聯合收穫機智能控制試驗裝置及控制方法
2023-08-07 11:00:16 1
專利名稱：聯合收穫機智能控制試驗裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及農業機械領域，特別涉及一種聯合收穫機智能控制試驗裝置。
背景技術：
隨著農業機械化的快速發展，聯合收穫機在農業生產中的應用也越來越廣泛，極大的推動了農村的經濟發展，其自動化的程度已成為現代化農業的ー個重要的衡量標準。現有試驗裝置的檢測試驗都是在田間或在實驗室的試驗臺架上用真實物料來進行的，其エ作量大，耗費大量人力物力，且其試驗周期較長，受季節的影響比較大，給生產和科研帶來極大的不便。《聯合收穫機智能控制仿真器設計》農機化研究2011 (5):49-51公布了聯合收穫機智能控制仿真器，其主要通過MATLAB軟體進行模擬仿真，不能模擬田間環境；中國專利ZL201120093805. 7公布了 ー種切縱流聯合收穫機前進速度智能控制裝置，能夠對 聯合收穫機的前進速度進行智能化控制，但其不能對聯合收穫機的其它部件進行智能化控制。
發明內容
本發明所要解決的技術問題克服上述設備的技術缺點，提供ー種能夠模擬田間環境，對聯合收穫機進行智能化控制的試驗裝置，試驗裝置能夠在實驗室環境針對不同型號聯合收穫機進行控制試驗，縮短了智能化聯合收穫機的研發周期，為實現聯合收穫機的智能控制打下基礎。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
聯合收穫機智能控制試驗裝置主要由試驗臺車、智能控制模塊、聲光報警器、上位機、電機模塊、模擬仿真模塊組成。所述試驗臺車由行走系統、動カ系統、速度控制系統和試驗平臺四部分組成；行走系統提供臺車的行走動作；動カ系統提供行走動力，主要包括電源、驅動電機和傳動系，其中電源安裝在試驗平臺上，驅動電機與傳動系通過聯軸器連接；速度控制系統包括操作手柄、拉杆、驅動擺杆、連杆、驅動機構；拉杆一端與操作手柄連接在一起；驅動擺杆兩端有圓孔，一端與拉杆一端連接，另一端與連杆一端連接，驅動擺杆的中間孔與步進電機軸連接，拉杆、連杆與驅動擺杆連接時可以選擇不同的連接孔，可以傳遞不同大小的扭矩；連杆另一端與試驗臺車的驅動機構連接。所述智能控制模塊由控制器和傳感器系統構成，傳感器系統安裝在試驗臺車上，採集到的信號經過相關調理電路送入到控制器中，控制器由可編程控制器及其外圍電路構成，控制器安裝在試驗平臺上；傳感器系統由傳感器、磁鋼構成，磁鋼帖在試驗臺車的輪轂上，傳感器安裝在磁鋼前，傳感器必須正對磁鋼，傳感器和磁鋼之間的距離在2-5mm。所述聲光報警器安裝在試驗平臺上，包括蜂鳴器和指示燈，蜂鳴器和指示燈都是安裝在試驗臺車上，蜂鳴器和指示燈通過相關電路與控制器相連，在試驗過程中若出現故障，蜂鳴器鳴笛同時指示燈閃爍。
所述上位機安裝在試驗平臺上，包括PC機和觸控螢幕，PC機包括主機和顯示器，其中顯示器和觸控螢幕通過連接線與主機進行連接，觸控螢幕經過相關電路與控制器進行連接，主機用於接收源自控制器的信息，顯示器用於顯示相關參數並進行相關處理；觸控螢幕也可以進行狀態信息的顯示，同時觸控螢幕可以設置初始參數，便於直觀的觀察實驗結果。所述電機模塊包括直流無刷電機、步進電機，其中直流無刷電機和步進電機經過相關的調理電路與傳感器系統進行連接，直流無刷電機安裝在試驗平臺上，用於模擬聯合收穫機滾筒、輸送槽、割臺攪龍轉速，步進電機安裝在試驗臺車速度控制操作手柄上，用於控制試驗平臺的前進速度。所述模擬仿真模塊安裝在試驗平臺上，模擬仿真模塊由單片機模塊及其調理電路構成，通過相關調理電路與控制器進行連接，用於模擬損失量、餵入量，系統運行時能夠向控制器發送餵入量和損失量數據。本發明方法採用的技術方案依次包括如下步驟 a :將試驗臺車運行到試驗場地，確定具體要進行的試驗，選擇合適的算法程序。b :啟動試驗臺車，根據要進行試驗，在觸控螢幕上進行初始化參數的設定。c :啟動直流無刷電機，讓電機在設定的轉速參數下運行，同時啟動模擬仿真模塊，讓其發送餵入量和損失量數據。d:將運行參數實時的送到控制器中，控制器根據算法程序對步進電機進行控制，從而實現對試驗臺車前進速度的控制。e :運行過程中，傳感器把前進速度信號實時傳送到上位機中，同時電機驅動器也能把電機的運行數據傳送到上位機，控制器根據這些反饋回來的信息對試驗臺車進行控制。f :利用觸控螢幕採集試驗過程中的試驗參數，同時將數據傳給主機機進行數據的處理。g:關閉試驗臺車電源，關閉電機，關閉信號採集開關，試驗結束。本發明的有益效果是
I.本發明以試驗臺車為載體，試驗臺車能夠模擬聯合收穫機，佔用空間小，在實驗室環境下能夠實現對聯合收穫機的各種試驗，避免了聯合收穫機試驗受季節的影響。2.本發明採用電機模塊，電機模塊能夠模擬聯合收穫機滾筒、輸送槽、割臺攪龍等轉速，便於進行聯合收穫機轉速信號的採集；同時能夠進行對試驗臺車前進速度的控制。3.本發明採用模擬仿真模塊，模擬仿真模塊能夠模擬聯合收穫機收穫過程中穀物的損失和餵入過程，便於觀察餵入量和損失量。4.本發明採用步進電機作為試驗臺車的驅動機構，能夠實現對試驗裝置前進速度的精確控制。5.本發明在試驗臺車的基礎上，安裝了控制器，通過傳感器系統採集試驗裝置各部分工作狀態信號，通過相應的調理電路進入控制器，實現了對試驗裝置的智能化控制。
圖I聯合收穫機智能控制試驗裝置的結構示意圖。圖2聯合收穫機智能控制試驗裝置速度控制系統結構圖。
圖3聯合收穫機智能控制試驗裝置工作原理圖。如圖所示，圖中標號分別表示1ー傳感器系統，2—試驗臺車，3—操作手柄，4ー觸控螢幕，5—直流無刷電機，6—模擬仿真模塊，7—控制器，8—指示燈，9ー蜂鳴器，10一顯不器，11 一王機，12 —電源，13 —試驗平臺，14一拉杆，15 —驅動擺杆，16 —驅動機構，17一連杆，18一步進電機。
具體實施例方式如圖I所示，本發明聯合收穫機智能控制試驗裝置，包括試驗臺車2、智能控制模塊(由1、7構成)、聲光報警器(由8、9構成)、上位機(由10、11構成)、電機模塊5、模擬仿真模塊6組成。如圖I所示，試驗臺車2用於提供聯合收穫機智能控制試驗裝置的安裝平臺和執行試驗裝置的行走動作。控制器7控制試驗臺車的行走速度。如圖I所示，智能控制模塊安裝在試驗臺車上，包括控制器7和傳感器系統I，傳感器系統I用於採集轉速信號，控制器7用於控制試驗臺車的行走速度、進行數據處理。如圖I所示，聲光報警器安裝在試驗臺車上，包括蜂鳴器9和指示燈8，工作時聲光報警器會根據試驗是否出現故障進行報警警示。如圖1、2所示，電機模塊安裝在試驗臺車上，包括直流無刷電機5和步進電機18，直流無刷電機5用於模擬聯合收穫機滾筒、輸送槽、割臺攪龍轉速；步進電機18安裝在速度控制系統中，用於控制試驗平臺的前進速度。速度控制系統包括操作手柄3、拉杆14、驅動擺杆15、連杆17、驅動機構16、步進電機18 ;拉杆14 一端與操作手柄3連接在一起；驅動擺杆15兩端有圓孔，一端與拉杆14 一端連接，另一端與連杆17 —端連接，驅動擺杆15的中間孔與步進電機18軸連接，拉杆、連杆與驅動擺杆連接時可以選擇不同的連接孔，可以傳遞不同大小的扭矩；連杆另一端與試驗臺車的驅動機構16連接。如圖I所示，模擬仿真模塊6安裝在試驗臺車上，包括單片機模塊及其調理電路，用於模擬損失量、餵入量，系統運行時能夠向控制器發送餵入量和損失量數據。如圖I所示，上位機安裝在試驗臺車上，包括PC機和觸控螢幕4，PC機包括主機10和顯示器11，運行時，主機用於接收源自控制器的信息，顯示器用於顯示相關參數並進行相關處理；觸控螢幕4也可以進行狀態信息的顯示，同時觸控螢幕4可以設置初始參數，便於直觀的觀察實驗結果。下面介紹聯合收穫機智能控制試驗裝置具體工作流程。試驗吋，將試驗裝置運行到試驗場地上，打開電源12，試驗臺開機初始化後，通過觸控螢幕4設置初始化參數，啟動直流無刷電機5和模擬仿真模塊6工作，直流無刷電機5模擬聯合收穫機的滾筒、割臺攪龍、輸送槽的轉動，模擬仿真模塊6模擬聯合收穫機餵入和損失的過程，工作時將傳感器系統I採集到的轉動信號和模擬仿真模塊6產生的餵入量和損失量信號通過相關的調理電路送入到控制器7中，並通過顯示器10和觸控螢幕4進行數據的顯示，同時通過控制器7判斷當前數據是否為正常，若採集到的數據正常則進行所要求的控制試驗，若不正常則聲光報警器工作，進行聲光報警。試驗過程控制器7實時的把數據保存在主機11中，同時可以通過主機11對採集到的試驗數據進行處理。權利要求
1.一種聯合收穫機智能控制試驗裝置，其特徵在於，包括試驗臺車(2)、智能控制模塊、聲光報警器、上位機、電機模塊、模擬仿真模塊(6);所述試驗臺車(2)由行走系統、動力系統、速度控制系統和試驗平臺四部分組成；所述動力系統包括電源(12)、驅動電機和傳動系，其中電源(12)安裝在試驗平臺上，驅動電機與傳動系通過聯軸器連接；速度控制系統包括操作手柄(3)、拉杆(14)、驅動擺杆(15)、連杆(17)、驅動機構(16);拉杆(14) 一端與操作手柄(3)連接在一起；驅動擺杆(15)兩端有圓孔，驅動擺杆(15)的一端通過圓孔與拉杆(14)的另一端連接，驅動擺杆(15)的另一端通過圓孔與連杆(17)—端連接，驅動擺杆(15)的中間孔與步進電機(18)軸連接；連杆(17)的另一端與試驗臺車(2)的驅動機構(16)連接；所述智能控制模塊安裝在試驗臺車(2)上，包括控制器(7)和傳感器系統(1)，傳感器系統(I)安裝在試驗臺車(2)上，採集到的信號經過相關調理電路送入到控制器(7)中；所述聲光報警器安裝在試驗臺車(2)上，包括蜂鳴器(9)和指示燈(8)，蜂鳴器(9)和指示燈(8)都是安裝在試驗臺車(2)上，蜂鳴器(9)和指示燈(8)通過電路與控制器(7)相連；所述上位機安裝在試驗臺車(2)上，包括顯示器(10)、主機(11)和觸控螢幕(4)，所述顯示器(10)和觸控螢幕(4)通過連接線與主機(11)進行連接，觸控螢幕(4)經過電路與控制器(7)進行連接；電機模塊安裝在試驗臺車(2)上，包括直流無刷電機(5)和步進電機(18)，所述直流無刷電機(5)和步進電機(18)經過調理電路與傳感器系統(I)進行連接；所述模擬仿真模塊(6 )安裝在試驗臺車上，模擬仿真模塊(6 )通過調理電路與控制器(7 )進行連接。
2.根據權利要求I所述的聯合收穫機智能控制試驗裝置，其特徵在於所述驅動擺杆(15)設有三個以上連接孔，拉杆(14)、連杆(17)與驅動擺杆(15)連接時選擇不同的連接孔，傳遞不同大小的扭矩。
3.實施權利要求I所述的聯合收穫機智能控制試驗裝置的控制方法，其特徵在於，包括如下步驟 A.通過傳感器系統(I)採集試驗臺車(2)的前進速度和直流無刷電機(5)的轉速，將採集到的轉速信號經過調理電路送到控制器(7)中； B.將模擬仿真模塊(6)輸出的模擬仿真信號經過調理電路送到控制器(7)中； C.控制器(7)根據採集到的轉速信號和模擬仿真信號對步進電機(18)進行控制，同時控制器還對直流無刷電機(5)的轉速進行控制； D.通過步進電機(18)帶動驅動擺杆(15),通過驅動擺杆(15)的轉動來帶動拉杆(14)，拉杆(14)帶動操作手柄(3)的運動，從而控制試驗臺車(2)前進速度的控制； E.系統運行過程中，若輸入控制器(7)的轉速信號和模擬仿真信號出現錯誤，控制器(7)發出控制信號控制聲光報警器進行聲光報警； F.控制器(7)採集到的信號可以在上位機和觸控螢幕(4)上顯示，通過上位機對控制器(7)進行程序的下載； G.通過觸控螢幕(4)可以對直流無刷電機(5)和模擬仿真模塊(6)的初始化參數進行設定。
全文摘要
本發明公開了一種聯合收穫機智能控制試驗裝置及控制方法，主要涉及農業機械領域。其特徵是由試驗臺車、智能控制模塊、聲光報警器、上位機、電機模塊、模擬仿真模塊組成。通過智能控制模塊採集電機模塊和模擬仿真模塊的信號對試驗臺車進行智能化控制；同時通過上位機可以進行數據的顯示和處理；運行過程中若發生故障能夠及時進行聲光報警。本發明能夠使聯合收穫機在實驗室環境下進行試驗，不受季節、天氣等因素的影響。為實現聯合收穫機的智能控制打下基礎。
文檔編號G01M99/00GK102680269SQ20121017706
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者呂世傑, 季園園, 李耀明, 鄭世宇, 陳進, 顧文龍, 龔麗霞 申請人:江蘇大學