针对土壤染色图像色度不一致、染色/非染色区域对比度低的特点,以及现有土壤染色图像分割方法自动化程度弱的问题,该研究提出一种土壤优先流自动分割与量化系统。该系统采用基于H分量改进的模糊C均值方法(Fuzzy C-Means Based on H Component and Morphology,HM-FCM)实现染色区域的自动分割,运用数学统计法提取总染色面积比、基质流深度、优先流比等特征参数,实现对土壤染色区域的量化分析,以揭示优先流的发育程度。并基于2种林地染色图像验证了系统性能。试验结果表明:1)HM-FCM法对于天然次生林和榛子林图像均具有最佳分割效果,其分割准确率为87.9%和83.3%,调和平均值为90.5%和80.3%;2)2种林地土壤染色区域总体集中于0~50 cm土层,优先流具有不同发育程度(P<0.05)。该系统可为优先流路径的空间演变提供技术支持和理论依据。
针对非线性摩擦和外部随机扰动影响磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG,Mag-netically Suspended Control Moment Gyroscope)框架系统角速率精度的问题,提出了一种基于自抗扰控制器(ADRC,Active Disturbance Rejection Controller)的高精度转速控制方法.通过三阶扩张状态观测器将框架系统负载力矩、非线性摩擦力矩及外部随机扰动力矩作为"总扰动"进行估计,并对该扰动力矩进行补偿.仿真及实验结果表明:基于自抗扰控制器的框架系统控制方法使框架转速精度和稳定度提高了50%以上,且具有抗干扰能力强和动态特性好的特点.
为提高森林消防车的主动安全性能,降低抢险救灾中的事故发生率,深入研究了基于TTR的森林消防车侧翻预警系统。首先,采用基于侧翻时间(Time to Rollover,TTR)的动态侧翻预警算法,以车辆的实时侧倾角及其角速度为输入变量,以动态横向载荷转移率(Lateral-Load Transfer Ratio,LTR)作为侧翻判定指标。其次,在CarSim中建立森林消防车动力学模型,在Matlab/Simulink中搭建预警算法,针对典型鱼钩转向工况进行CarSim和Matlab/Simulink的非绊倒型侧翻联合模拟仿真,得到满意仿真结果。最后,应用惯导元件MPU6050和STM32单片机自主开发了侧翻预警系统,并参考国标GB/T 6323-2014开展蛇形试验,试验表明:该侧翻预警系统得到的风险趋势符合实际情况,能辅助驾驶员判断侧翻风险。综上所述,本侧翻预警系统的研究,可有效地提高森林消防车的主动安全性。
