[發明專利]一種應用于谷物聯合收獲機的測產系統及其測產方法

有效

• 申請號: 201710970009.9
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107637262B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 嚴正紅;周俊;熊迎軍;韋瑋
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: A01D41/127
• 分類號: A01D41/127
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安;吳揚帆

1.一種應用于谷物聯合收獲機的測產系統，其具體包括：

沖擊平行梁傳感器，安裝在谷物聯合收獲機的出糧口，產生第一電壓信號；

參考平行梁傳感器，平行地安裝于沖擊平行梁傳感器相對于出糧口的遠端一側，產生第二電壓信號；所述兩個傳感器電壓信號經過數字化處理后形成測產信號；

差分GNSS定位系統，輸出谷物聯合收獲機位置坐標；

測產工控機，通過串口通信采集所述測產信號和所述位置坐標，并對所述測產信號和位置坐標進行解析、處理，并輸出畝產量數據；

所述處理包括：

步驟1)構建所述沖擊平行梁傳感器與參考平行梁傳感器的輸出數字信號的FIR濾波器；

步驟2)構建所述沖擊平行梁傳感器與參考平行梁傳感器的動態校正器，并獲取動態校正器的系數；

步驟3)通過所述動態校正器對所述第一電壓信號、第二電壓信號進行自適應噪聲對消處理；

所述步驟3)中：

當沖擊平行梁傳感器與參考平行梁傳感器空載的時候，經過動態校正器后的沖擊平行梁和參考平行梁信號通過自適應噪聲對消算法處理后，得到系統的輸出信號，即誤差信號ε，如式(3)：

ε＝H′(s+n₀)-y (3)

式(3)中，H′(s+n₀)是沖擊梁動態校正后的輸出，s和n₀分別是沖擊梁接收到的有效信號和噪聲干擾信號，y是參考梁經動態校正后輸出H′(n₁)信號經自適應對消濾波器輸出，對誤差信號ε求均方誤差，根據最小均方誤差理論，當該均方誤差最小時，可以得到自適應對消算法參數；

當沖擊平行梁傳感器與參考平行梁傳感器有糧食沖擊時，經過動態校正器后的沖擊平行梁和參考平行梁信號通過自適應噪聲對消算法處理后，得到系統的輸出信號，即實時糧食流量信號，如式(4)：

G_i＝H′(s+n₀)-y (4)。

2.根據權利要求1所述的應用于谷物聯合收獲機的測產系統，其特征在于所述步驟2)中設定動態校正器為H′(s)，沖擊梁和參考梁信號分別經過動態特性校正過后，經過自適應噪聲對消濾波器后輸出；

步驟2)中具體包括如下步驟：

步驟2-1)將平行梁傳感器等效為衰減振蕩的二階系統，設定對應傳遞函數如式(1)：

式(1)中，H(s)為平行梁傳感器系統模型；ω為平行梁傳感器系統的固有頻率；ζ為平行梁傳感器系統的阻尼比；

步驟2-2)根據平行梁傳感器的階躍響應曲線，得到平行梁傳感器系統的固有頻率與平行梁傳感器系統的阻尼比，獲得平行梁傳感器的動態特性參數，用合適的極點代替平行梁傳感器系統的極點，保證平行梁傳感器系統的零點不變，形成對應的動態校正器，動態校正器傳遞函數H′(s)，如式(2)：

其中，ζ′表示校正后傳感器系統阻尼；

步驟2-3)對H′(s)進行雙線性變換，得到動態校正器H′(s)的差分方程，最終求解得到該動態校正器系數的取值范圍，并根據所述取值范圍進行軟件編程，編寫軟件動態校正器，完成對平行梁傳感器的輸出信號進行動態特性校正處理。

3.根據權利要求1所述的應用于谷物聯合收獲機的測產系統，其特征在于還包括數字變送器，對所述沖擊平行梁傳感器與參考平行梁傳感器的輸出的電壓信號進行放大、采樣，轉化為數字信號，最后通過串口按照設定的報文格式傳送到所述測產工控機上。