基于FDR原理的自动灌溉系统设计

利用土壤的介电特性测量土壤含水量是一种快速、简便、可靠的方法。根据频域反射(FDR)法测量原理,电磁波在土壤中的传播频率可用来测试土壤的介电常数,从而得到土壤容积含水率,设计出了一种基于FDR原理的自动灌溉系统,介绍了FDR测量原理,阐述了自动灌溉系统的软硬件构成,土壤水分传感器测得的土壤水分含量信息,经信号处理,输出为0~5V电压信号,经A/D转换送至AT89S52单片机进行判断处理,根据输出数值的大小控制电磁阀的通断时间,从而实现自动灌溉和节水灌溉的目的。试验表明:该系统工作稳定,控制准确,反应灵敏,满足自动灌溉要求。     

基于光电和倾角检测的全天候太阳跟踪传感器设计

为提高双轴太阳跟踪系统的跟踪精度,设计了一种全天候太阳跟踪传感器。该传感器主要由外壳、接口电缆、9个光电探头、倾角传感器SCA100T—D02及相应电路组成。晴天时通过光电探头检测太阳的位置,阴雨天气时通过SCA100T—D02实时反馈太阳能电池板转动后的倾角,以修正和消除太阳跟踪系统进行视日运动轨迹跟踪时的机械误差。通过理论分析计算,确定了光敏电阻器在探头中的安装位置,传感器可感知高度角在-88.83°~88.83°范围内的太阳入射光线。经试验测试,传感器的倾角检测的最大相对误差为3.8%,能满足实际应用要求。     

不同频率激励信号下土壤水分传感器性能试验

激励信号频率是影响高频电容式土壤水分传感器性能的重要因素。利用去离子水和2—异丙氧基乙醇(2—isoproxyethanol)或二氧六环(dioxane)2种溶液混合,配制了一系列等效土壤体积含水率为0.9%~51.8%的待测介电溶液来替代土样。从与土壤含水率的函数关系、温度变异性2个方面,分别对激励信号频率为40,50,60,70,80,90,100 MHz的7种土壤水分传感器进行了性能测试与分析。结果表明:7种频率的传感器的输出电压均与土壤体积含水率呈线性负相关,其相关系数R2均大于0.94;激励信号频率不影响传感器输出电压的温度变异性,温差是影响温度变异性的主要因素,其最大变异率均小于4%。试验结果可为设计高频电容式土壤水分传感器时选择激励信号频率提供依据。     

基于无线传感器网络的小粒种咖啡园滴灌自动控制系统

为实现小粒种咖啡种植园的精量灌溉,达到节水增收的目的,基于无线传感器网络（WSNs）设计了一种滴灌自动控制系统,主要由传感器节点、簇头、控制节点和汇聚节点组成.测试了节点间的有效通信距离为50m,并在此基础上,采用静态簇和节点定位布置的方法进行了灌区划分和节点部署,每个灌区为边长50m的正方形,内设1个簇头、1个控制节点和4个传感器节点.采用定时通信与时间同步技术、休眠技术相结合的方法实现节点数据的无线传输,融合土壤含水率、光强和空气温湿度等信息,采用分区轮灌策略实现滴灌的自动控制.实验结果表明：系统实现了预期设计目标,能应用于小粒咖啡园的精量灌溉管理.     

云南核桃（Juglans sigillata Dode）对流干燥传质模拟

在菲克定律与质量守恒定律的基础上建立了模拟云南核桃干燥过程的一维非稳态传质数学模型．通过边界条件的处理,结合云南核桃热风干燥试验,对其干燥过程中内部各层水分分布进行了模拟预测．将含水率的预测值与试验值对比可知该模型与试验数据吻合得很好,试验条件下云南核桃的有效水分扩散系数变化范围为1.14×10－9～1.73×10－9 m2／s．干燥初期云南核桃表层的含水率下降速度比内层快得多,之后内层含水率下降速度比表层要快,最终各层含水率稳步下降;从表层到中心,湿度梯度随着干燥时间的增加逐渐减小．分析表明在核桃的干燥过程中,外壳是影响水分扩散的主要阻力之一．该模型有助于云南核桃干燥过程传热传质耦合的研究以及复杂模型的建立．     

基于改进型LADRC的STATCOM抑制双馈风电场次同步振荡策略

针对双馈风电场经串联补偿线路送出引发的次同步振荡问题,提出了一种基于改进型线性自抗扰控制(LADRC)的静止同步补偿器(STATCOM),实现对系统次同步振荡的抑制。LADRC设计时考虑延时因素,在控制计算中消除由信号测量、传输等延时导致的输入量之间时间轴上的不匹配。基于改进型LADRC设计了STATCOM的附加阻尼控制器、电压外环、电流内环控制器以及锁相环,使STATCOM为系统提供正阻尼,同时增强控制系统的速动性和抗干扰能力,以适应次同步振荡工况,并从阻抗角度分析了STATCOM抑制次同步振荡的作用机理。在MATLAB/Simulink中搭建了系统的时域仿真模型,实验结果证实了所提出的抑制策略在动态性能和抗干扰方面的优越性。     

基于GSM的农田气象信息采集节点设计方案

针对传统农田气象信息远程监控系统采集机构布线难、成本高、传输距离有限等不足,提出利用GSM网络覆盖范围广、价格低廉等优势设计的无线网络采集节点方案,阐述无线网络采集节点的硬件构成、通信原理和具体实现方法。实验表明,该设计方案合理可行,能实现农田气象信息的定时采集、稳定传输和实时报警。     

汽车盘式刹车机构的模态与热力耦合分析

汽车盘式刹车机构在刹车片与刹车盘表面接触摩擦制动时导致刹车片发生振动,当刹车片振动频率与材料固有频率接近时,易导致片体结构暗裂崩溃。不同材料的刹车片的固有频率、与刹车盘摩擦作用产生的温度场、热力场各不相同。通过对不同的材料参数下刹车片的模态分析研究,使用Abaqus对刹车机构做显式动力学热力耦合分析;对输出的刹车片固有频率和刹车盘节点温度、位移、热应力等结果值进行对比,数据显示在刹车制动过程中复合材料的刹车片在避免共振、提高制动性能方面均要优于半金属材料。综合分析求解的结果在提高刹车制动机构的安全性与制动效能上有较大参考价值。     

基于统计降尺度的中国高温和热浪中短期预报

基于中国51个气象站2011—2015年5年日最高温度数据,以NOAA的第二代全球集合预报系统提供的1～8d天气预报日最高温度数据以等距累积分布函数匹配(EDCDFm)法进行降尺度后作为预报值,统计分析这5年的高温和热浪情况,将气象站点实测值和预报值进行比较,对站点年高温日次数和年热浪发生频率的预报进行适用性评价。结果表明,通过对年高温日次数和年热浪频率的拟合,相关系数R²分别超过了0.8和0.7;但有些站点由于所处的地理环境,没有高温和热浪的情况;EDCDFm方法能很好地提高数值预报系统的精度,1～8d天气预报的修正值对站点高温热浪事件预报具有较好的适用性,并且1d预报的效果最好。     

热风干燥制备马铃薯颗粒全粉试验研究

采用两因素三水平的全面正交试验,研究热风干燥温度和切片厚度对马铃薯干燥特性及对马铃薯颗粒全粉堆积密度、水合能力的影响.结果表明:马铃薯片的干燥过程分为调整、等速和降速3个干燥阶段.其中等速和降速干燥阶段的速率明显受到干燥温度和切片厚度的影响.粒径为0.125mm～0.175mm之间的马铃薯颗粒全粉堆积密度为0.73 g/mL～0.80g/mL、水合能力(WHC)为每克样品中含水2.98～6.01,复水后的马铃薯泥具有沙口性和浓郁的马铃薯香味.