李扬
- 作品数：17 被引量：122H指数：7
- 供职机构：山东农业大学机械与电子工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划山东省农业重大应用技术创新课题更多>>
- 相关领域：农业科学自动化与计算机技术文化科学机械工程更多>>
- 基于RVM的配比变量排肥掺混均匀度离散元仿真及验证被引量：7
- 2019年
- 采用试验测量或现有的间接标定方法很难实现配比变量排肥离散元仿真的参数标定,针对此标定难题,该文提出一种基于肥料掺混均匀度-仿真参数相关向量机模型主动寻优的标定方法。将配比变量离散元排肥过程看作特定的非线性系统,采用相关向量机机器学习方法揭示模型参数与肥料掺混均匀度之间的映射关系,建立回归元模型;基于最优模型参数值对应的肥料掺混均匀度值应与试验值一致,采用建立的元模型结合试验统计结果构建适应度函数;基于约束最优的数学思想建立数学模型,通过最优参数值遗传算法迭代计算,得到最优值。5种排肥转速下(30、40、50、60、70 r/min),排肥器采用碰撞边缘为外凸曲线形的A型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为6.4%,磷肥为4.1%,钾肥为5.9%;标定前氮肥为26.8%,磷肥为28.9%,钾肥为36.1%。采用碰撞边缘为直线形的B型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为5.8%,磷肥为5.6%,钾肥为4.9%;标定前氮肥为21.9%,磷肥为32.5%,钾肥为28.9%;采用碰撞边缘为内凹曲线形的C型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为5.0%,磷肥为3.7%,钾肥为8.7%;标定前氮肥为36.2%,磷肥为31.6%,钾肥为24.4%,该方法能够实现配比变量排肥离散元仿真参数准确有效的标定。
- 苑进辛振波牛子孺李扬刘兴华辛帅王建福汪力衡
- 关键词：离散元方法相关向量机
- 苹果轻微机械损伤高光谱无损检测Stacking集成学习模型构建
- 2023年
- 为了无损伤地检测苹果轻微机械损伤,以我国最为常见的富士苹果为研究对象,利用高光谱成像技术,采集了完好、刚损伤及损伤后1、3、6和24 h的样品光谱信息。采用竞争性自适应重加权算法与连续投影算法分别提取苹果高光谱数据的特征波长,并使用最小噪声分离变换方法对所选特征波长图像进行数据压缩,用以后续研究。采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、光谱角算法(SAM)作为第一层训练器,以逻辑回归算法(Logistic)作为第二层训练器,建立了新的Stacking模型,以提取苹果的轻微损伤区域。通过建立训练集、预测集并与第一层训练器中三个单一算法对比的方式,对其性能进行评估,结果表明:(1)损伤果品的分类检测,Stacking模型对于损伤的样本,检测正确率达到了100%,对于完好样本检测正确率为96.67%,整体检测正确率为99.4%,表明该模型能有效地适用于不同损伤程度的苹果损伤分类检测。(2)损伤区域的检测,Stacking模型与其他三种单一的算法进行对比发现,对于刚出现损伤的果品,支持向量机算法以及光谱角算法的分类精度较差,均低于60%,随机森林算法分类精度相对较好达到了75%以上,而Stacking模型分类精度对损伤和未损伤果品区域的分类精度分别达到了90.2%与92.3%;对于损伤1~6 h的果品,Stacking模型的分类精度对于两种果品区域的分类精度均达到了92%以上,明显优于其他分类模型;对于损伤24 h的果品,4种模型差距不大均具有比较良好的分类效果,均达到97%以上的分类精度,表明Stacking模型能相对准确地提取苹果轻微损伤区域,对高光谱的果品损伤研究具有较高的参考价值。
- 张悦李扬宋月鹏
- 关键词：STACKING苹果机械损伤无损检测
- 扰动下铡草机切碎辊负荷控制器设计与试验
- 2023年
- 为提高铡草机切碎作业的控制性能、作业质量及减小能耗,基于线性预测控制并结合铡草机切碎作业特点建立目标函数,由切碎运动学误差模型推导采样周期以解决控制鲁棒性,切碎动力学模型推导控制时域及预测时域以提高控制响应性,设计了铡草机切碎辊负荷控制器。Simulink仿真表明:经计算和回归优化选出的预测参数组采样周期、预测时域、控制时域为0.8、15、2 s时,其控制精度及鲁棒性最好、作业能力最大、对扰动的响应速度最快、抑制能力最强及能耗(9.27×106J)最小。现场试验结果表明:该优化预测参数组模型控制器,能够对铡草机切碎负荷有效跟踪控制,产品质量符合标准要求,同时实现了铡草机作业能力的提高,使系统控制响应更迅速,生产效率更高和单位作业能耗(1.382×107J)更小。该控制器参数模型建立方法为类属饲草作物收获机控制系统的设计提供了参考。
- 王征任龙龙李扬李扬束钰吴彦强
- 关键词：铡草机控制器
- 大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机设计与试验被引量：8
- 2019年
- 为提高大田施肥精度和水肥利用效率,进一步促进灌溉施肥技术在大田中的应用,设计了大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机并进行样机试验。首先,对一体机的移动式行走架、精量配肥装置和首部枢纽装置进行机械设计。其次,基于作物不同生长期所需水肥量,结合实时测定土壤墒情信息,设计3段式全自动灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态计算方法;建立母液浓度动态调控数学模型,针对不同类型颗粒肥溶解时间差异问题,设计一种含Smith预估器的PID切换控制方法快速稳定母液浓度,并通过Simulink对控制方法进行仿真验证;在此基础上,设计并实现一体机的中央控制系统,集成灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态调控方法,实现全自动灌溉施肥功能和母液浓度精准调控;最后,在大田环境中对试制样机开展灌溉施肥试验,测定注肥口电导率(EC)响应曲线并进行分析,结果表明:EC响应曲线呈3段式变化,表明一体机能够按设计的时间分配模型对大田作物进行全自动作业;施肥阶段EC值平稳,误差波动幅度小,过渡时间短、坡度陡、超调量小,表明针对不同类型的颗粒肥,提出的切换控制方法可以快速稳定母液浓度。
- 刘林李扬李扬苑进郝明
- 关键词：灌溉施肥切换控制
- 基于AMESim的大田水肥一体化微喷灌系统建模与试验研究被引量：11
- 2017年
- 研究大田水肥一体化微喷灌系统喷水性能,针对微喷带沿程喷水均匀性差异问题,采用工程系统仿真软件AMESim对单条微喷带及微喷灌整体系统进行建模仿真,分析典型型号微喷带的管径、孔径及布放坡度对喷水均匀性的影响,以及微喷带分组灌溉的效率问题,结果表明:N63型微喷带沿程压力损失小于N45和N50型微喷带;N45型0.5mm孔径微喷带沿程压力损失小于0.9mm和1.2mm的微喷带;坡度布放时应采取首端高于末端的铺设方式,且布放坡度为12°时沿程喷水均匀性最优;在不超过干管额定压力情况下,N45型微喷带采用7条一组的分组灌溉方式效率最优。此外,特别针对性价比较高的N45型0.5mm孔径微喷带开展了大田微喷灌试验,结果表明N45型0.5mm孔径的微喷带有较好的均匀性,从而验证了仿真实验结论的有效性。
- 李扬郝明王凯苑进
- 关键词：微喷灌系统AMESIM仿真均匀性
- 农田二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统优化设计与试验被引量：1
- 2017年
- 为准确测量农田近地层二氧化碳浓度梯度分布,降低人为测量所产生的干扰误差,设计了一种二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统。该系统由机械采集模块和系统控制模块组成,机械采集模块负责采集气体,系统控制模块实现二氧化碳浓度的自动测量,测量系统在农田中自动进行二氧化碳浓度梯度分布的测量,并采用无线传输技术将测量数据发送至服务器。阐述了测量系统的总体结构以及各模块设计方法,运用Fluent软件模拟了二氧化碳测量的抽气过程,分析优化了测量管路间隔与抽气速度、管道直径的关系,并进行了测量系统室内标定和现场二氧化碳浓度测量试验。试验结果表明,该系统能够较好地测量农田二氧化碳浓度梯度的分布,测量误差不大于4.17%,实现了农田信息的自动获取,对二氧化碳碳汇信息计算具有重要意义。
- 李扬陈宝林赵新学张海淑王侃苑进
- 关键词：农田二氧化碳
- 小麦宽苗带种植模式下微喷灌管网布置优化被引量：2
- 2019年
- 针对小麦宽苗带种植模式下满足灌水均匀度目标的最大轮灌面积和微喷灌管网优化投入问题,研究该种植模式下的微喷带铺设及优化布置方法。首先,针对小麦宽苗带种植模式讨论微喷带田间铺设方案;其次通过对微喷带沿程压力损失和出流量进行水力解析,并考虑密植作物遮挡作用,对微喷带出水孔射流轨迹进行数值仿真,建立微喷带铺设约束条件;在此基础上,建立3种常用微喷带单、双向铺设的最大轮灌面积和单位面积管网投资费用目标函数;最后,以山东农业科学院小麦试验示范基地田间管网布置为例,在MATLAB环境下运用遗传算法进行优化求解。优化结果表明:选用喷射角度80°微喷带并且采用微喷带与作物种植方向相垂直,支管与作物种植方向平行的改良铺设方法,可以提高微喷带喷射幅度,有效改善小麦遮挡产生喷水不均匀现象,综合考虑经济性和最大轮灌面积,N63是微喷带首选型号,田间微喷带铺设以双向铺设为优。
- 杨坤李扬刘林刘林苑进
- 关键词：微喷带遗传算法优化
- 白芦笋采收机器人视觉定位与采收路径优化方法被引量：2
- 2020年
- 依据笋芽出土状态的选择性收获是目前白芦笋公认的最佳收获方式。针对采收过程中机器视觉识别笋尖存在笋尖与垄面纹理和颜色相近等识别难题,本研究提出了一种变尺度感兴趣区域(ROI)检测方法,融合图像色域变换、直方图均值化、形态学和纹理滤波等技术,研究了笋尖识别与精准定位方法;在定位多笋尖坐标基础上,提出了多笋芽的采收路径优化方法,解决了因采收路径不合理导致的采收效率低的问题。首先,通过机器人视觉系统实时采集采收区域图像并进行RGB三通道高斯滤波,采用HSV色域变换并进行直方图均值化处理。在此基础上,对笋尖、土壤进行特征聚类分析,根据笋芽抽发程度研究变尺度ROI检测方法,对采集图像中笋尖的形态学以及笋尖和土壤的纹理进行统计学分析,设定笋尖的似圆度阈值,并参考纹理特征参数,判定笋尖位置,计算其几何中心,获得笋尖轮廓中心坐标。其次,为实现白芦笋的高效采收,根据多目标点与集箱点的位置分布,本研究设计了一种基于多叉树遍历的采收路径优化算法,以获得多个目标笋尖的最优采收路径。最后,搭建采收机器人试验平台开展了笋尖定位与采收验证性试验。结果表明,视觉系统对白芦笋的识别率可达98.04%,笋尖轮廓中心坐标的定位最大误差X方向为0.879 mm,Y方向为0.882 mm,采收笋的个数在不同情况下,采用路径优化后的末端执行器运动距离平均可节省43.89%,末端执行器定位成功率达到100%,在实验室环境下的白芦笋采收率达到88.13%,验证了采用视觉定位的白芦笋采收机器人选择性采收的可行性。
- 李扬张萍苑进苑进
- 关键词：白芦笋视觉定位
- 采用双向流固耦合方法构建辅助气流作用下棉花叶片变形模型被引量：4
- 2021年
- 气流辅助喷雾中,辅助气流能够使冠层叶片变形、拓宽雾滴输运通道,有助于提高雾滴在作物冠层内沉积均匀性。为进一步研究辅助气流作用下叶片变形机理,以棉花叶片为研究对象,首先,在测定叶片力学参数的基础上,建立了棉花叶片双向流固耦合模型,并利用高速摄像技术验证了模型的有效性;进一步,借助耦合模型,以辅助气流风速、叶倾角、叶柄及叶面弹性模量为试验因素,以叶柄和叶面挠度值为评价指标,开展正交试验分析,得出试验因素影响叶片变形的显著性顺序依次为:气流速度、弹性模量、叶倾角;最后,基于非线性最小二乘法构建棉花叶片变形的参数辨识模型,所建的叶柄挠曲线方程的平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)为5.13%,叶面主叶脉挠曲线方程的MAPE为10.43%,证明了叶片变形数学模型的有效性。依据建立的叶片变形模型,量化分析了不同风速与初始叶倾角参数组合下叶片迎风面积的动态变化过程,揭示了速度不恰当的辅助气流作用下冠层郁闭度增加的原因,明确了初始叶倾角为20°和30°时,棉花叶片的辅助气流末速度应分别不小于2.4和2.9m/s。本研究为理解辅助气流喷雾中作物冠层郁闭度的动态变化、合理选取施药工作参数提供参考。
- 刘兴华苑进苑进索金政李扬
- 关键词：流固耦合参数辨识
- 高枝修剪机姿态协调控制与精准锯切定位被引量：8
- 2017年
- 修枝是林业抚育管理的重要措施之一,但适用于高大树木的修枝机械尚处起步阶段。针对目前国内外修枝机械普遍存在作业高度不足、灵活性不高,操作人员劳动强度大、作业危险性高等问题,设计研发了一种高枝修剪机及其控制系统,实现15 m以内高大树木的修枝作业。本文详细阐述了高枝修剪机的工作原理,基于多自由度修剪机械臂正、逆运动学进行锯切定位分析,提出了修剪机的机械臂姿态协调控制与末端修枝锯的锯切定位方法,辅以末端摄像头观察待修树枝的相对位置,通过人机交互界面实现修枝臂协调控制和锯切定位调整,自动化实现升降台、回转台和修剪机械臂姿态调整。此外,通过在开放场地进行样机修枝试验及误差测量与补偿,试验结果表明:在回转台转角固定情况下,本文设计的控制系统和控制方法可以实现末端修枝锯在空间2个坐标轴上的定位标准差均小于5 mm,在作业高度15 m、作业半径6 m的范围内,与同类机械相比具有更高的相对定位精度,能够实现精确定位和锯切作业。
- 李扬杜帅陈宝林付光华苑进
- 关键词：林业位置控制运动学协调控制
