專利名稱：:聯(lián)合收割機(jī)脫粒滾筒堵塞故障預(yù)警及報(bào)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種聯(lián)合收割機(jī)脫粒滾筒堵塞故障預(yù)警及報(bào)警方法，適用于聯(lián)合收割機(jī)在田間收割作業(yè)時(shí)，由于喂入負(fù)荷變化及機(jī)械故障等引起的堵塞故障診斷、故障預(yù)警和報(bào)警。該方法可稍加改動(dòng)，應(yīng)用于聯(lián)合收割機(jī)其它部位的堵塞故障預(yù)警和報(bào)警。
背景技術(shù)：
：隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的提高，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備信息化要求也在不斷提高。根據(jù)我國(guó)使用聯(lián)合收割機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，急需發(fā)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)。首先，社會(huì)化服務(wù)體系(跨區(qū)作業(yè))已成為聯(lián)合收割機(jī)收割作業(yè)的一種主要形式之一，這客觀上延長(zhǎng)了單臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)的單季作業(yè)時(shí)間，因此原來(lái)針對(duì)固定區(qū)域作業(yè)所制訂的可靠工作時(shí)間已不適用于社會(huì)化服務(wù)體系所需的跨區(qū)作業(yè)?？鐓^(qū)作業(yè)要求有更高的可靠性，要求使聯(lián)合收割機(jī)突發(fā)故障的處理和維修時(shí)間盡量減少，確保有效作業(yè)。其次，使用者素質(zhì)要求聯(lián)合收割機(jī)具備更高的輔助決策功能，及時(shí)避免嚴(yán)重故障發(fā)生，以提高聯(lián)合收割機(jī)的單季收割效率。第三，聯(lián)合收割機(jī)是技術(shù)集成度較高的復(fù)雜農(nóng)業(yè)機(jī)械，同時(shí)也是質(zhì)量投訴率最高的農(nóng)業(yè)機(jī)械。根據(jù)中國(guó)消費(fèi)者協(xié)會(huì)、農(nóng)業(yè)部和國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局近十年對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的質(zhì)量跟蹤調(diào)查，聯(lián)合收割機(jī)是投訴質(zhì)量問(wèn)題最多的農(nóng)業(yè)機(jī)械，約占總農(nóng)業(yè)機(jī)械投訴的1/3。其中，脫粒和輸送裝置堵塞是引起機(jī)械故障的主要原因之一。國(guó)外在聯(lián)合收割機(jī)產(chǎn)品上己普遍采用傳感器監(jiān)測(cè)主要工作部件的故障并對(duì)故障報(bào)警，但從聯(lián)合收割機(jī)使用的需求出發(fā)，僅有故障報(bào)警是不夠的，更需要的是故障發(fā)生前的提前預(yù)警。聯(lián)合收割機(jī)在收割作業(yè)時(shí)，報(bào)警發(fā)生堵塞后，排除堵塞一般都很費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致停機(jī)維修，直接影響收獲季節(jié)搶農(nóng)時(shí)，也直接影響機(jī)手的經(jīng)濟(jì)收入。因此，機(jī)手迫切盼望聯(lián)合收割機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有故障預(yù)警和報(bào)警雙功能。特別是對(duì)于大谷草比與濕脫濕分離作業(yè)場(chǎng)合，堵塞故障更易發(fā)生，對(duì)堵塞故障預(yù)警與報(bào)警裝置的需求也更為迫切。瞄準(zhǔn)世界現(xiàn)代化收獲機(jī)械未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，立足收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)自主創(chuàng)新，研究和開(kāi)發(fā)具有國(guó)際先進(jìn)水平的堵塞預(yù)警和報(bào)警方法，對(duì)于縮小我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，提升我國(guó)收割機(jī)械自主創(chuàng)新能力、行業(yè)整體素質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與農(nóng)民增收，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供技術(shù)和裝備支撐。針對(duì)聯(lián)合收割機(jī)故障，國(guó)內(nèi)外的技術(shù)水平尚限于簡(jiǎn)單報(bào)警，缺乏相關(guān)故障診斷技術(shù)、方法和理論的系統(tǒng)研究和開(kāi)發(fā)。根據(jù)資料(和衛(wèi)星，張立功，張際先，聯(lián)合收割機(jī)故障預(yù)警器(P)，實(shí)用新型專利，申請(qǐng)?zhí)?7203354.8,公開(kāi)號(hào)CN2325968，頒證日1999.04.15，主分類號(hào)A01D73/00),目前堵塞報(bào)警采取的主要方法是轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超出額定范圍時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這種方法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但誤報(bào)和漏報(bào)概率較大，報(bào)告結(jié)果不可靠，且對(duì)轉(zhuǎn)速主動(dòng)變化適應(yīng)能力差，使其應(yīng)用受到限制。另一類方法是采用測(cè)扭矩的方法，這種方法從原理上講比僅測(cè)轉(zhuǎn)速報(bào)警可靠性高，但扭矩傳感器布置難度大，一般需要專門的預(yù)留空間，且成本較高，不適宜在聯(lián)合收割機(jī)上推廣。綜上所述，一種良好的故障診斷方法應(yīng)符合下面幾點(diǎn)基本要求(1)預(yù)警功能，即能在堵塞故障發(fā)生前提前告知操作手，使其提前采取措施，防止堵塞事故發(fā)生，進(jìn)而避免引起更大的機(jī)械故障；(2)方便安裝和使用，成本低；(3)能主動(dòng)適應(yīng)轉(zhuǎn)速、前進(jìn)速度變化，自動(dòng)調(diào)整特征參數(shù)；(4)能綜合更多的信息，提高診斷可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足及現(xiàn)有技術(shù)的空白，提供一種基于雙霍爾傳感器、多種信息融合的聯(lián)合收割機(jī)脫粒滾筒堵塞預(yù)警和報(bào)警新方法。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，實(shí)用化成本較低，能主動(dòng)適應(yīng)轉(zhuǎn)速和前進(jìn)速度變化，故障診斷可靠性高，可較好地解決目前聯(lián)合收割機(jī)堵塞故障診斷工作，具有實(shí)用化前景。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明對(duì)試驗(yàn)室和田間收割作業(yè)中采集的大量樣本進(jìn)行了分析和研究，在此基礎(chǔ)上，提出了以瞬時(shí)脈沖方波周期采樣點(diǎn)數(shù)作為初始值序列，在初始值序列上提取一階差分、二階差分、相對(duì)速比、滑差率和差分累積和特征參量，通過(guò)對(duì)這些特征參量進(jìn)行融合，依據(jù)給出的決策規(guī)則，可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)收割機(jī)正常運(yùn)行、堵塞預(yù)警和報(bào)警三級(jí)決策。本發(fā)明包括如下具體步驟-檢測(cè)信號(hào)獲取方法和過(guò)程，主要包括1)傳感器布設(shè)使用兩個(gè)相同型號(hào)的霍爾傳感器，一個(gè)布置在收割機(jī)動(dòng)力輸出軸皮帶輪上，另一個(gè)布置在脫粒滾筒動(dòng)力輸入皮帶輪上，輸出輪上按直徑方向均勻安裝2個(gè)磁鋼，輸入輪上以45°夾角均勻安裝8個(gè)磁鋼；2)信號(hào)檢測(cè)傳感器及信號(hào)處理與分析電路開(kāi)機(jī)加電，同步檢測(cè)信號(hào)，兩傳感器輸出方波信號(hào)經(jīng)整形后，以相同的采樣頻率y;經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)上供分析處理時(shí)使用；堵塞故障特征參量選擇、提取方法及過(guò)程，主要包括-3)對(duì)記錄的脈沖方波信號(hào)，以一個(gè)瞬時(shí)脈沖周期為單元，以一個(gè)瞬時(shí)脈沖周期中采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)作為初始值，將兩個(gè)傳感器測(cè)試到的脈沖方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)初始值序列；4)從兩個(gè)初始值序列中分別提取一階差分、二階差分、相對(duì)速比、滑差率及差分累積和作為堵塞故障判斷特征參量；標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)建立方法及過(guò)程，主要包括-5)在收割機(jī)田間收割過(guò)程中，分別對(duì)正常收割過(guò)程、收割時(shí)加速過(guò)程、收割時(shí)減速過(guò)程、正常停機(jī)過(guò)程及堵塞過(guò)程按步驟3)、4)提取特征參量，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)和分析，作為訓(xùn)練樣本建立標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)；堵塞故障預(yù)警及報(bào)警方法及過(guò)程，主要包括6)將堵塞預(yù)警與報(bào)警方法運(yùn)用于實(shí)際收割過(guò)程中時(shí)，按步驟l)和2)獲取實(shí)際信號(hào)，按步驟3)和4)實(shí)時(shí)獲取各個(gè)特征參量；7)實(shí)時(shí)將各個(gè)特征參量與標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中特征參量進(jìn)行匹配，賦予滑差率作為堵塞故障預(yù)警和報(bào)警最高優(yōu)先級(jí)，其余4個(gè)特征參量具有相同的堵塞故障預(yù)警和報(bào)警優(yōu)先級(jí)別，但這4個(gè)特征參量在做出預(yù)警和報(bào)警時(shí)的權(quán)重不同；8)根據(jù)決策規(guī)則，將收割過(guò)程分為正常運(yùn)行、堵塞預(yù)警和報(bào)警三種狀態(tài)，以聲、光形式告知操作手，以便做出正確的操作。所述步驟1)中傳感器為兩個(gè)相同型號(hào)的霍爾傳感器，且動(dòng)力輸出輪上均勻布置2個(gè)磁鋼，即A^-2，脫粒滾筒動(dòng)力輸入輪上均勻布置8個(gè)磁鋼，即^2=8，與單磁鋼法相比，此種布置方法可以有效提高參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確性和精度，同時(shí)可減小做出堵塞故障預(yù)警和報(bào)警的時(shí)間，提高了系統(tǒng)工作可靠性。所述步驟3)中初始值的確定以一個(gè)瞬時(shí)脈沖周期為單元，以數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為初始值，特征參量的提取是在初始值序列上進(jìn)行的，該序列在收割機(jī)工作過(guò)程中是一個(gè)變化的量，其中，動(dòng)力輸出軸上對(duì)應(yīng)的序列記為{x,,f=1,2,…,W，脫粒滾筒上對(duì)應(yīng)的序列記為=1,2,..,W所述步驟4)中各個(gè)特征參量采用以下方法得到-(1)一階差分AZ)按下式計(jì)算(2)二階差分Wi)按下式計(jì)算:IA2",,，，(3)相對(duì)速比i按下式計(jì)算及力=，=1,2,-..,W及=1其中，、￡/和>^分別表示短時(shí)序列穩(wěn)定值，分別通過(guò)連續(xù)三次A和連續(xù)三次x保持不變的值給出，；c^和:vw動(dòng)態(tài)地表示了轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，能自動(dòng)適應(yīng)收割機(jī)加、減油門過(guò)程及輸入負(fù)荷變化過(guò)程；(4)滑差率S按下式計(jì)算-&=^L,!、1,2,...,7Vy,(5)差分累積分和S/按下式計(jì)算楓；A/乂=1其中，M為累積數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；所述步驟5)中，各標(biāo)準(zhǔn)特征參量按步驟4)中公式計(jì)算，通過(guò)統(tǒng)計(jì)平均得到，其分布范圍為土3o"，設(shè)某一特征為C其中，5為該特征參量樣本均值，(T為標(biāo)準(zhǔn)方差。所述步驟7)中滑差率賦予最高優(yōu)先級(jí)，一旦超出土3(T，就發(fā)出預(yù)警信號(hào)，其余4個(gè)特征參量分別賦予不同權(quán)重MVy'-l，2，3，4,且權(quán)重大小按以下排序，^ad^》w》>所述步驟8)中決策規(guī)則為預(yù)警規(guī)則if&>SC+3crsorS,<SC-3<rsor&《廣AD》A2D、=1《五"其中，五u，五w分別為標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中預(yù)警門限下限和上限；下角標(biāo)為w/表示標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中對(duì)應(yīng)參量的預(yù)警上限；報(bào)警規(guī)則ifS,>Sc+3ctsorS,<Sc-3<r,orADi》A2Dw、、X^^;w，其中，^為標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中報(bào)警門限下限；其余為工作正常情況。本發(fā)明方法采用兩個(gè)霍爾傳感器，一個(gè)安裝在輸出動(dòng)力軸皮帶輪上，另一個(gè)安裝在脫粒滾筒動(dòng)力輸入皮帶輪上，通過(guò)同步測(cè)量?jī)蓚€(gè)輪上方波瞬時(shí)脈沖周期，提取瞬時(shí)脈沖周期一階差分、二階差分、相對(duì)速比、滑差率、差分累積和作為堵塞故障征兆特征量，將特征量按對(duì)堵塞故障識(shí)別貢獻(xiàn)大小賦予優(yōu)先級(jí)和權(quán)重，結(jié)合堵塞故障征兆特征標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)和判決規(guī)則，做出正常運(yùn)行、堵塞預(yù)警和報(bào)警三級(jí)決策，通過(guò)聲、光途徑告知操作手，使操作手能及時(shí)采取正確措施。本發(fā)明可以自動(dòng)適應(yīng)收割機(jī)前進(jìn)速度及喂入量變化，能有效防止聯(lián)合收割機(jī)堵塞故障發(fā)生，以提高聯(lián)合收割機(jī)智能化水平和收割效率，并減小由于堵塞造成的損失。該方法稍加改進(jìn)，也可用于聯(lián)合收割機(jī)其它部位的堵塞預(yù)警和報(bào)警。圖1為本發(fā)明流程框圖圖2為實(shí)施例傳感器布設(shè)示意圖其中，1-脫粒滾筒動(dòng)力輸入輪，2-輸出動(dòng)力軸輪，3-磁鋼；4-傳感器。圖3為實(shí)施例電路原理框圖表1為實(shí)施例部分特征參量取值范圍列表具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1的流程框圖1)傳感器布設(shè)如圖2,傳感器釆用兩個(gè)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，或霍爾開(kāi)關(guān)，將其中一個(gè)傳感器4布置在收割機(jī)動(dòng)力輸出軸輪2上，由于動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速較高(相對(duì)于收割機(jī)上其它轉(zhuǎn)軸)且其皮帶輪直徑較小(相對(duì)于收割機(jī)上其它皮帶輪)，采用雙磁鋼3，此時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)脈沖方波信號(hào)；將另一個(gè)霍爾傳感器4布置在脫粒滾筒動(dòng)力輸入輪1上，由于該輪直徑較大且轉(zhuǎn)速較慢，采用均勻安裝8個(gè)磁鋼3的方法，此時(shí)，脫粒滾筒每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，會(huì)產(chǎn)生8個(gè)脈沖方波。發(fā)明中采用多磁鋼方法的主要目的是，相比于傳統(tǒng)的單磁鋼法，可以提高轉(zhuǎn)速測(cè)量精度，同時(shí)，由于診斷特征參量為一個(gè)方波周期上的瞬時(shí)值，故可減小做出決策時(shí)間，特別適用于預(yù)警需要。2)信號(hào)檢測(cè)當(dāng)收割機(jī)在田間進(jìn)行收割作業(yè)時(shí)，整個(gè)測(cè)試及診斷系統(tǒng)加電，開(kāi)始同步記錄兩傳感器上的脈沖方波信號(hào)。采用同步的目的是為了在后面計(jì)算滑差率特征參量的需要，正常作業(yè)情況下，兩輪傳動(dòng)比是不變的，即滑差率不變，當(dāng)皮帶出現(xiàn)打滑時(shí)，滑差率也發(fā)生變化，用于預(yù)警和報(bào)警決策。由于特征參量的提取是以一個(gè)瞬時(shí)脈沖周期中采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為基礎(chǔ)的，所以要求對(duì)輸出方波進(jìn)行整形處理，以便提高測(cè)量和決策準(zhǔn)確度。兩傳感器輸出的方波信號(hào)經(jīng)A7D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行記錄，采用相同的采樣頻率,。3)初始值序列的建立雖然利用兩個(gè)霍爾傳感器可以測(cè)出兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，但轉(zhuǎn)速的得到方法有多種，有瞬時(shí)轉(zhuǎn)速及平均轉(zhuǎn)速，且瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)速在計(jì)算時(shí)的時(shí)間段選取主觀性較大，得到的轉(zhuǎn)速值有較大的差異，不夠準(zhǔn)確，不適用于堵塞故障的預(yù)警，這也是為什么轉(zhuǎn)速報(bào)警裝置得不到廣泛使用的一個(gè)主要原因。為此，本發(fā)明中采用一個(gè)瞬時(shí)脈沖方波周期作為數(shù)據(jù)單元，以一個(gè)數(shù)據(jù)單元中數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)作為初始值，建立起兩個(gè)初始值序列，輸出動(dòng)力軸上的初始值序列記為&}，脫粒滾筒軸上的初始值序列記為{乂}。4)特征參量的選擇與提取特征參量的選擇是實(shí)現(xiàn)堵塞預(yù)警和報(bào)警的關(guān)鍵一步，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室和田間收割試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與研究，選擇了5個(gè)特征參量，以供診斷決策使用，分別是(1)一階差分AD<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(1)其中，下角標(biāo)X和少分別代表動(dòng)力輸出軸和脫粒滾筒對(duì)應(yīng)的特征參量(以下同)。W為初始值序列長(zhǎng)度。一階差分可反映轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速連續(xù)變化過(guò)程，同時(shí)反映變化方向及大小。(2)二階差分{A，=AD4,+1)-AD氣,(2)二階差分反映轉(zhuǎn)速梯度連續(xù)變化過(guò)程，同時(shí)反映變化方向及大小。(3)相對(duì)速比;？及"=乂Xre/z'=l，2，...,W(3)其中，^e,和JV分別為短時(shí)序列穩(wěn)定值，分別通過(guò)連續(xù)三次JC,.和連續(xù)三次乂保持不變的值給出，、/和^e/動(dòng)態(tài)地表示了轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，能自動(dòng)適應(yīng)收割機(jī)加、減油門過(guò)程及輸入負(fù)荷變化過(guò)程。相對(duì)速比可反映動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速的相對(duì)變化過(guò)程，同時(shí)反映變化的大小。(4)滑差率S&=^，hl,2,…,W(4)其中，^為動(dòng)力輸出軸輪上磁鋼數(shù)；A^為脫粒滾筒輪上磁鋼數(shù)目?；盥史从硟蓚鲃?dòng)輪上傳動(dòng)比連續(xù)變化過(guò)程。正常情況下，滑差率為定值，當(dāng)出現(xiàn)堵塞前兆或堵塞故障時(shí)，如果皮帶打滑，可通過(guò)滑差率反映出來(lái)；如果皮帶不打滑，可用其它特征參量進(jìn)行判斷。(5)差分累積分和J]/其中，M為累積數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。該差分累積和為一階差分累積和。可反映一個(gè)特定時(shí)間段內(nèi)，轉(zhuǎn)速是連續(xù)增加、不變或連續(xù)減小，并且可以反映出這種連續(xù)變化的趨勢(shì)及大小。5)標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)的建立在收割機(jī)田間收割過(guò)程中，分別對(duì)正常收割過(guò)程、收割時(shí)加速過(guò)程、收割時(shí)減速過(guò)程、正常停機(jī)過(guò)程及堵塞過(guò)程按步驟3)、4)提取特征參量，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)和分析，作為訓(xùn)練樣本建立標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)。標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中對(duì)各特征參量提取了平均值和方差6)決策規(guī)則建立決策分為三級(jí)，分別是正常運(yùn)行、堵塞故障預(yù)警及堵塞故障報(bào)警。決策規(guī)則為預(yù)警規(guī)則-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中，A,，^分別為標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中預(yù)警門限下限和上限；S,為實(shí)際收割時(shí)得到的滑差率；Sc為平均滑差率；為滑差率方差；M^為一階差分分配的決策權(quán)重；v^為相對(duì)速比分配的決策權(quán)重；M^,為差分累積和分配的決策權(quán)重；>^21)為二階差分分配的決策權(quán)重；下角標(biāo)為^/"表示標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中對(duì)應(yīng)參量的預(yù)警上限。權(quán)重選取要符合以下規(guī)則，1>,1(7)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>報(bào)警規(guī)則<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>其中，A為標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中報(bào)警門限下限。其余為工作正常情況。實(shí)施例本發(fā)明在"碧浪"4LZ_2.0型聯(lián)合收割機(jī)上進(jìn)行了實(shí)施，田間收割作業(yè)于2008年10月25日在江蘇鎮(zhèn)江進(jìn)行，收割作物為水稻。傳感器布設(shè)如圖2所示，檢測(cè)電路原理如圖3所示，兩傳感器采樣頻率為1KHz，x^和h《通過(guò)連續(xù)3次x,和連續(xù)3次^保持不變的值給出，累積數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)M為5，iV]-2，W2=8，權(quán)重分配為ju^,w^M^,，M^"-(0.3，0.3，0.3,0力，按歩驟5)建立了標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)，《,=0.5，￡1A=1,￡2=1,正常運(yùn)行滑差率5=0.2495(方差為0)，其余各個(gè)特征參量參考取值范圍如表1所示。通過(guò)對(duì)記錄的檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可實(shí)現(xiàn)脫粒滾筒堵塞預(yù)警與報(bào)警功能。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求1、一種聯(lián)合收割機(jī)脫粒滾筒堵塞故障預(yù)警和報(bào)警方法，包括如下具體步驟1)傳感器布設(shè)使用兩個(gè)相同型號(hào)的霍爾傳感器，一個(gè)布置在收割機(jī)動(dòng)力輸出軸皮帶輪上，另一個(gè)布置在脫粒滾筒動(dòng)力輸入皮帶輪上，輸出輪上按直徑方向均勻安裝2個(gè)磁鋼，輸入輪上以45°夾角均勻安裝8個(gè)磁鋼；2)信號(hào)檢測(cè)傳感器及信號(hào)處理與分析電路開(kāi)機(jī)加電，同步檢測(cè)信號(hào)，兩傳感器輸出方波信號(hào)經(jīng)整形后，以相同的采樣頻率fs經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)上供分析處理時(shí)使用；3)對(duì)記錄的脈沖方波信號(hào)，以一個(gè)瞬時(shí)脈沖周期為單元，以一個(gè)瞬時(shí)脈沖周期中采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)作為初始值，將兩個(gè)傳感器測(cè)試到的脈沖方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)初始值序列；4)從兩個(gè)初始值序列中分別提取一階差分、二階差分、相對(duì)速比、滑差率及差分累積和作為堵塞故障征兆特征參量；5)在收割機(jī)田間收割過(guò)程中，分別對(duì)正常收割過(guò)程、收割時(shí)加速過(guò)程、收割時(shí)減速過(guò)程、正常停機(jī)過(guò)程及堵塞過(guò)程按步驟3)、4)提取特征參量，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)和分析，作為訓(xùn)練樣本建立標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)；6)將堵塞預(yù)警與報(bào)警方法運(yùn)用于實(shí)際收割過(guò)程中時(shí)，按步驟1)和2)獲取實(shí)際信號(hào)，按步驟3)和4)實(shí)時(shí)獲取各個(gè)特征參量；7)實(shí)時(shí)將各個(gè)特征參量與標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中特征參量進(jìn)行匹配，賦予滑差率作為堵塞故障預(yù)警和報(bào)警最高優(yōu)先級(jí)，其余4個(gè)特征參量具有相同的堵塞故障預(yù)警和報(bào)警優(yōu)先級(jí)別，但這4個(gè)特征參量在做出預(yù)警和報(bào)警時(shí)的權(quán)重不同；8)根據(jù)決策規(guī)則，將收割過(guò)程分為正常運(yùn)行、堵塞預(yù)警和報(bào)警三種狀態(tài)，以聲、光形式告知操作手，以便做出正確的操作。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的收割機(jī)脫粒滾筒堵塞預(yù)警和報(bào)警方法，其特征是，所述步驟3)中初始值的確定以一個(gè)瞬時(shí)脈沖周期為單元，以數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為初始值，特征參量的提取是在初始值序列上進(jìn)行的，該序列在收割機(jī)工作過(guò)程中是一個(gè)變化的量，其中，動(dòng)力輸出軸上對(duì)應(yīng)的序列記為&,/=1,2,…,，脫粒滾筒上對(duì)應(yīng)的序列記為[y,,/=1，2,…,TV}。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的收割機(jī)脫粒滾筒堵塞預(yù)警和報(bào)警方法，其特征是，所述步驟4)中各個(gè)特征參量采用以下方法得到(1)一階差分AZ)按下式計(jì)算:z=l,2,--、W_l(2)二階差分Vi)按下式計(jì)算:，""')，/=1,U-2(3)相對(duì)速比i按下式計(jì)算及"=_!_丄_其中，x^和;v分別表示短時(shí)序列穩(wěn)定值，分別通過(guò)連續(xù)三次x,和連續(xù)三次少,保持不變的值給出，；c^和jv動(dòng)態(tài)地表示了轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，能自動(dòng)適應(yīng)收割機(jī)加、減油門過(guò)程及輸入負(fù)荷變化過(guò)程；(4)滑差率S按下式計(jì)算S,=^，"1，2,…,7V其中，^為動(dòng)力輸出軸輪上磁鋼數(shù)；A^為脫粒滾筒輪上磁鋼數(shù)目；(5)差分累積分和S/按下式計(jì)算其中，M為累積數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的收割機(jī)脫粒滾筒堵塞預(yù)警和報(bào)警方法，其特征是，所述步驟5)中，各標(biāo)準(zhǔn)特征參量按步驟4)中公式計(jì)算，通過(guò)統(tǒng)計(jì)平均得到，其分布范圍為士3a,設(shè)某一特征為C》z2:紐其中，5為該特征參量樣本均值，CT為標(biāo)準(zhǔn)方差。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的收割機(jī)脫粒滾筒堵塞預(yù)警和報(bào)警方法，其特征是，所述步驟7)中滑差率賦予最高優(yōu)先級(jí)，一旦超出土3j，就發(fā)出預(yù)警信號(hào)，其余4個(gè)特征參量分別賦予不同權(quán)重，/=1,2,3,4，且IX=1權(quán)重大小按以下排序，Wao^Wfl>w》>。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的收割機(jī)脫粒滾筒堵塞預(yù)警和報(bào)警方法，其特征是，所述步驟8)中決策規(guī)則為預(yù)警規(guī)則-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，A,，五w分別為標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中預(yù)警門限下限和上限；下角標(biāo)為^/表示標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中對(duì)應(yīng)參量的預(yù)警上限；報(bào)警規(guī)則<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，￡2為標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)中報(bào)警門限下限;其余為工作正常情況。專利摘要本發(fā)明涉及一種用于防止聯(lián)合收割機(jī)脫粒滾筒堵塞的預(yù)警和報(bào)警方法。該方法采用兩個(gè)霍爾傳感器，一個(gè)安裝在輸出動(dòng)力軸皮帶輪上，另一個(gè)安裝在脫粒滾筒動(dòng)力輸入皮帶輪上，通過(guò)同步測(cè)量?jī)蓚€(gè)輪上方波瞬時(shí)脈沖周期，提取瞬時(shí)脈沖周期一階差分、二階差分、相對(duì)速比、滑差率、差分累積和作為堵塞故障征兆特征量，將特征量按對(duì)堵塞故障識(shí)別貢獻(xiàn)大小賦予優(yōu)先級(jí)和權(quán)重，結(jié)合堵塞故障征兆特征標(biāo)準(zhǔn)模式庫(kù)和判決規(guī)則，做出正常運(yùn)行、堵塞預(yù)警和報(bào)警三級(jí)決策，通過(guò)聲、光途徑提示操作手能及時(shí)采取正確措施。本發(fā)明可以自動(dòng)適應(yīng)收割機(jī)前進(jìn)速度及喂入量變化，能有效防止聯(lián)合收割機(jī)堵塞故障發(fā)生，以提高聯(lián)合收割機(jī)智能化水平和收割效率，并減小由于堵塞造成的損失。文檔編號(hào)A01D41/00GKCN101595786SQ200910032562公開(kāi)日2009年12月9日申請(qǐng)日期2009年6月23日發(fā)明者劉金鴿,宋壽鵬,易立單,李萍萍,邱白金,馬曉昆申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX,EndNote,RefMan