一種聯合收割機脫粒性能多參數控制系統的製作方法
2023-08-06 22:34:36 3
專利名稱：一種聯合收割機脫粒性能多參數控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及農業機械化生產技術領域，特別是涉及一種聯合收割機脫粒性能多參 數控制系統。
背景技術：
脫粒系統是聯合收割機的重要組成部分，聯合收割機的其他主要系統的性能與其 都有著密切的聯繫。其中，脫粒滾筒的轉速是影響聯合收割機脫粒質量的重要參數，對於各 種作物，脫粒滾筒都存在最優轉速域與之對應。低於此閾值下限時作物籽粒含雜量較高，若 餵入量升高還會導致輸送器或脫粒滾筒堵塞；高於閾值上限時又會加大籽粒損傷。因此，如 何將脫粒滾筒轉速控制在最佳範圍內是當前亟需解決的問題。目前，大部分聯合收割機作業時，僅憑機手的操作經驗，根據田間作業實際情況調 整聯合收割機的行駛速度，以達到調節系統餵入量隨之改變脫粒滾筒扭矩，從而保證了脫 粒滾筒的正常工作及脫粒質量。但是，這種作業方式自動化水平較低，對於機手的操作水 平要求相對較高，勞動強度大，機手可參考的聯合收割機作業參數較為單一，且各參數之間 的聯繫性不強，不能達到作業質量及收割機系統狀態的準確表徵。目前也有少量的聯合收 割機自動控制系統及相應的脫粒滾筒模糊控制算法、PID控制算法被提出，但其多以控制聯 合收割機行駛速度為單一被控參數，雖然在多傳感器信息融合及控制算法上有了一定的突 破，但對於聯合收割機這樣一個時滯性、非線性複雜時變系統，改變單一參數的自動調速系 統對於保證系統作業質量效果延時較大。因此，亟需研究相應的多參數脫粒滾筒恆速自動 控制系統，對聯合收割機各作業參數進行綜合分析，制定多參數控制方案，以提高聯合收割 機作業質量控制的時效性。目前已有的聯合收割機自動控制系統，多集中於對作業速度的控制上，通過收割 機餵入量、脫粒滾筒扭矩、輸糧攪龍轉速等參數反映出的系統作業負荷的變化，根據多信息 融合模糊控制算法，配合自動調速系統，調節聯合收割機行駛速度，以達到影響收割機餵入 量及與之相關的各項參數，改善系統作業狀態的目的。該控制系統僅在被控量超過設定極 限值時，調節才起作用，對聯合收割機這種存在較大延時的複雜系統，被控參量的變化情況 往往難以被及時掌握，從而導致被控量在較大範圍內起伏變化，使系統控制指標產生振蕩， 最終導致控制系統失效或脫粒滾筒堵轉。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何對影響聯合收割機脫粒滾筒轉速的各參量進行 控制，以保證聯合收割機的作業質量，進一步提高聯合收割機的作業效率及自動化水平。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，提供一種聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，包括數據採集單元，用於採集聯合收割機的各個作業參數並將其處理後發送至控制執行單元；控制執行單元，用於根據接收到的所述作業參數計算得到被控參數的最優解，並 根據所述最優解控制被控量的輸出；顯示單元，用於實時顯示聯合收割機作業過程中的作業參數。優選地，所述數據採集單元包括傳感器，用於採集聯合收割機的各個作業參數；信號調理電路，用於處理由傳感器採集到的所述作業參數；數據採集器，用於採集經過信號調理電路處理後的作業參數。優選地，所述數據採集單元還包括聲光報警器，用於聯合收割機作業參數非正常工作下的報警指示。優選地，所述控制執行單元包括微處理器，用於根據所述數據採集器採集的作業參數計算被控參數的最優解；驅動電機，用於根據所述被控參數的最優解，驅動控制執行機構執行對被控量的 輸出控制；執行機構，用於在所述驅動電機的驅動控制下執行對被控量的輸出控制。優選地，所述控制執行單元還包括狀態指示燈，用於顯示聯合收割機作業狀態。優選地，所述系統還包括最優恆速控制單元，其包括數據處理界面、控制輸出界 面、系統調試界面和系統設置界面。優選地，所述數據採集單元、控制執行單元和顯示單元之間通過CAN總線連接。優選地，所述被控參數為脫粒滾筒的速度。(三)有益效果通過採用多參數實時控制策略，根據聯合收割機田間作業狀態的變化，對脫粒滾 筒的轉速進行調節，以在保證聯合收割機作業效率的同時進一步保證收穫質量。
圖1是依據本發明實施方式的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統的系統控制 框圖；圖2是依據本發明實施方式的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統的模擬信號 調理電路圖；圖3是依據本發明實施方式的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統的數位訊號 調理電路圖；圖4是依據本發明實施方式的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統的核心處理 器電路原理圖；圖5是依據本發明實施方式的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統的軟體主程 序流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。如圖1所示，本發明提供了一種聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，包括數據 採集單元，用於採集聯合收割機的各個作業參數並將其處理後發送至控制執行單元；控制 執行單元，用於根據接收到的所述作業參數計算得到被控參數的最優解，並根據最優解控 制被控量的輸出；顯示單元，用於實時顯示聯合收割機作業過程中的作業參數。該實施方式 中聯合收割機的各個作業參數包括拔禾輪轉速、割刀頻率、輸糧攪龍轉速、脫粒滾筒轉速和 扭矩、發動機轉速、行駛速度和振動篩的頻率。數據採集單元、控制執行單元和顯示單元之 間通過CAN總線通信協議，採用多主方式完成數據的快速交互，並通過顯示單元，將聯合收 割機的各個作業參數實時顯示在液晶顯示屏上，保證聯合收割機操作人員能夠快速獲取收 割機作業的相關信息，並及時完成相應的控制操作。這裡的被控參數指的是脫粒滾筒的速 度。 其中，數據採集單元包括傳感器，用於採集聯合收割機的各個作業參數；信號調 理電路，用於處理由傳感器採集到的上述各個作業參數；數據採集器，用於採集經過信號調 理電路處理後的各個作業參數。數據採集單元還可以包括聲光報警器，用於聯合收割機作 業參數非正常工作下的報警指示。該實施方式的模擬信號調理電路和數位訊號調理電路的 電路圖分別如圖2和3所示。控制執行單元包括微處理器，用於根據所述數據採集器採集的作業參數計算被 控參數的最優解；驅動電機，用於根據所述被控參數的最優解，驅動控制執行機構執行對被 控量的輸出控制；執行機構，用於在所述驅動電機的驅動控制下執行對被控量的輸出控制。 控制執行單元還可以包括狀態指示燈，用於指示聯合收割機的工作狀態。該實施方式中利用下式計算被控參數、即脫粒滾筒的速度，
權利要求
1.一種聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，其特徵在於，包括數據採集單元，用於採集聯合收割機的各個作業參數並將其處理後發送至控制執行單元；控制執行單元，用於根據接收到的所述作業參數計算得到被控參數的最優解，並根據 所述最優解控制被控量的輸出；顯示單元，用於實時顯示聯合收割機作業過程中的作業參數。
2.如權利要求1所述的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，其特徵在於，所述數據 採集單元包括傳感器，用於採集聯合收割機的各個作業參數； 信號調理電路，用於處理由傳感器採集到的所述作業參數； 數據採集器，用於採集經過信號調理電路處理後的作業參數。
3.如權利要求2所述的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，其特徵在於，所述數據 採集單元還包括聲光報警器，用於聯合收割機作業參數非正常工作下的報警指示。
4.如權利要求1所述的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，其特徵在於，所述控制 執行單元包括微處理器，用於根據所述數據採集器採集的作業參數計算被控參數的最優解； 驅動電機，用於根據所述被控參數的最優解，驅動控制執行機構執行對被控量的輸出 控制；執行機構，用於在所述驅動電機的驅動控制下執行對被控量的輸出控制。
5.如權利要求4所述的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，其特徵在於，所述控制 執行單元還包括狀態指示燈，用於顯示聯合收割機作業狀態。
6.如權利要求1所述的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，其特徵在於，所述系統 還包括最優恆速控制單元，其包括數據處理界面、控制輸出界面、系統調試界面和系統設置 界面。
7.如權利要求1-6任一項所述的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，其特徵在於， 所述數據採集單元、控制執行單元和顯示單元之間通過CAN總線連接。
8.如權利要求1-6任一項所述的聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，其特徵在於， 所述被控參數為脫粒滾筒的速度。
全文摘要
本發明公開了一種聯合收割機脫粒性能多參數控制系統，包括數據採集單元，用於採集聯合收割機的各個作業參數並將其處理後發送至控制執行單元；控制執行單元，用於根據接收到的所述作業參數計算得到被控參數的最優解，並根據所述最優解控制被控量的輸出；顯示單元，用於實時顯示聯合收割機作業過程中的作業參數。本發明通過採用多參數實時控制策略，根據聯合收割機田間作業狀態的變化，對聯合收割機各種作業參數進行調節，以在保證聯合收割機作業效率的同時進一步保證收穫質量。
文檔編號A01D41/127GK102090205SQ20101058402
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月7日 優先權日2010年12月7日
發明者段娜, 王書茂, 王培儒, 王新 申請人:中國農業大學