[發明專利]一種播種機監控系統和監控方法

有效

• 申請號: 201711012908.4
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107733321B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 胡建平;劉偉;駱佳明;韓綠化;楊德勇;董立立
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P29/00
• 分類號: H02P29/00;H02P29/20;A01C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種播種機監控系統，其特征在于，包括工控機(1)和驅動電機(3)；所述工控機(1)包括機組速度融合模塊(11)、排種流量監測模塊(12)、驅動電機理論轉速決策模塊(13)、轉速偏差推理模塊(14)、控制參數整定模塊(15)、驅動電機轉速調整模塊(16)和驅動電機轉速控制模塊(17)；

定位信號接收器固定在駕駛室頂部，用于接收地理位置信號；所述定位信號接收器與驅動電機理論轉速決策模塊(13)連接，驅動電機理論轉速決策模塊(13)通過查表法將地理位置信號轉換為所在區域的理論播量Q，即：Q＝f(N,E)，式中：N為播種機的北緯坐標，E為播種機東經坐標；

速度傳感器安裝在播種機驅動輪上，用于測量播種機驅動輪轉速；所述速度傳感器與機組速度融合模塊(11)連接，用于將第u次采樣的播種機驅動輪轉速n_u作為機組速度融合模塊(11)的輸入；加速度傳感器安裝在播種機機架橫梁上，用于測量播種機加速度；所述加速度傳感器與機組速度融合模塊(11)連接，用于將第u次采樣的播種機加速度a_u作為機組速度融合模塊(11)的輸入；

所述機組速度融合模塊(11)將輸入的第u次采樣的播種機驅動輪轉速n_u和第u次采樣的播種機加速度a_u通過速度融合算法轉換為第u次采樣的播種機速度v_u，具體為：

式中：

n_u為第u次采樣的播種機驅動輪轉速，轉/min；

n_u-1為第u-1次采樣的播種機驅動輪轉速，轉/min；當u＝1時，n₀＝0；

D為播種機驅動輪直徑，m；

a_u為第u次采樣的播種機加速度，m/s²；

v_u-1為第u-1次采樣的播種機速度，m/s；當u＝1時，v₀＝0；

u為當前采樣次數，1≤u≤m，m為總采樣次數；采樣周期T為第u次采樣和第u-1次采樣的時間間隔，且T為常數；

若干流量傳感器安裝在播種機各個排種口上，用于測量播種機各個排種口的流量；若干所述流量傳感器與排種流量監測模塊(12)連接，用于將播種機各個排種口的流量作為排種流量監測模塊(12)的輸入；所述排種流量監測模塊(12)輸出為總播量，且所述排種流量監測模塊(12)與驅動電機理論轉速決策模塊(13)連接，用于將播種機總播量作為驅動電機理論轉速決策模塊(13)輸入；

所述驅動電機理論轉速決策模塊(13)將輸入的總播量、所在區域的理論播量Q和第u次采樣的播種機速度v_u，通過驅動電機轉速算法輸出驅動電機理論轉速即：

式中：

Q為所在區域的理論播量，kg；

q_u為第u次采樣的總播量，kg；

v_u為第u次采樣的播種機速度，m/s；

A為播種機作業幅寬，m；

q為單行排種軸每轉理論播量，kg；

N為播種機行數，行；

r為驅動電機與排種軸之間的傳動比；

所述驅動電機(3)上安裝編碼器(4)，用于測量驅動電機(3)實際轉速所述編碼器(4)和驅動電機理論轉速決策模塊(13)分別與轉速偏差推理模塊(14)連接，所述轉速偏差推理模塊(14)將輸入的驅動電機(3)實際轉速和驅動電機理論轉速通過差門運算得出轉速偏差e_u，即

所述控制參數整定模塊(15)與轉速偏差推理模塊(14)連接，將轉速偏差e_u輸入控制參數整定模塊(15)，通過模糊神經網絡推算，得到第u次采樣的比例系數第u次采樣的積分系數和第u次采樣的微分系數具體為，

其中，式中：

e_u為第u次采樣的轉速偏差；

Δe_u為相鄰兩采樣周期的轉速偏差變化量，即Δe_u＝e_u-e_u-1，且e₀為初始值，e₀＝0；

m_j為轉速偏差e_u對應的第j個模糊子集的均值；j為轉速偏差e_u對應的模糊子集個數，j_max為j的最大取值；

m'_k為轉速偏差變化量Δe_u對應的第k個模糊子集的均值；k為轉速偏差變化量Δe_u對應的模糊子集的個數，k_max為k的最大取值；

δ_j為轉速偏差e_u對應的第j個模糊子集標準差；

δ'_k為轉速偏差變化量Δe_u對應的第k個模糊子集標準差；

為修正比例參數的權值系數；

為修正積分參數的權值系數；

為修正微分參數的權值系數；

所述控制參數整定模塊(15)與驅動電機轉速調整模塊(16)連接，用于將第u次采樣的比例系數第u次采樣的積分系數和第u次采樣的微分系數作為驅動電機轉速調整模塊(16)輸入；所述轉速偏差推理模塊(14)與驅動電機轉速調整模塊(16)連接，用于將轉速偏差e_u作為驅動電機轉速調整模塊(16)輸入；所述驅動電機轉速調整模塊(16)將輸入的第u次采樣的比例系數第u次采樣的積分系數第u次采樣的微分系數和第u次采樣的轉速偏差e_u，通過增量式PID算法轉換為調節轉速輸出，具體為：

所述驅動電機轉速調整模塊(16)與驅動電機轉速控制模塊(17)連接，通過驅動電機轉速控制模塊(17)將輸入的調節轉速轉換為脈沖頻率P_u輸出；驅動電機控制器(2)與驅動電機轉速控制模塊(17)連接，用于通過頻率為P_u的脈沖信號控制驅動電機(3)的轉速。