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基于改进傅里叶神经网络的多关节机器人实时负载辨识方法
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作者 岳夏 李志滨 +3 位作者 张春良 王亚东 王宇华 龙尚斌 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期314-322,共9页
关节式机器人应用于各类生产环节,对负载进行实时监测是确保机器人安全运行的前提。但在某些特殊场景下无法直接测量负载,通常使用动力学方法间接求解,由于其非线性特性明显且模型参数的不确定性,负载识别的精度与效率一直不高。因此该... 关节式机器人应用于各类生产环节,对负载进行实时监测是确保机器人安全运行的前提。但在某些特殊场景下无法直接测量负载,通常使用动力学方法间接求解,由于其非线性特性明显且模型参数的不确定性,负载识别的精度与效率一直不高。因此该研究基于傅里叶神经网络提出了一种改进模型来实现负载辨识,以提高系统负载参数的预测精度与时效性。所提方法利用傅里叶神经网络中的卷积与频域截断机制快速获取特征信号,与前馈神经网络的输出结果进行数据融合得到辨识结果。所提方法相比动力学模型求解方法精度更高、计算速度更快,仅需学习预测范围内几个相间的样本集,就可识别预测范围内的任意结果,泛化能力好。同时进行网络敏感参数的分析,并与成熟神经网络算法进行性能比较。该方法将两种神经网络模型进行协同配合,能有效识别高维数据中的不同特征集,从而实现参数辨识,为复杂非线性系统的参数识别提供参考。 展开更多
关键词 工业机器人 傅里叶神经网络 动力学 实时 负载识别
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TC11钛合金表面TiN颗粒强化层组织与性能分析
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作者 梁忠伟 林子顺 +3 位作者 唐荟 李天羿 张宇鹏 BALIGASIMA Patrick 《航空制造技术》 北大核心 2025年第3期41-49,共9页
提升TC11钛合金的耐磨损性能对航空发动机关键零部件的安全性能至关重要。基于表面机械研磨处理工艺,通过将研磨球和TiN粉末混合研磨的方式,在TC11钛合金表面实现了晶粒细化和弥散强化,成功制备了基于TiN颗粒增强的强化层,对表面形貌和... 提升TC11钛合金的耐磨损性能对航空发动机关键零部件的安全性能至关重要。基于表面机械研磨处理工艺,通过将研磨球和TiN粉末混合研磨的方式,在TC11钛合金表面实现了晶粒细化和弥散强化,成功制备了基于TiN颗粒增强的强化层,对表面形貌和微观组织特征进行研究,并评估其耐磨损性能。结果表明,处理后的TC11钛合金样品表面粗糙度显著降低,表面硬度和耐磨损性能显著提升。与未处理和仅作普通研磨处理的样品相比,TiN颗粒增强的样品表面粗糙度分别降低了43.29%和23.14%,表面硬度分别提高了9.48%和1.8%,磨痕宽度分别降低了36.18%和33.18%。本文为改善TC11及其他钛合金材料的耐磨损性能提供了一种新的解决方法,对提高航空发动机关键零部件的服役性能具有参考意义。 展开更多
关键词 TC11钛合金 表面机械研磨处理 TiN颗粒 强化层 微观组织与性能
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PVDF基薄膜复合SMA片式弯曲驱动器
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作者 钱国明 朱孔军 +3 位作者 吉爱红 刘超 杨立佣 黄卫清 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期487-495,共9页
形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)作为智能驱动材料之一,因具有变形量大、变形方向自由度大且变形可短时急剧发生等特点得以广泛开发应用。目前关于SMA的应用主要围绕其形状记忆特性与伪弹性特性,且皆与温度直接相关,但较低的响应... 形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)作为智能驱动材料之一,因具有变形量大、变形方向自由度大且变形可短时急剧发生等特点得以广泛开发应用。目前关于SMA的应用主要围绕其形状记忆特性与伪弹性特性,且皆与温度直接相关,但较低的响应频率限制了其适用范围。基于此,本文在聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)中引入锆酸铅钡(Pb0.8Ba0.2ZrO3,PBZ)纳米陶瓷纤维,采用溶液流延法将其涂覆于NiTi片表面制备PBZ/PVDF@SMA片式复合弯曲驱动器,室温下通过PBZ/PVDF薄膜的电卡效应加热及冷却SMA片式弯曲驱动器,并与传统电流加热与自然冷却SMA方式作对比,旨在缩短SMA片式弯曲驱动器循环周期,同时获得较高的位移输出,通过仿真模拟揭示PBZ/PVDF复合薄膜加热与冷却SMA片式弯曲驱动器过程。 展开更多
关键词 形状记忆合金 薄膜 复合弯曲驱动器 循环周期 位移输出
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拓展分析方法在机械设计教学中的应用 被引量:3
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作者 江帆 张春良 +2 位作者 王一军 萧仲敏 陈从桂 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第S2期206-209,共4页
在双创背景下,在机械设计教学中给学生传授创新方法,将有利于学生提升机械创新设计能力。将可拓学的拓展分析方法引入,引导学生采用拓展分析方法处理机械设计中的问题,建立创新机械机构与机械运动方案。针对机械创新设计问题,建立基元模... 在双创背景下,在机械设计教学中给学生传授创新方法,将有利于学生提升机械创新设计能力。将可拓学的拓展分析方法引入,引导学生采用拓展分析方法处理机械设计中的问题,建立创新机械机构与机械运动方案。针对机械创新设计问题,建立基元模型,利用发散树方法、相关网方法、蕴含系方法、分合链方法打开学生的创新思维,最后建立创新的机械运动或机械结构方案。 展开更多
关键词 机械设计教学 机械创新设计 创新分析方法 可拓学 拓展分析方法
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微信公众平台支持下的机械类实践课程建设 被引量:23
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作者 李东炜 萧仲敏 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2014年第1期197-200,共4页
针对机械类实践课程中的数控实践技术这门课,通过微信的公众平台,开发了"数控实践技术公众平台"。在该公众平台上,教师可以面向学生实现课程信息、课程任务、实践关键技术、实践设备等消息的精准、迅速的推送,学生亦可通过公... 针对机械类实践课程中的数控实践技术这门课,通过微信的公众平台,开发了"数控实践技术公众平台"。在该公众平台上,教师可以面向学生实现课程信息、课程任务、实践关键技术、实践设备等消息的精准、迅速的推送,学生亦可通过公众平台查询数控编程用G代码的使用说明、数控设备实时使用情况、实践进度等相关信息。 展开更多
关键词 机械类实践课程 微信 公众平台
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多无人机分布式编队避撞控制方法研究
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作者 王梓安 冯凯 +3 位作者 刘嘉睿 胡翰泓 唐睿智 王建晖 《电光与控制》 北大核心 2025年第5期27-34,共8页
针对多无人机编队避撞问题,提出了一种基于缩放势函数的预设时间分布式控制方法。首先,设计一种非跳跃式时变函数,改进预设时间稳定判据,实现快速平滑收敛;其次,在不依赖系统扰动及其导数的情况下,设计了一种预设时间分布式观测器,对复... 针对多无人机编队避撞问题,提出了一种基于缩放势函数的预设时间分布式控制方法。首先,设计一种非跳跃式时变函数,改进预设时间稳定判据,实现快速平滑收敛;其次,在不依赖系统扰动及其导数的情况下,设计了一种预设时间分布式观测器,对复合扰动进行补偿;再次,基于上述观测器,通过设计缩放势函数进一步构造领导无人机避障控制策略,并基于误差转换函数提出一种跟随无人机避撞控制方法,使得无人机群在避障的同时能保持原有的编队;最后,通过理论分析和数值仿真证明所提方法的可行性。 展开更多
关键词 多无人机系统 分布式控制 预设时间稳定 观测器 避撞控制
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机械振动测量虚拟仪器的设计 被引量:4
7
作者 戴新 孙骅 欧嘉洁 《中国测试技术》 CAS 2008年第4期92-95,共4页
机械振动参数测量中信号变化频率高、数据处理工作量大、频谱分析所涉及的数学运算复杂,采用模拟式仪器很难达到测试要求,而数字式仪器又具有价格昂贵、功能不够灵活的缺点,针对以上特点,以LabVIEW为开发环境设计了虚拟式机械振动测试... 机械振动参数测量中信号变化频率高、数据处理工作量大、频谱分析所涉及的数学运算复杂,采用模拟式仪器很难达到测试要求,而数字式仪器又具有价格昂贵、功能不够灵活的缺点,针对以上特点,以LabVIEW为开发环境设计了虚拟式机械振动测试和分析系统,系统采用普通的PC机和数据采集卡,利用计算机强大的数据处理能力实现测量数据的波形显示、存储和打印等功能。实验结果表明,系统的结构简单、稳定性好,功能灵活、运算可靠。 展开更多
关键词 振动测试 虚拟仪器 LABVIEW软件 频谱分析 信号处理 数据采集
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强背景噪声下故障特征分析与动力学时频联合校验方法研究
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作者 赵乾柏 张春良 +1 位作者 岳夏 龙尚斌 《机床与液压》 北大核心 2025年第3期210-219,共10页
针对现有采用神经网络进行故障诊断难以准确解释、精确寻找故障点的问题,提出一种基于动力学时频联合校验的强背景噪声下故障诊断方法。首先,利用连续小波变换对含噪声的振动信号进行时频转换,获取二维时频图;计算齿轮和轴承的故障周期... 针对现有采用神经网络进行故障诊断难以准确解释、精确寻找故障点的问题,提出一种基于动力学时频联合校验的强背景噪声下故障诊断方法。首先,利用连续小波变换对含噪声的振动信号进行时频转换,获取二维时频图;计算齿轮和轴承的故障周期,得到一系列的标准故障组合框;然后采用多个网络模型提取故障特征,并用热力图法对每个最佳权重网络进行结合,得到含注意力权重热力图的故障时频图,并在时频图对故障点进行时频特征提取,得到一系列的故障框;随后计算每个故障框的置信度并且取平均值,采用余弦相似度对捕捉故障框序列和标准故障组合框的位置进行评价,取置信度和位置的综合评价作为故障诊断的结果。最后分别利用凯斯西储大学和Spectra Quest行星齿轮箱数据进行实验验证。结果表明,在强噪声情况下,所提方法具有更高的识别效果和抗噪性,并可对故障过程进行准确解释。 展开更多
关键词 故障解释 故障特征分析 时频联合校验
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新式轻巧型曲臂高空工程作业车液压控制系统的设计与分析 被引量:4
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作者 孙骅 王业潘 《机床与液压》 北大核心 2010年第14期31-34,62,共5页
在自行设计的一种"新式轻巧型曲臂高空工程作业车"的基础上,介绍其上车、下车液压控制系统回路的设计,并简要介绍系统的功能与特点。
关键词 轻巧型 折叠曲臂 高空工程作业车 液压系统
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基于轮廓误差补偿的机械臂自适应非奇异终端滑模控制 被引量:7
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作者 朱大昌 杜宝林 +1 位作者 盘意华 崔翱东 《机床与液压》 北大核心 2022年第8期172-180,共9页
针对机械臂外部干扰、执行器故障等不确定因素对末端轮廓跟踪精度的影响,提出一种基于交叉耦合的自适应非奇异终端滑模控制方法。基于机械臂动力学模型,采用Lyapunov函数设计系统的非奇异终端滑模控制律;为解决滑模控制器设计过程依赖... 针对机械臂外部干扰、执行器故障等不确定因素对末端轮廓跟踪精度的影响,提出一种基于交叉耦合的自适应非奇异终端滑模控制方法。基于机械臂动力学模型,采用Lyapunov函数设计系统的非奇异终端滑模控制律;为解决滑模控制器设计过程依赖于不确定性上界这一局限性,引入自适应技术估计系统集总不确定性,有效抑制滑模控制的高频抖振现象;根据有限时间稳定性理论证明闭环控制系统的有限时间稳定。结合交叉耦合控制技术与抛物线过渡轨迹规划技术,设计交叉耦合轮廓补偿与参考位置预补偿相互协调的统一框架;提高机械臂各关节间的协调性,以更好地削弱系统不确定性对末端轮廓跟踪精度的影响。结果表明:所设计的控制器能够在机械臂系统存在不确定性因素下实现末端轮廓精确跟踪,并能有效抑制系统抖振现象。 展开更多
关键词 机械臂 非奇异终端滑模控制 轮廓误差补偿 有限时间稳定 自适应控制
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基于电气连通性分析的复杂配电网可靠性评估算法 被引量:1
11
作者 张杰 徐海刚 王晓刚 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第18期52-58,共7页
针对含多级断路器保护和多个备用电源的复杂配电网,提出一种可靠性评估算法。首先建立简化节点网络模型,定义了供电路径和供电路径距离并给出供电路径连通的判定准则。然后根据配电网故障处理过程修改区域节点邻接矩阵,可快速计算供电... 针对含多级断路器保护和多个备用电源的复杂配电网,提出一种可靠性评估算法。首先建立简化节点网络模型,定义了供电路径和供电路径距离并给出供电路径连通的判定准则。然后根据配电网故障处理过程修改区域节点邻接矩阵,可快速计算供电路径距离并判断电气连通性和节点故障类型。最后计算区域和负荷点的可靠性指标以及系统指标。算法有效计及了各种开关故障和自动开关拒动的影响,计算准确快速易于编程实现。通过IEEE RBTS算例系统验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 配电网可靠性评估 供电路径距离 电气连通性 多级断路器保护 多备用电源
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机械专业学生机械创新设计能力的培养途径 被引量:4
12
作者 庾在海 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第S2期210-212,共3页
随着《中国制造2025》计划的逐步推进,社会对创新型人才的需求越来越迫切,如何培养大学生的创新能力成为高等教育关注的热点,加强对大学生创新能力的培养,已经成为我国高等院校的重要课题,培养机械专业学生机械创新设计能力也成为本专... 随着《中国制造2025》计划的逐步推进,社会对创新型人才的需求越来越迫切,如何培养大学生的创新能力成为高等教育关注的热点,加强对大学生创新能力的培养,已经成为我国高等院校的重要课题,培养机械专业学生机械创新设计能力也成为本专业一项重点教学内容。本文对机械专业学生创新能力的现状进行了分析,指出机械专业学生机械创新能力还存在一些问题。文章提出加强高校师资力量建设,提高教师本身的创新思维能力;完善课程体系,提高创新意识;改革传统教学方式,提高创新能力;改革实践类课程教学,锻炼机械创新能力等措施,以提高机械专业学生的创新设计能力。 展开更多
关键词 机械创新设计 创新能力 培养途径
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基于双模同步预测的机械臂末端轮廓精确跟踪控制 被引量:2
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作者 朱大昌 崔翱东 +1 位作者 杜宝林 盘意华 《机床与液压》 北大核心 2022年第3期21-25,共5页
为减小机械臂末端在进行轨迹跟踪运动时的轮廓误差,提出一种机械臂轮廓误差同步预测控制策略。该策略将操作空间轮廓误差映射到关节空间,从而定义机械臂各关节的同步行为,有效减小了末端轮廓误差,提高了机械臂各关节的运动协调性。为解... 为减小机械臂末端在进行轨迹跟踪运动时的轮廓误差,提出一种机械臂轮廓误差同步预测控制策略。该策略将操作空间轮廓误差映射到关节空间,从而定义机械臂各关节的同步行为,有效减小了末端轮廓误差,提高了机械臂各关节的运动协调性。为解决常规预测控制器不能保证系统稳定的问题,提出双模同步预测控制方法,通过在预测时域外切换到局部控制率来保证控制器的稳定性。实验结果表明:所设计的控制器能有效减小末端轮廓误差并使关节输出力矩更加平稳。 展开更多
关键词 机械臂 预测控制 轮廓误差 同步控制 稳定性
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电化学机械抛光颗粒型复合材料仿真及实验研究
14
作者 李远波 刘国跃 +2 位作者 郭钟宁 王贺宾 刘江文 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2011年第10期94-98,共5页
建立了单颗粒以及嵌片式复合的有限元模型,发现较小的极间间隙、适当加工电压以及工艺流程能够达到较好的抛光效果。实验验证,一次复合抛光加微量进给或不进给的纯机械反向磨削的工艺,能够获得表面粗糙度0.5μm左右的加工表面。
关键词 颗粒增强型金属基复合材料 电化学机械加工 有限元 工艺研究
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演化博弈视角下需求侧参与电力市场的策略均衡稳定性分析综述
15
作者 程乐峰 邹涛 +3 位作者 倪曼琦 陈傲立 董健 朱继忠 《电力工程技术》 北大核心 2025年第3期3-17,96,共16页
随着新能源渗透率的不断提升,电力市场的结构发生了深刻变化,尤其是需求侧资源参与电力市场在提升电力系统灵活性以及推动低碳转型等方面的作用愈发突出。传统的供给侧调控逐渐转向以需求侧调控为主的多主体决策模式,涉及政府、电力供... 随着新能源渗透率的不断提升,电力市场的结构发生了深刻变化,尤其是需求侧资源参与电力市场在提升电力系统灵活性以及推动低碳转型等方面的作用愈发突出。传统的供给侧调控逐渐转向以需求侧调控为主的多主体决策模式,涉及政府、电力供应商、电网运营商和消费者等多个主体之间的复杂博弈。演化博弈论(evolutionary game theory,EGT)作为研究多主体动态博弈和策略演化的重要工具,在电力市场的需求侧参与分析中展示了独特优势。与传统博弈论不同,EGT充分考虑有限理性、不完全信息以及策略演化的动态过程,能够有效分析不同激励和政策框架下的市场均衡状态与稳定性。文中综述EGT在电力市场中的应用,重点分析基于EGT的需求侧参与的电力市场策略演化过程及均衡机制,探讨EGT如何帮助理解和预测多主体博弈中的策略调整、政策激励对市场稳定性的影响,并展望未来研究方向。通过对现有文献的整理与分析,为政策制定者、市场监管者和研究人员提供理论框架和实践参考,以促进新能源背景下电力市场的协同演化与可持续发展。 展开更多
关键词 演化博弈论(EGT) 需求侧 电力市场 策略演化 市场均衡 政策激励
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基于IWOA-SVR的锂离子电池健康状态在线快速检测
16
作者 陈洋 黄江东 +2 位作者 余春雷 谢基 姜伟 《分析测试学报》 北大核心 2025年第3期402-410,共9页
该文提出了一种融合改进鲸鱼优化算法与支持向量回归(IWOA-SVR)的锂离子电池健康状态(SOH)检测评估方法。首先收集不同充放电策略下的充放电数据,并提取关键电池老化特征参数;然后运用皮尔逊相关性分析验证了特征参数与SOH间的强相关性... 该文提出了一种融合改进鲸鱼优化算法与支持向量回归(IWOA-SVR)的锂离子电池健康状态(SOH)检测评估方法。首先收集不同充放电策略下的充放电数据,并提取关键电池老化特征参数;然后运用皮尔逊相关性分析验证了特征参数与SOH间的强相关性,算法在传统鲸鱼优化算法中融入自适应权重调整机制与Levy飞行策略,有效克服了传统方法在线评估SOH时误差偏大的问题。最后,采用恒流恒压充电与恒流充电两种典型工况下的实验测试数据进行验证,结果表明IWOA-SVR检测方法具有更高的稳定性和准确性,最大误差可控制在1.4%以内。同时,在平均绝对百分比误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)两项关键评估指标上,IWOA-SVR均显著优于对比算法,充分证明了其在锂离子电池SOH在线检测中的高精度与强鲁棒性。 展开更多
关键词 锂离子电池 改进鲸鱼优化算法 支持向量回归 电池健康状态检测
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基于PI迟滞模型和蠕变算子的SMA驱动模型辨识与实验验证
17
作者 张铖 路秋英 +2 位作者 谭峻然 王晓明 吴志刚 《功能材料》 北大核心 2025年第6期6229-6236,共8页
形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)因其驱动行程高、能量密度大、环境适应性强等独特优势,在智能结构、智能驱动领域内具有广阔发展前景。然而,SMA材料所固有的迟滞、蠕变等非线性特性会严重影响驱动效果和控制精度。为此,以SMA丝... 形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)因其驱动行程高、能量密度大、环境适应性强等独特优势,在智能结构、智能驱动领域内具有广阔发展前景。然而,SMA材料所固有的迟滞、蠕变等非线性特性会严重影响驱动效果和控制精度。为此,以SMA丝材驱动器为对象,开展基于PI迟滞模型和lg t蠕变算子的驱动模型辨识和实验验证。首先,基于Liang-Rogers本构方程构建了SMA丝材的理论模型,为模型辨识提供理论数据;然后采用Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞建模方法,构建了SMA迟滞特性模型;针对传统PI模型对奇对称、非凸迟滞特性拟合效果差的问题,在传统PI模型中引入lgt蠕变算子,以增加其拟合精度,并通过理论模型模拟数据验证了算法有效性;最后,搭建了SMA驱动测试实验平台,利用实验数据对建立的迟滞、蠕变驱动模型的在线辨识能力进行检验。结果表明,所提方法能够有效提升SMA驱动模型的辨识精度,可为提升SMA驱动精度和控制效果提供新的理论支撑。 展开更多
关键词 形状记忆合金 迟滞特性 PI迟滞模型 蠕变算子 Liang-Rogers本构模型
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龙门式机械手的动静特性及结构优化 被引量:7
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作者 谢嘉亮 张春良 +3 位作者 朱建国 林贺邦 燕科帆 孔令倩 《机床与液压》 北大核心 2018年第9期65-70,共6页
龙门式机械手结构设计多采用对己有的设计图纸修改的方法进行,导致设计出的结构的安全裕度过大,既浪费材料,又增加了整机的质量。运用ANSYS有限元分析软件,选取机架在最不稳定工况下研究了结构的静、动态特性,运用灵敏度方法对结构系统... 龙门式机械手结构设计多采用对己有的设计图纸修改的方法进行,导致设计出的结构的安全裕度过大,既浪费材料,又增加了整机的质量。运用ANSYS有限元分析软件,选取机架在最不稳定工况下研究了结构的静、动态特性,运用灵敏度方法对结构系统的设计变量进行计算,筛选出了对龙门式机械手的动静态性能影响较大的设计变量并对其进行尺寸优化。对比优化前后的具体参数,得出了机械手在优化后性能有了一定的提升。 展开更多
关键词 龙门式机械手 静态分析 模态分析 优化
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基于MATLAB的码垛机械手运动学分析与仿真 被引量:8
19
作者 黄旭楠 岳夏 冼颂智 《机床与液压》 北大核心 2017年第5期35-39,共5页
对一种五自由度码垛机械手建模,采用改进版D-H法建立起机械手的7个连杆坐标系,通过坐标变换推导出机械手末端工具坐标系相对基座的位姿,由关节变量分离法求得逆运动学问题中5个关节角的解析式,最后使用Robotics Toolbox提供的函数在MAT... 对一种五自由度码垛机械手建模,采用改进版D-H法建立起机械手的7个连杆坐标系,通过坐标变换推导出机械手末端工具坐标系相对基座的位姿,由关节变量分离法求得逆运动学问题中5个关节角的解析式,最后使用Robotics Toolbox提供的函数在MATLAB环境下建立起机械手运动学仿真模型并进行实例仿真,指出常规的逆解验证过程存在的不足进而提出采用相应的补充验证手段的观点,验证了正、逆运动学求解的正确性,为后续分析、控制与优化提供运动学参考。 展开更多
关键词 机械手 五自由度 运动学 MATLAB
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基于CNN-RF模型的广州地区土壤质地识别方法 被引量:1
20
作者 冯文康 梁忠伟 +3 位作者 刘晓初 谢鑫成 赵传 萧金瑞 《节水灌溉》 北大核心 2023年第1期47-54,共8页
不同土壤质地直接影响土壤水分渗透程度和农作物养分吸收,进而影响农作物的产量及质量,针对土壤质地难以开展高效、精准识别等问题,基于卷积神经网络-随机森林(CNN-RF)模型算法用于实现土壤质地高效、精准识别。首先用比重法测定土壤样... 不同土壤质地直接影响土壤水分渗透程度和农作物养分吸收,进而影响农作物的产量及质量,针对土壤质地难以开展高效、精准识别等问题,基于卷积神经网络-随机森林(CNN-RF)模型算法用于实现土壤质地高效、精准识别。首先用比重法测定土壤样本中砂粒、粉粒和黏粒的百分比,然后采用自主研制的便携图像采集装置,对广州地区的土壤进行1000个样本采集并对土壤研磨、筛选、拍摄,建立土壤样本质地和图像的数据库,提取图像中的颜色特征和纹理特征,利用CNN-RF模型并结合3种组合(颜色、纹理、颜色+纹理)方法对土壤样本中的黏粒、粉粒和砂粒百分含量进行回归预测。采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和判定系数(R^(2))进行模型回归性能评估。从混淆矩阵进行模型分类结果可知,预测砂粒的MAE、RMSE、R^(2)值分别为3.37、3.71和0.99;粉粒的MAE、RMSE、R^(2)值分别为3.48、3.79和0.98;黏粒的MAE、RMSE和R2值分别为3.38,3.76,0.99。与RF、KNN、VGG6-RF模型相比,这种CNN-RF模型得到的MAE值和RMSE值较小,R^(2)接近于1,其准确度为99.43%,因而性能更优。该方法具有简单、易用、快速、可靠和准确等优点,对岭南丘陵耕地土壤的优化管理和可持续利用具有重要意义。 展开更多
关键词 土壤质地 特征提取 卷积神经网络 图像识别 模型评估
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