的生物降解地膜TPS/PBAT-A和TPS/PBAT-B，研究其在热老化（60℃、80℃、100℃）和多因素老化（... 详细信息

为研制全生物降解地膜以减少传统塑料地膜的污染，以热塑性淀粉（TPS）和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）为原料，制备了两种原料配比的生物降解地膜TPS/PBAT-A和TPS/PBAT-B，研究其在热老化（60℃、80℃、100℃）和多因素老化（温度、湿度、光照强度分别为40℃-65%-310 W/m2、60℃-65%-310 W/m2和60℃-65%-648 W/m2）的综合性能。未老化前，两种地膜TPS/PBAT-A和TPS/PBAT-B的拉伸强度分别为16.3 MPa和20.8 MPa，断裂伸长率分别为1 222.7%和564.5%。高温热老化后两种地膜力学性能下降，经100℃热老化后，两种地膜TPS/PBAT-A和TPS/PBAT-B的拉伸强度分别降至11.2 MPa和18.2 MPa;TPS/PBAT-B地膜在热老化后表面缺陷相对较少，其性能保留较好。多因素老化下，光照强度对于两种地膜的力学性能的影响较大，在60℃-65%-310 W/m2和60℃-65%-648 W/m2的对比环境中，两种地膜在24天后拉伸强度分别下降23.0%和22.4%；两种地膜在老化时主要表现为地膜的非结晶区先分解，分子链结构遭到破坏，分子断裂后内部空隙的存在使结合质量下降，表面出现多处孔洞和裂纹。

关键词：淀粉 PBAT 降解地膜不同环境老化性能生物降解

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包络式金丝皇菊采摘机械手设计与试验优化

南京农业大学学报 2024年

作者：王延鑫汪小旵李培艺卢美光杨震宇南京农业大学工学院

[目的]针对传统菊花采收机械作业后菊花留茎长，花丝损伤大等问题，研究设计包络式金丝皇菊采摘机械手。[方法]以金丝皇菊的农艺条件和采摘要求为依据，确定采摘机器人跨垄式的整机架构和主要作业部件结构。对采摘机械臂结构进行选型并... 详细信息

[目的]针对传统菊花采收机械作业后菊花留茎长，花丝损伤大等问题，研究设计包络式金丝皇菊采摘机械手。[方法]以金丝皇菊的农艺条件和采摘要求为依据，确定采摘机器人跨垄式的整机架构和主要作业部件结构。对采摘机械臂结构进行选型并优化。通过对金丝皇菊物料特性测定，设计包络式采摘机械手。并通过对金丝皇菊轮廓进行数学建模和曲线拟合，确定包络部件结构。进一步建立刀具-茎秆切割的力学模型，对茎秆切割机构进行花茎分离作业过程的动力学分析，确定舵机输出转速、割刀刃口倾斜角和刃面切割角为影响作业效果的关键因素，并得出各因素值范围。[结果]制定三因素五水平旋转组合优化试验方案，运用Design-Expert对试验结果进行方差分析和响应面分析，并进行多目标优化得到包络式采摘机械手作业的最优工作参数为舵机输出转速16.98 r·min-1、割刀刃口倾斜角25.91°、刃面切割角21.1°。[结论]通过金丝皇菊采摘试验验证得出在最优工作参数下，采摘成功率为91.37%，花丝损伤率为7.93%，留茎合格率为91.04%。研究结果可为金丝皇菊机械化采收提供技术参考。

关键词：金丝皇菊机械手包络式采摘花茎分离响应面

利用脂溶性硅基载体连续流动液相合成维洛斯肽

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高等学校化学学报 2024年第7期45卷 92-100页

作者：刘豪刘冬梅孙浩田夏超苏贤斌青岛科技大学化工学院青岛266042 南京工业大学化工学院南京210009

提出了一种新型脂溶性硅基载体4,4-二(叔丁基二苯基硅氧基)二苯甲胺(BPPM),可在微反应器中连续流动条件下快速液相合成多肽.所设计的连续流动装置由偶联单元(微通道反应器)、脱保护单元(填充床反应器)和水洗单元(微通道混合器)组成.该... 详细信息

提出了一种新型脂溶性硅基载体4,4-二(叔丁基二苯基硅氧基)二苯甲胺(BPPM),可在微反应器中连续流动条件下快速液相合成多肽.所设计的连续流动装置由偶联单元(微通道反应器)、脱保护单元(填充床反应器)和水洗单元(微通道混合器)组成.该过程中使用绿色溶剂(以乙酸乙酯代替N,N-二甲基甲酰胺)和Cbz保护氨基酸(清洁的脱保护代替哌啶脱Fmoc保护),以环境友好的方式合成了高纯度(粗品>95%)的维洛斯肽,合成效率高(每偶联一个氨基酸<5 min).该研究成果易于工业化放大生产,为大规模绿色高效合成多肽提供了新方案.

关键词：脂溶性硅基载体连续流动液相多肽合成

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基于ADAMS的植物茎秆夹持装置动力学仿真与试验

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农业机械学报 2024年

作者：韩明兴李淼段宏兵徐琨余锴华中农业大学工学院

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题，设计一种植物茎秆柔性夹持装置，夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持，能进行夹持力与夹持行程双调节，更好适应植物茎秆在力学实验、嫁接、茎秆切割试验等领... 详细信息

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题，设计一种植物茎秆柔性夹持装置，夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持，能进行夹持力与夹持行程双调节，更好适应植物茎秆在力学实验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型，进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析，以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析，研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明：装置最大夹持直径为68.8mm，基于所构建夹持装置精准夹持力模型，可平稳调控夹持行程、速度及夹持力；随着弹簧刚度的增加夹持力逐渐变大，夹持稳定性会增加，综合比较发现当弹簧刚度为10N/mm时，可满足装置施加400N切割力时植物茎秆稳定夹持需求，柔性夹持力波动较小，能有效避免损伤植物茎秆。

关键词：植物茎秆柔性夹持装置稳定性分析可调夹持力刚柔耦合仿真 ADAMS

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溶解氧浓度对增氧机增氧性能的影响研究

南京农业大学学报 2024年

作者：刘和来吴野顾家冰刘玉涛丁为民赵三琴南京农业大学工学院

[目的]增氧机作为提升水体溶解氧含量的关键设备，在水产养殖领域具有举足轻重的地位，然而，在增氧过程中，溶解氧浓度的变化如何影响增氧机的增氧性能，至今仍是一个尚未明确的问题。[方法]为了深入探讨这一问题，本研究构建了增氧试... 详细信息

[目的]增氧机作为提升水体溶解氧含量的关键设备，在水产养殖领域具有举足轻重的地位，然而，在增氧过程中，溶解氧浓度的变化如何影响增氧机的增氧性能，至今仍是一个尚未明确的问题。[方法]为了深入探讨这一问题，本研究构建了增氧试验平台，选取曝气式、喷泉式、造浪式三种具有代表性的增氧机进行拓扑组合，共组成31种增氧方式，分别在20 ℃水温条件下进行增氧试验，以系统研究初始溶解氧浓度在增氧过程中对增氧机增氧性能的影响。[结果]试验结果表明：在溶解氧浓度增量一定的条件下，随着溶解氧浓度的逐步增加，增氧时长呈现指数增长趋势；当溶解氧浓度低于7 mg·L-1时，氧质量转移系数的变异系数均在8%以内，溶解氧浓度对氧质量转移系数的影响较小。且随着溶解氧浓度增量的增加，计算得到的增氧机增氧能力与标准中的计算结果越接近。当溶解氧浓度增量为6 mg·L-1时，增氧机增氧能力的平均值偏差为0.009 g·h-1，标准差为0.044。[结论]本研究对于提高增氧机增氧效率、及其智能控制参数的确定和优化具有重要价值。

关键词：增氧机溶解氧增氧时长氧质量转移系数增氧能力

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液相剥离法高效制备石墨烯的研究进展

化工进展 2024年第1期43卷 215-231页

作者：李文鹏刘晴杨志荣高展鹏王景涛周鸣亮张金利郑州大学化工学院同济大学土木工程学院天津大学化工学院

石墨烯是一种具有优良物理化学性质的二维纳米材料，广泛应用于电池、催化、传感器、印刷、生物医药等领域。然而，石墨烯及其衍生产品的应用与发展面临着巨大挑战——低成本、高品质、规模化生产。本文综述了液相剥离法高效制备石墨烯... 详细信息

石墨烯是一种具有优良物理化学性质的二维纳米材料，广泛应用于电池、催化、传感器、印刷、生物医药等领域。然而，石墨烯及其衍生产品的应用与发展面临着巨大挑战——低成本、高品质、规模化生产。本文综述了液相剥离法高效制备石墨烯的研究进展，重点探讨了电化学插层法、溶剂插层法、高温膨胀法和微波膨胀法等液相剥离的前处理方法原理以及对石墨烯剥离效果的影响；分析了水基溶剂、有机溶剂和混合溶剂等剥离溶剂的优缺点与选取原则；对比了超声、高剪切和微通道等过程强化设备的剥离原理和优缺点；简述了离心分离的后处理方法以及分离效果；最后对液相剥离法宏量制备石墨烯的发展趋势进行了展望：通过结合人工智能等方法进行多目标优化，开发无残留的功能化插层剂并匹配温和快速的膨胀方法，寻找低毒、低沸点、高分散的溶剂体系，精确调控液相剥离设备作用机理，设计连续化梯级离心设备，实现液相剥离制备石墨烯的连续化、规模化、低成本快速制备。

关键词：石墨烯液相剥离二维纳米材料高剪切微通道高效制备

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大钟拍声的调整实验

应用声学 2024年第3期43卷 552-560页

作者：刘勇君朴锋爱延边大学工学院延吉133002

阐明大钟拍声的发生原理,并用大钟振动拍的理论模型说明拍的特性,从而控制清晰度。在实验钟上附着质量,附着质量位置的不同,能够改变其非对称程度,进一步调整拍频,同时将有限元分析结果与等效圆环理论计算结果进行对比。引入等效圆环理... 详细信息

阐明大钟拍声的发生原理,并用大钟振动拍的理论模型说明拍的特性,从而控制清晰度。在实验钟上附着质量,附着质量位置的不同,能够改变其非对称程度,进一步调整拍频,同时将有限元分析结果与等效圆环理论计算结果进行对比。引入等效圆环理论,通过建立一个理论上带有附加质量的轴对称圆环模型,达到具有和大钟相同的振动特性。根据模型,得到在大钟特定位置附加的质量,以同时调整所需拍的清晰度和周期。在大钟多个位置进行实验,并进行有限元分析,验证了该理论的有效性。

关键词：钟拍现象等效圆环拍频

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