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1、10申请公布号CN102090205A43申请公布日20110615CN102090205ACN102090205A21申请号201010584024822申请日20101207A01D41/12720060171申请人中国农业大学地址100193北京市海淀区圆明园西路2号72发明人王新王书茂段娜王培儒74专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人王莹54发明名称一种联合收割机脱粒性能多参数控制系统57摘要本发明公开了一种联合收割机脱粒性能多参数控制系统，包括数据采集单元，用于采集联合收割机的各个作业参数并将其处理后发送至控制执行单元；控制执行单元，用于根据接收到的所述作业参数计。
2、算得到被控参数的最优解，并根据所述最优解控制被控量的输出；显示单元，用于实时显示联合收割机作业过程中的作业参数。本发明通过采用多参数实时控制策略，根据联合收割机田间作业状态的变化，对联合收割机各种作业参数进行调节，以在保证联合收割机作业效率的同时进一步保证收获质量。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102090208A1/1页21一种联合收割机脱粒性能多参数控制系统，其特征在于，包括数据采集单元，用于采集联合收割机的各个作业参数并将其处理后发送至控制执行单元；控制执行单元，用于根据接收到的所述作业参数计算得到被控参数的最优解，并根。
3、据所述最优解控制被控量的输出；显示单元，用于实时显示联合收割机作业过程中的作业参数。2如权利要求1所述的联合收割机脱粒性能多参数控制系统，其特征在于，所述数据采集单元包括传感器，用于采集联合收割机的各个作业参数；信号调理电路，用于处理由传感器采集到的所述作业参数；数据采集器，用于采集经过信号调理电路处理后的作业参数。3如权利要求2所述的联合收割机脱粒性能多参数控制系统，其特征在于，所述数据采集单元还包括声光报警器，用于联合收割机作业参数非正常工作下的报警指示。4如权利要求1所述的联合收割机脱粒性能多参数控制系统，其特征在于，所述控制执行单元包括微处理器，用于根据所述数据采集器采集的作业参数计算。
4、被控参数的最优解；驱动电机，用于根据所述被控参数的最优解，驱动控制执行机构执行对被控量的输出控制；执行机构，用于在所述驱动电机的驱动控制下执行对被控量的输出控制。5如权利要求4所述的联合收割机脱粒性能多参数控制系统，其特征在于，所述控制执行单元还包括状态指示灯，用于显示联合收割机作业状态。6如权利要求1所述的联合收割机脱粒性能多参数控制系统，其特征在于，所述系统还包括最优恒速控制单元，其包括数据处理界面、控制输出界面、系统调试界面和系统设置界面。7如权利要求16任一项所述的联合收割机脱粒性能多参数控制系统，其特征在于，所述数据采集单元、控制执行单元和显示单元之间通过CAN总线连接。8如权利要求。
5、16任一项所述的联合收割机脱粒性能多参数控制系统，其特征在于，所述被控参数为脱粒滚筒的速度。权利要求书CN102090205ACN102090208A1/4页3一种联合收割机脱粒性能多参数控制系统技术领域0001本发明涉及农业机械化生产技术领域，特别是涉及一种联合收割机脱粒性能多参数控制系统。背景技术0002脱粒系统是联合收割机的重要组成部分，联合收割机的其他主要系统的性能与其都有着密切的联系。其中，脱粒滚筒的转速是影响联合收割机脱粒质量的重要参数，对于各种作物，脱粒滚筒都存在最优转速域与之对应。低于此阈值下限时作物籽粒含杂量较高，若喂入量升高还会导致输送器或脱粒滚筒堵塞；高于阈值上限时又会加。
6、大籽粒损伤。因此，如何将脱粒滚筒转速控制在最佳范围内是当前亟需解决的问题。0003目前，大部分联合收割机作业时，仅凭机手的操作经验，根据田间作业实际情况调整联合收割机的行驶速度，以达到调节系统喂入量随之改变脱粒滚筒扭矩，从而保证了脱粒滚筒的正常工作及脱粒质量。但是，这种作业方式自动化水平较低，对于机手的操作水平要求相对较高，劳动强度大，机手可参考的联合收割机作业参数较为单一，且各参数之间的联系性不强，不能达到作业质量及收割机系统状态的准确表征。目前也有少量的联合收割机自动控制系统及相应的脱粒滚筒模糊控制算法、PID控制算法被提出，但其多以控制联合收割机行驶速度为单一被控参数，虽然在多传感器信息。
7、融合及控制算法上有了一定的突破，但对于联合收割机这样一个时滞性、非线性复杂时变系统，改变单一参数的自动调速系统对于保证系统作业质量效果延时较大。因此，亟需研究相应的多参数脱粒滚筒恒速自动控制系统，对联合收割机各作业参数进行综合分析，制定多参数控制方案，以提高联合收割机作业质量控制的时效性。0004目前已有的联合收割机自动控制系统，多集中于对作业速度的控制上，通过收割机喂入量、脱粒滚筒扭矩、输粮搅龙转速等参数反映出的系统作业负荷的变化，根据多信息融合模糊控制算法，配合自动调速系统，调节联合收割机行驶速度，以达到影响收割机喂入量及与之相关的各项参数，改善系统作业状态的目的。该控制系统仅在被控量超过。
8、设定极限值时，调节才起作用，对联合收割机这种存在较大延时的复杂系统，被控参量的变化情况往往难以被及时掌握，从而导致被控量在较大范围内起伏变化，使系统控制指标产生振荡，最终导致控制系统失效或脱粒滚筒堵转。发明内容0005一要解决的技术问题0006本发明要解决的技术问题是如何对影响联合收割机脱粒滚筒转速的各参量进行控制，以保证联合收割机的作业质量，进一步提高联合收割机的作业效率及自动化水平。0007二技术方案0008为解决上述技术问题，提供一种联合收割机脱粒性能多参数控制系统，包括0009数据采集单元，用于采集联合收割机的各个作业参数并将其处理后发送至控制执说明书CN102090205ACN102。
9、090208A2/4页4行单元；0010控制执行单元，用于根据接收到的所述作业参数计算得到被控参数的最优解，并根据所述最优解控制被控量的输出；0011显示单元，用于实时显示联合收割机作业过程中的作业参数。0012优选地，所述数据采集单元包括0013传感器，用于采集联合收割机的各个作业参数；0014信号调理电路，用于处理由传感器采集到的所述作业参数；0015数据采集器，用于采集经过信号调理电路处理后的作业参数。0016优选地，所述数据采集单元还包括0017声光报警器，用于联合收割机作业参数非正常工作下的报警指示。0018优选地，所述控制执行单元包括0019微处理器，用于根据所述数据采集器采集的作。
10、业参数计算被控参数的最优解；0020驱动电机，用于根据所述被控参数的最优解，驱动控制执行机构执行对被控量的输出控制；0021执行机构，用于在所述驱动电机的驱动控制下执行对被控量的输出控制。0022优选地，所述控制执行单元还包括0023状态指示灯，用于显示联合收割机作业状态。0024优选地，所述系统还包括最优恒速控制单元，其包括数据处理界面、控制输出界面、系统调试界面和系统设置界面。0025优选地，所述数据采集单元、控制执行单元和显示单元之间通过CAN总线连接。0026优选地，所述被控参数为脱粒滚筒的速度。0027三有益效果0028通过采用多参数实时控制策略，根据联合收割机田间作业状态的变化，对。
11、脱粒滚筒的转速进行调节，以在保证联合收割机作业效率的同时进一步保证收获质量。附图说明0029图1是依据本发明实施方式的联合收割机脱粒性能多参数控制系统的系统控制框图；0030图2是依据本发明实施方式的联合收割机脱粒性能多参数控制系统的模拟信号调理电路图；0031图3是依据本发明实施方式的联合收割机脱粒性能多参数控制系统的数字信号调理电路图；0032图4是依据本发明实施方式的联合收割机脱粒性能多参数控制系统的核心处理器电路原理图；0033图5是依据本发明实施方式的联合收割机脱粒性能多参数控制系统的软件主程序流程图。具体实施方式0034下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。。
12、以下实施说明书CN102090205ACN102090208A3/4页5例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。0035如图1所示，本发明提供了一种联合收割机脱粒性能多参数控制系统，包括数据采集单元，用于采集联合收割机的各个作业参数并将其处理后发送至控制执行单元；控制执行单元，用于根据接收到的所述作业参数计算得到被控参数的最优解，并根据最优解控制被控量的输出；显示单元，用于实时显示联合收割机作业过程中的作业参数。该实施方式中联合收割机的各个作业参数包括拔禾轮转速、割刀频率、输粮搅龙转速、脱粒滚筒转速和扭矩、发动机转速、行驶速度和振动筛的频率。数据采集单元、控制执行单元和显示单元之间通过CA。
13、N总线通信协议，采用多主方式完成数据的快速交互，并通过显示单元，将联合收割机的各个作业参数实时显示在液晶显示屏上，保证联合收割机操作人员能够快速获取收割机作业的相关信息，并及时完成相应的控制操作。这里的被控参数指的是脱粒滚筒的速度。0036其中，数据采集单元包括传感器，用于采集联合收割机的各个作业参数；信号调理电路，用于处理由传感器采集到的上述各个作业参数；数据采集器，用于采集经过信号调理电路处理后的各个作业参数。数据采集单元还可以包括声光报警器，用于联合收割机作业参数非正常工作下的报警指示。该实施方式的模拟信号调理电路和数字信号调理电路的电路图分别如图2和3所示。0037控制执行单元包括微处。
14、理器，用于根据所述数据采集器采集的作业参数计算被控参数的最优解；驱动电机，用于根据所述被控参数的最优解，驱动控制执行机构执行对被控量的输出控制；执行机构，用于在所述驱动电机的驱动控制下执行对被控量的输出控制。控制执行单元还可以包括状态指示灯，用于指示联合收割机的工作状态。0038该实施方式中利用下式计算被控参数、即脱粒滚筒的速度，00390040其中脱粒滚筒运行时的角速度；为脱粒粒滚筒运行时的角加速度；J脱粒滚筒的转动惯量；R脱粒滚筒的等效半径；作物的谷草比；A，B脱粒滚筒克服运动副摩擦力和空气的阻力系数；N脱粒滚筒的消耗功率；谷物出口速度比；Q喂入量，QHX，H为割幅宽度，为作物密度，X为联。
15、合收割机行驶速度。0041根据上式给出的角加速度与各作业参数的关系，便可根据联合收割机的实际情况，得到相应的控制策略，将各控制参数在设定值附近进行调节，保证脱粒滚筒的稳定运行，进而提高联合收割机的收获质量和工作效率。0042该实施方式中除包括上述硬件单元外，还包括配套的软件系统。联合收割机脱粒滚筒最优恒速控制软件由数据处理界面、控制输出界面、系统调试界面、系统设置界面、系统帮助界面组成，主要功能包括对数据采集系统上传数据的处理、分析、显示和保存；脱粒滚筒恒速控制算法的设置、计算及输出控制以及基于CAN总线的通信调试。如图5所示，联合收割机脱粒滚筒最优恒速控制软件主程序进行系统初始化后，首先调用。
16、数据采集子程序、液晶显示子程序，并根据系统设置情况设置脱粒滚筒恒速控制算法的子程序、报警子程序和输出控制子程序的各项相关参数，完成联合收割机作业参数的数据采集、显示和联合收割机作业状态故障报警判断、作业参数输出控制等功能。当系统设置在自动方式下工作说明书CN102090205ACN102090208A4/4页6时，主程序自动调用脱粒滚筒恒速控制算法的子程序进行数据计算得到最优解，并通过CAN总线将控制决策输出到控制执行系统进行各相关参数如行驶速度、输粮搅龙转速、拨禾轮转速等的控制，使联合收割机脱粒滚筒转速稳定在相应的最优范围之内，以实现在获得较高收获质量的同时保证高的工作效率。0043联合收割。
17、机脱粒滚筒最优恒速控制的目的是在保证较少的收获损失、较低的联合收割机作业功耗的前提下，保证脱粒滚筒具有稳定的最优的转速状态。联合收割机在工作过程中是一个非线性时变且具有大时滞性的复杂系统，各工作部件的作业性能状态，以及不同作物的性质、田间地面情况等随时都在变化，因此联合收割机脱粒滚筒速度控制系统是一个多输入/输出控制系统，利用传感器系统分别测得拨禾轮转速、割刀频率、输粮搅龙转速、脱粒滚筒转速、脱粒滚筒扭矩、行驶速度等联合收割机作业状态信号并进行预处理后，利用脱粒滚筒恒速控制算法进行综合计算，并与预先设定值及变化比例进行比较，根据差值进行输出控制，保证联合收割机脱粒滚筒转速在最优范围内稳定运行。。
18、0044核心微处理器根据脱粒滚筒恒速控制算法相应的输出控制策略控制执行机构工作，基本控制策略是当联合收割机喂入量过大，比如超过预设值的10时，核心微处理器同时调用当前时刻脱粒滚筒转速、扭矩及喂入量等作业参数数据，判断当前脱粒滚筒角加速度变化量是否为0，若变化量大于零，则说明联合收割机当前总体工作阻力小于脱粒滚筒的额定负荷，联合收割机没有达到最高的工作效率，此时应进一步提高行驶速度、拨禾轮转速、输粮搅龙转速等相关参数以增大系统喂入量，提高联合收割机的工作效率；若变化量小于零，则表明目前总工作阻力大于脱粒滚筒的额定负荷，此时应该采取减小喂入量的控制策略，以避免负荷继续增大导致的脱粒滚筒堵转；当角加。
19、速度等于零时，说明脱粒滚筒正保持匀速运动状态，联合收割机各部分均保持稳定的工作状态，在保证收获质量的同时达到了最佳的工作效率。核心微处理器的电路原理图见图4。0045该实施方式采用脱粒滚筒最优转速域控制思想，对联合收割机脱粒滚筒的转速进行调节，以在保证联合收割机作业效率的同时进一步确保收获质量；采用多参数实时控制策略，根据联合收割机田间作业状态的变化，对脱粒滚筒转速在最优转速域内进行多参数输出实时调节；利用CAN总线多主方式工作特点，实现数据采集、处理、控制、显示模块之间信息的快速、高可靠性通讯，进一步加强了控制系统的快速性和可靠性。0046以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。说明书CN102090205ACN102090208A1/3页7图1图2说明书附图CN102090205ACN102090208A2/3页8图3图4说明书附图CN102090205ACN102090208A3/3页9图5说明书附图CN102090205A。