專利名稱：一種聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)技術領域，特別是涉及一種聯(lián)合收割機脫粒性能多參 數(shù)控制系統(tǒng)。
背景技術：
脫粒系統(tǒng)是聯(lián)合收割機的重要組成部分，聯(lián)合收割機的其他主要系統(tǒng)的性能與其 都有著密切的聯(lián)系。其中，脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速是影響聯(lián)合收割機脫粒質(zhì)量的重要參數(shù)，對于各 種作物，脫粒滾筒都存在最優(yōu)轉(zhuǎn)速域與之對應。低于此閾值下限時作物籽粒含雜量較高，若 喂入量升高還會導致輸送器或脫粒滾筒堵塞；高于閾值上限時又會加大籽粒損傷。因此，如 何將脫粒滾筒轉(zhuǎn)速控制在最佳范圍內(nèi)是當前亟需解決的問題。目前，大部分聯(lián)合收割機作業(yè)時，僅憑機手的操作經(jīng)驗，根據(jù)田間作業(yè)實際情況調(diào) 整聯(lián)合收割機的行駛速度，以達到調(diào)節(jié)系統(tǒng)喂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(zhì)量。但是，這種作業(yè)方式自動化水平較低，對于機手的操作水 平要求相對較高，勞動強度大，機手可參考的聯(lián)合收割機作業(yè)參數(shù)較為單一，且各參數(shù)之間 的聯(lián)系性不強，不能達到作業(yè)質(zhì)量及收割機系統(tǒng)狀態(tài)的準確表征。目前也有少量的聯(lián)合收 割機自動控制系統(tǒng)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(lián) 合收割機行駛速度為單一被控參數(shù)，雖然在多傳感器信息融合及控制算法上有了一定的突 破，但對于聯(lián)合收割機這樣一個時滯性、非線性復雜時變系統(tǒng)，改變單一參數(shù)的自動調(diào)速系 統(tǒng)對于保證系統(tǒng)作業(yè)質(zhì)量效果延時較大。因此，亟需研究相應的多參數(shù)脫粒滾筒恒速自動 控制系統(tǒng)，對聯(lián)合收割機各作業(yè)參數(shù)進行綜合分析，制定多參數(shù)控制方案，以提高聯(lián)合收割 機作業(yè)質(zhì)量控制的時效性。目前已有的聯(lián)合收割機自動控制系統(tǒng)，多集中于對作業(yè)速度的控制上，通過收割 機喂入量、脫粒滾筒扭矩、輸糧攪龍轉(zhuǎn)速等參數(shù)反映出的系統(tǒng)作業(yè)負荷的變化，根據(jù)多信息 融合模糊控制算法，配合自動調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)節(jié)聯(lián)合收割機行駛速度，以達到影響收割機喂入 量及與之相關的各項參數(shù)，改善系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)的目的。該控制系統(tǒng)僅在被控量超過設定極 限值時，調(diào)節(jié)才起作用，對聯(lián)合收割機這種存在較大延時的復雜系統(tǒng)，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范圍內(nèi)起伏變化，使系統(tǒng)控制指標產(chǎn)生振蕩， 最終導致控制系統(tǒng)失效或脫粒滾筒堵轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是如何對影響聯(lián)合收割機脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的各參量進行 控制，以保證聯(lián)合收割機的作業(yè)質(zhì)量，進一步提高聯(lián)合收割機的作業(yè)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(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元，用于采集聯(lián)合收割機的各個作業(yè)參數(shù)并將其處理后發(fā)送至控制執(zhí)行單元；控制執(zhí)行單元，用于根據(jù)接收到的所述作業(yè)參數(shù)計算得到被控參數(shù)的最優(yōu)解，并 根據(jù)所述最優(yōu)解控制被控量的輸出；顯示單元，用于實時顯示聯(lián)合收割機作業(yè)過程中的作業(yè)參數(shù)。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括傳感器，用于采集聯(lián)合收割機的各個作業(yè)參數(shù)；信號調(diào)理電路，用于處理由傳感器采集到的所述作業(yè)參數(shù)；數(shù)據(jù)采集器，用于采集經(jīng)過信號調(diào)理電路處理后的作業(yè)參數(shù)。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元還包括聲光報警器，用于聯(lián)合收割機作業(yè)參數(shù)非正常工作下的報警指示。優(yōu)選地，所述控制執(zhí)行單元包括微處理器，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集器采集的作業(yè)參數(shù)計算被控參數(shù)的最優(yōu)解；驅(qū)動電機，用于根據(jù)所述被控參數(shù)的最優(yōu)解，驅(qū)動控制執(zhí)行機構執(zhí)行對被控量的 輸出控制；執(zhí)行機構，用于在所述驅(qū)動電機的驅(qū)動控制下執(zhí)行對被控量的輸出控制。優(yōu)選地，所述控制執(zhí)行單元還包括狀態(tài)指示燈，用于顯示聯(lián)合收割機作業(yè)狀態(tài)。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括最優(yōu)恒速控制單元，其包括數(shù)據(jù)處理界面、控制輸出界 面、系統(tǒng)調(diào)試界面和系統(tǒng)設置界面。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元、控制執(zhí)行單元和顯示單元之間通過CAN總線連接。優(yōu)選地，所述被控參數(shù)為脫粒滾筒的速度。(三)有益效果通過采用多參數(shù)實時控制策略，根據(jù)聯(lián)合收割機田間作業(yè)狀態(tài)的變化，對脫粒滾 筒的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，以在保證聯(lián)合收割機作業(yè)效率的同時進一步保證收獲質(zhì)量。


圖1是依據(jù)本發(fā)明實施方式的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)控制 框圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明實施方式的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)的模擬信號 調(diào)理電路圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明實施方式的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)的數(shù)字信號 調(diào)理電路圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明實施方式的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)的核心處理 器電路原理圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明實施方式的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)的軟件主程 序流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù) 采集單元，用于采集聯(lián)合收割機的各個作業(yè)參數(shù)并將其處理后發(fā)送至控制執(zhí)行單元；控制 執(zhí)行單元，用于根據(jù)接收到的所述作業(yè)參數(shù)計算得到被控參數(shù)的最優(yōu)解，并根據(jù)最優(yōu)解控 制被控量的輸出；顯示單元，用于實時顯示聯(lián)合收割機作業(yè)過程中的作業(yè)參數(shù)。該實施方式 中聯(lián)合收割機的各個作業(yè)參數(shù)包括拔禾輪轉(zhuǎn)速、割刀頻率、輸糧攪龍轉(zhuǎn)速、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速和 扭矩、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、行駛速度和振動篩的頻率。數(shù)據(jù)采集單元、控制執(zhí)行單元和顯示單元之 間通過CAN總線通信協(xié)議，采用多主方式完成數(shù)據(jù)的快速交互，并通過顯示單元，將聯(lián)合收 割機的各個作業(yè)參數(shù)實時顯示在液晶顯示屏上，保證聯(lián)合收割機操作人員能夠快速獲取收 割機作業(yè)的相關信息，并及時完成相應的控制操作。這里的被控參數(shù)指的是脫粒滾筒的速 度。 其中，數(shù)據(jù)采集單元包括傳感器，用于采集聯(lián)合收割機的各個作業(yè)參數(shù)；信號調(diào) 理電路，用于處理由傳感器采集到的上述各個作業(yè)參數(shù)；數(shù)據(jù)采集器，用于采集經(jīng)過信號調(diào) 理電路處理后的各個作業(yè)參數(shù)。數(shù)據(jù)采集單元還可以包括聲光報警器，用于聯(lián)合收割機作 業(yè)參數(shù)非正常工作下的報警指示。該實施方式的模擬信號調(diào)理電路和數(shù)字信號調(diào)理電路的 電路圖分別如圖2和3所示?？刂茍?zhí)行單元包括微處理器，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集器采集的作業(yè)參數(shù)計算被 控參數(shù)的最優(yōu)解；驅(qū)動電機，用于根據(jù)所述被控參數(shù)的最優(yōu)解，驅(qū)動控制執(zhí)行機構執(zhí)行對被 控量的輸出控制；執(zhí)行機構，用于在所述驅(qū)動電機的驅(qū)動控制下執(zhí)行對被控量的輸出控制。 控制執(zhí)行單元還可以包括狀態(tài)指示燈，用于指示聯(lián)合收割機的工作狀態(tài)。該實施方式中利用下式計算被控參數(shù)、即脫粒滾筒的速度，
權利要求
1.一種聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集單元，用于采集聯(lián)合收割機的各個作業(yè)參數(shù)并將其處理后發(fā)送至控制執(zhí)行單元；控制執(zhí)行單元，用于根據(jù)接收到的所述作業(yè)參數(shù)計算得到被控參數(shù)的最優(yōu)解，并根據(jù) 所述最優(yōu)解控制被控量的輸出；顯示單元，用于實時顯示聯(lián)合收割機作業(yè)過程中的作業(yè)參數(shù)。
2.如權利要求1所述的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù) 采集單元包括傳感器，用于采集聯(lián)合收割機的各個作業(yè)參數(shù)； 信號調(diào)理電路，用于處理由傳感器采集到的所述作業(yè)參數(shù)； 數(shù)據(jù)采集器，用于采集經(jīng)過信號調(diào)理電路處理后的作業(yè)參數(shù)。
3.如權利要求2所述的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù) 采集單元還包括聲光報警器，用于聯(lián)合收割機作業(yè)參數(shù)非正常工作下的報警指示。
4.如權利要求1所述的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 執(zhí)行單元包括微處理器，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集器采集的作業(yè)參數(shù)計算被控參數(shù)的最優(yōu)解； 驅(qū)動電機，用于根據(jù)所述被控參數(shù)的最優(yōu)解，驅(qū)動控制執(zhí)行機構執(zhí)行對被控量的輸出 控制；執(zhí)行機構，用于在所述驅(qū)動電機的驅(qū)動控制下執(zhí)行對被控量的輸出控制。
5.如權利要求4所述的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 執(zhí)行單元還包括狀態(tài)指示燈，用于顯示聯(lián)合收割機作業(yè)狀態(tài)。
6.如權利要求1所述的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng) 還包括最優(yōu)恒速控制單元，其包括數(shù)據(jù)處理界面、控制輸出界面、系統(tǒng)調(diào)試界面和系統(tǒng)設置 界面。
7.如權利要求1-6任一項所述的聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)采集單元、控制執(zhí)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(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述被控參數(shù)為脫粒滾筒的速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聯(lián)合收割機脫粒性能多參數(shù)控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元，用于采集聯(lián)合收割機的各個作業(yè)參數(shù)并將其處理后發(fā)送至控制執(zhí)行單元；控制執(zhí)行單元，用于根據(jù)接收到的所述作業(yè)參數(shù)計算得到被控參數(shù)的最優(yōu)解，并根據(jù)所述最優(yōu)解控制被控量的輸出；顯示單元，用于實時顯示聯(lián)合收割機作業(yè)過程中的作業(yè)參數(shù)。本發(fā)明通過采用多參數(shù)實時控制策略，根據(jù)聯(lián)合收割機田間作業(yè)狀態(tài)的變化，對聯(lián)合收割機各種作業(yè)參數(shù)進行調(diào)節(jié)，以在保證聯(lián)合收割機作業(yè)效率的同時進一步保證收獲質(zhì)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(yōu)先權日2010年12月7日
發(fā)明者段娜, 王書茂, 王培儒, 王新 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學