[發明專利]一種氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110573404.X
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113303055B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 趙湛;周悅;周靜
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: A01C7/20
• 分類號: A01C7/20;A01C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制方法，其特征在于，包括氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制系統，所述氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制系統包括空心軸(1)、滾筒(4)、絕對值編碼器(8)、驅動機構、傳送帶(15)、光電傳感器(17)和控制器(22)；所述空心軸(1)水平安裝在流水線機架上，滾筒(4)安裝于空心軸(1)，滾筒(4)和空心軸(1)的軸線一致；所述滾筒(4)上加工列陣吸孔；空心軸(1)的一端與負壓風機相連，另一端與正壓風機相連，空心軸(1)中間隔斷，空心軸(1)的正壓端設有垂直通管(11)，垂直通管(11)下方安裝隔板(10)，隔板(10)通過彈簧(12)預壓，使隔板(10)緊密貼合滾筒(4)的內壁，構成密閉的正壓腔，空心軸(1)的負壓端加工多個通孔，在滾筒(4)內形成負壓腔；在滾筒(4)上安裝旋轉絕對值編碼器(8)，絕對值編碼器(8)用于測量滾筒(4)的旋轉狀態，即每排吸孔所處的位置角，驅動機構與滾筒(4)連接，使滾筒(4)繞空心軸(1)的軸線轉動；所述傳送帶(15)位于滾筒(4)的下方，所述光電傳感器(17)安裝在傳送帶(15)上，用于檢測穴盤(16)在傳送帶(15)上的輸送位置；所述控制器(22)分別與絕對值編碼器(8)、光電傳感器(17)和驅動機構連接；

該方法包括以下步驟：

通過對所述滾筒(4)的結構優化設計，確定排種角θ₀和隔板(10)與滾筒(4)的接觸高度h；建立滾筒(4)轉速和穴盤(16)輸送速度的匹配關系；確定穴盤輸送位置與排種角度的理論模型；根據所述穴盤輸送位置與排種角度的理論模型，記錄光電傳感器(17)檢測到穴盤(16)的時間，通過絕對值編碼器(8)測量滾筒(4)上相應的吸孔實際角度，計算滾筒(4)的排種角偏差和偏差變化率，排種角偏差和偏差變化率作為輸入量，控制器(22)內部建立滾筒轉速的模糊控制器，即滾筒轉速的調節控制模型；所述控制器(22)根據滾筒(4)轉速和穴盤(16)輸送速度的匹配關系，設定輸送帶速度和滾筒轉速，控制器(22)實時采集絕對值編碼器(8)和光電傳感器(17)的輸出信號，并根據滾筒轉速的調節控制模型計算滾筒(4)的轉速，控制器(22)控制驅動機構調節滾筒(4)的轉速，使得實際排種角保持在設定范圍內。

2.根據權利要求1所述的氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制方法，其特征在于，所述滾筒(4)的結構優化設計包括以下步驟：

設計不同尺寸的隔板(10)，以獲得不同的排種角θ₀，分別建立完整的滾筒式排種器三維結構模型，采用DEM\CFD的氣固耦合方法，理論計算設定轉速和正、負壓差下的籽粒下落軌跡，記理論落點位置為P₀，設定滾筒(4)的轉速ω、正壓差p₊和負壓差p_-在Δω，Δp₊和Δp_-范圍內波動，重復計算籽粒下落軌跡和落點位置P_i，計算落點位置P_i和P₀的偏差δ_i；

擬合建立播種位置偏差δ_i與滾筒(4)的轉速ω、正壓差p₊和負壓差p_-的數學模型，記為δ_i＝f(ω,p₊,p_-)，進行偏導數計算其中a₁、a₂和a₃為設定的權重系數，在不同的排種角θ₀下分別計算所對應的k，建立k與θ₀的擬合函數，以k值最小為目標，確定排種角θ₀和隔板(10)與滾筒(4)的接觸高度h。

3.根據權利要求2所述的氣吸滾筒式排種器的連續對穴播種控制方法，其特征在于，建立滾筒(4)轉速和穴盤(16)輸送速度的匹配關系包括以下步驟：

設所述穴盤(16)的輸送速度為v，穴盤(16)的穴孔中心距為l，滾筒(4)上吸孔的夾角為α，則滾筒(4)的轉速應滿足ω₀＝α·v/l，即穴盤(16)輸送速度v與滾筒(4)轉速ω₀的匹配關系。