[發明專利]一種間歇式可調可控激振種盤控制系統及方法

在審

• 申請號: 202211136373.2
• 申請日: 2022-09-19
• 公開（公告）號: CN115469533A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 李耀明;程軍輝;陳進;唐學明;耿釩釗;王淑新;鄭文勛
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 田玉菲

本發明公開了一種間歇式可調可控激振種盤控制系統及方法，所述控制系統包括人機交互模塊、信號檢測與處理模塊、控制模塊和種盤驅動控制模塊，根據信號檢測與處理模塊檢測的電磁振動盤振動頻率、振動幅值和振動角度，基于RBF神經網絡優化的PID控制策略對振動種盤的振動頻率、振動幅值和振動角度的分別進行閉環控制，實現種盤中的種子在種盤上方空間內分布均勻，實現種層均勻分布，結合電磁振動盤間歇式控制，以實現吸種盤在超級稻育秧的應用。同時引入故障診斷模塊，實現種盤故障類型的有效判斷，提升種盤的智能化水平。

技術領域

本發明涉及智能農業裝備相關技術領域，具體是一種間歇式可調可控激振種盤控制系統及方法。

背景技術

中國水稻累計種植面積約為3000萬公頃，約占到全國糧食種植總面積的30％左右，占到世界水稻種植面積的20％左右，水稻能否獲得高產將涉及到整體的民生問題。超級稻以其超高的產量獲得了廣大糧食種植者的首選，隨著水稻機械化智能化種植的不斷推廣，超級稻工廠化育秧成為水稻機械化種植的主要方式之一。在超級稻育秧移栽過程中，要求1～2株/穴的成秧率，而目前的機械式排種器難以達到該排種精度，且容易對水稻芽種產生損傷。

氣吸振動盤式排種器通過種盤的周期振動使得種子水稻芽種處于可控的“沸騰”狀態，在種盤空間內處于均勻分布，吸種盤依靠風機提供的負壓對運動的水稻芽種產生吸力，從而實現排種器的高效、可靠的排種。但氣吸振動盤式排種器的排種合格率很大程度上取決于吸種盤的吸種效果，吸種盤的吸種效果主要受到種盤的振動頻率、幅值、種層厚度、振動方向等因素的影響。為保證吸種效果且種盤種層厚度維持在一定范圍內，需對種盤的振動頻率、振動幅值和振動角度進行閉環控制，以便水稻種子能夠在種盤中處于最優的“沸騰”狀態。其中，種盤的頻率、幅值、種層厚度是水稻種子能夠處于均勻震蕩分布的主要因素，種盤振動方向能使加種后種層迅速分布均勻或者在工作過程中的種層均勻優化。

但，現有的排種器控制系統缺乏對振動種盤的多參數閉環自適應控制，無法根據現場實際情況來進行自我調節，智能化程度不夠高。

發明內容

針對現有技術中缺乏對振動種盤的多參數閉環自適應控制，本發明提供一種間歇式可調可控激振種盤控制系統，信號檢測模塊對振動種盤的振動頻率、振動幅值和振動角度的實時檢測，并基于RBF神經網絡優化的PID控制策略對振動種盤的振動頻率、振動幅值和振動角度的進行閉環控制，以此來實現對振動種盤的振動頻率、振動幅值和振動角度參數閉環自適應控制，實現種層均勻分布，以適應吸種盤在超級稻育秧的應用。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種間歇式可調可控激振種盤控制系統，其特征在于：包括人機交互模塊、信號檢測與處理模塊、控制模塊和種盤驅動控制模塊；

種盤驅動控制模塊控制電磁振動盤間歇式的振動，

所述人機交互模塊用于對種盤工作狀態顯示以及實現工作指令的輸入；

所述信號檢測與處理模塊包括至少一個設置在電磁振動盤上的振動傳感器，用于對電磁振動盤的振動頻率、振動幅值和振動角度的檢測；以及振動頻率、振動幅值和振動角度進行濾波處理的信號處理模塊；

所述控制模塊利用濾波處理后的振動頻率、振動幅值和振動角度，并基于RBF神經網絡優化的PID控制策略對振動種盤的振動頻率、振動幅值和振動角度的分別進行閉環控制，并將控制信號輸送給種盤驅動控制模塊，以控制調節振動種盤頻率、幅值和角度的達到設定值的范圍內。

進一步地，所述基于RBF神經網絡優化的PID控制策略包括如下步驟：

記控制模塊的PID控制器進行第k次調控時，振動傳感器檢測的電磁振動盤的控制量為y(k)，則第k次調控時控制量的跟蹤誤差e(k)表示為：

e(k)＝r-y(k) (1)