專利名稱：一種聯(lián)合收割機控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，具體地說，涉及一種聯(lián)合收割機控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
目前，聯(lián)合收割機正朝著自動化、高效率的方向發(fā)展。聯(lián)合收割機的收割效率與其作業(yè)負荷相關(guān)，作業(yè)負荷的波動直接影響聯(lián)合收割機的工作狀態(tài)穩(wěn)定性和收割效率。行駛速度過快會使脫粒滾筒因為喂入量過大而過載，使脫粒滾筒轉(zhuǎn)速下降而降低脫粒質(zhì)量，甚至造成脫粒滾筒和輸糧攪龍堵塞，從而產(chǎn)生停機故障；而行駛速度過慢，負荷偏低，作業(yè)效率低下；因此要求在聯(lián)合收割機作業(yè)時對負荷進行實時調(diào)控，從而使聯(lián)合收割機能高質(zhì)量、高效率地作業(yè)。目前，大部分聯(lián)合收割機作業(yè)時，依靠操作人員的個人經(jīng)驗，通過調(diào)整行駛速度改變喂入量來調(diào)節(jié)負荷。這種作業(yè)方式對操作人員駕駛水平要求高，且勞動強度大，難以降低故障率，作業(yè)速度和作業(yè)效率低。也有一些聯(lián)合收割機針對脫粒滾筒轉(zhuǎn)速和夾帶損失量等信息采用各種控制方法來自動調(diào)整行駛速度，調(diào)節(jié)割臺的作物收割量，使進入滾筒的作物喂入量保持合適的水平，從而保證滾筒轉(zhuǎn)速處于比較好的作業(yè)狀態(tài)。目前，聯(lián)合收割機的結(jié)構(gòu)從控制的角度而言，尚存在一些不足首先，在傳統(tǒng)的聯(lián)合收割機上，由于傳輸帶的傳輸速度不受聯(lián)合收割機行走速度的影響，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為一個大時間常數(shù)的純滯后環(huán)節(jié)，即脫粒滾筒的喂入量不會隨行駛速度的變化而立刻變化，而需要經(jīng)過一段時間的延時，滾筒的喂入量才會變化，從而增加了控制的難度，嚴重影響控制的效果。若傳送帶的傳輸速度能受聯(lián)合收割機行走速度的控制，則就能消除該純滯后環(huán)節(jié)，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為一個小時間常數(shù)的純滯后環(huán)節(jié)，這樣就會大大改善控制的性能；其次，現(xiàn)有聯(lián)合收割機往往只針對脫粒滾筒轉(zhuǎn)速等信息，采用控制方法來調(diào)整行駛速度，實現(xiàn)作業(yè)負荷的穩(wěn)定，實際上，由于脫粒滾筒的轉(zhuǎn)動慣性，當(dāng)脫粒滾筒轉(zhuǎn)速下降時，脫粒滾筒的作業(yè)負荷早已超標，即滾筒由發(fā)動機提供的主動轉(zhuǎn)矩早已小于負荷轉(zhuǎn)矩，即使立刻調(diào)整行駛速度，脫粒滾筒和輸糧攪龍仍可能堵塞造成故障。因此，很有必要對現(xiàn)有技術(shù)進行改進以克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種聯(lián)合收割機控制裝置及控制方法，通過改進設(shè)計使傳輸帶的傳輸速度直接受聯(lián)合收割機行走機構(gòu)速度的控制來消除傳輸帶這一純滯后環(huán)節(jié)，進一步，通過檢測脫粒滾筒的負荷轉(zhuǎn)矩來盡早反映脫粒滾筒的負荷情況，從而提高聯(lián)合收割機的控制性能，進而提高聯(lián)合收割機的工作效率，降低故障率。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種聯(lián)合收割機控制裝置，其包括有負荷反饋控制裝置、提供動力的發(fā)動機、第一傳動裝置、行走機構(gòu)、第二傳動裝置和傳輸帶，所述發(fā)動機的輸出軸通過第一傳動裝置和行走機構(gòu)的驅(qū)動輪軸連接，所述行走機構(gòu)的驅(qū)動輪軸又通過第二傳動裝置和傳輸帶主動輪軸連接。作為本發(fā)明的進一步改進，所述負荷反饋控制裝置包括模糊控制模塊、PID控制模塊、檢測脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的第一檢測元件以及檢測脫粒滾筒負荷轉(zhuǎn)矩的第二檢測元件，所述模糊控制模塊用于將第一檢測元件得到的滾筒轉(zhuǎn)速與滾筒轉(zhuǎn)速給定值進行比較，然后通過模糊控制算法確定滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值；所述PID控制模塊用于將第二檢測元件得到的滾筒負荷轉(zhuǎn)矩與滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值進行比較，然后通過PID控制算法控制行走機構(gòu)前進速度。本發(fā)明還采取如下技術(shù)方案一種聯(lián)合收割機控制方法，其采取如下控制步驟
將負荷反饋控制裝置主程序進行系統(tǒng)初始化；
調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序，并調(diào)用判斷報警子程序，進行數(shù)據(jù)采集和故障判斷，若有故障則·報警，若無故障則調(diào)用滾筒轉(zhuǎn)速控制子程序，將滾筒轉(zhuǎn)速與滾筒轉(zhuǎn)速給定值進行比較后，通過模糊控制算法確定滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值；
再調(diào)用滾筒轉(zhuǎn)矩控制子程序，將滾筒負荷轉(zhuǎn)矩與滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值進行比較后，通過PID控制算法對行走機構(gòu)前進速度進行合理調(diào)控，從而完成聯(lián)合收割機的負荷反饋控制。本發(fā)明具有如下有益效果在傳統(tǒng)聯(lián)合收割機上，改變傳送帶的動力傳遞，使聯(lián)合收割機傳輸帶的動力由聯(lián)合收割機行走機構(gòu)傳遞，從而消除傳輸帶這一純滯后環(huán)節(jié)，或轉(zhuǎn)化為一個小時間常數(shù)的純滯后環(huán)節(jié)，即聯(lián)合收割機行走機構(gòu)的速度一改變馬上就能改變進入脫粒滾筒的負荷量，這樣就會大大改善控制的性能。同時，通過檢測脫粒滾筒的負荷轉(zhuǎn)矩來盡早反映脫粒滾筒的負荷情況，可以構(gòu)成滾筒負荷轉(zhuǎn)矩控制回路，從而提高滾筒轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)控制性能，使脫粒滾筒工作在最佳工作狀態(tài)，提高聯(lián)合收割機的工作狀態(tài)穩(wěn)定性和收割效率。


附圖I為本發(fā)明聯(lián)合收割機控制裝置的部分動力傳動示意 附圖2為本發(fā)明聯(lián)合收割機控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。附圖3為本發(fā)明聯(lián)合收割機控制裝置的主程序流程圖。圖中1.發(fā)動機；2.液壓無級變速器；3.變速箱；4.行走機構(gòu)驅(qū)動輪軸；5.傳輸帶主動輪軸
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明聯(lián)合收割機控制裝置及控制方法作進一步的說明。請參照圖I所示，本發(fā)明聯(lián)合收割機控制裝置包括有提供動力的發(fā)動機1，第一傳動裝置、行走機構(gòu)、第二傳動裝置和傳輸帶，發(fā)動機I的輸出軸通過第一傳動裝置和行走機構(gòu)驅(qū)動輪軸4連接，行走機構(gòu)驅(qū)動輪軸4又通過第二傳動裝置和傳輸帶主動輪軸5連接，所述第一傳動裝置包括傳動帶和用于調(diào)節(jié)行走機構(gòu)前進速度的調(diào)速器，調(diào)速器包括液壓無級變速器2和變速箱3，所述發(fā)動機I的輸出軸通過傳動帶、液壓無級變速器2和變速箱3把動力傳給行走機構(gòu)驅(qū)動輪軸4，該行走機構(gòu)驅(qū)動輪軸4又通過第二傳動裝置將動力直接傳遞給傳輸帶主動輪軸5。本發(fā)明中的液壓無級變速器2用于無級調(diào)速，其能夠很方便地實現(xiàn)行走機構(gòu)驅(qū)動輪軸4前進速度的調(diào)整，而行走機構(gòu)驅(qū)動輪軸4前進速度的變化又直接帶動傳輸帶主動輪軸5傳輸速度的變化。在本發(fā)明中，傳輸帶的傳輸速度的變化通過行走機構(gòu)的調(diào)節(jié)控制，從而在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上消除傳輸帶這一純滯后環(huán)節(jié)或者轉(zhuǎn)化為一個小時間常數(shù)的純滯后環(huán)節(jié)，進而使得脫粒喂筒的喂入量隨行駛速度的變化而立刻變化，從而大大改善控制性能。請參照圖2所示，本發(fā)明聯(lián)合收割機控制裝置中還包括負荷反饋控制裝置，負荷反饋控制裝置包括模糊控制模塊、PID控制模塊、檢測脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的第一檢測元件以及檢測脫粒滾筒負荷轉(zhuǎn)矩的第二檢測元件。模糊控制模塊用于將第一檢測元件檢測到的滾筒轉(zhuǎn)速與滾筒轉(zhuǎn)速給定值進行比較，然后通過模糊控制算法確定滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值；PID控制模塊用于將第二檢測元件檢測到的滾筒負荷轉(zhuǎn)矩與滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值進行比較，然后 通過PID控制算法調(diào)控行走機構(gòu)前進速度。在行走機構(gòu)的行走速度和割臺高度、幅寬及作物狀態(tài)等的復(fù)合作用下，作物通過傳輸帶輸送給脫粒滾筒。作用在收割機脫粒滾筒上的合成轉(zhuǎn)矩等于發(fā)動機通過皮帶提供給滾筒的主動轉(zhuǎn)矩減去作物等負荷作用在滾筒上的負載轉(zhuǎn)矩。因為脫粒滾筒負荷轉(zhuǎn)矩能更準確的反映聯(lián)合收割機滾筒喂入量的大小，并比脫粒滾筒轉(zhuǎn)速提前反映脫粒滾筒的負荷情況，因此通過檢測到的脫粒滾筒負荷轉(zhuǎn)矩構(gòu)成滾筒負荷轉(zhuǎn)矩控制回路，可以用來提高滾筒轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)控制性能，以便更好地保證脫粒滾筒工作在最佳工作狀態(tài)。請參照圖3所示，其為本發(fā)明聯(lián)合收割機控制裝置的主程序流程圖，本發(fā)明中的負荷反饋控制裝置主程序進行系統(tǒng)初始化后，首先調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序，并調(diào)用判斷報警子程序，進行數(shù)據(jù)采集和故障判斷，若有故障則報警，若無故障則調(diào)用滾筒轉(zhuǎn)速控制子程序，將滾筒轉(zhuǎn)速與滾筒轉(zhuǎn)速給定值進行比較后，通過模糊控制算法確定滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值；
再調(diào)用滾筒轉(zhuǎn)矩控制子程序，將滾筒負荷轉(zhuǎn)矩與滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值進行比較后，通過PID控制算法對行走機構(gòu)前進速度進行合理調(diào)控，從而完成聯(lián)合收割機的負荷反饋控制。采用本發(fā)明聯(lián)合收割機控制裝置，傳輸帶的傳輸速度的變化通過行走機構(gòu)的調(diào)節(jié)控制，從而在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上消除傳輸帶這一純滯后環(huán)節(jié)或者轉(zhuǎn)化為一個小時間常數(shù)的純滯后環(huán)節(jié)，進而使得脫粒喂筒的喂入量隨行駛速度的變化而立刻變化，從而大大改善控制性能。同時，通過檢測脫粒滾筒的負荷轉(zhuǎn)矩來盡早反映脫粒滾筒的負荷情況，可以構(gòu)成滾筒轉(zhuǎn)矩控制回路，從而提高滾筒轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)控制性能，使脫粒滾筒工作在最佳工作狀態(tài)，進而提高聯(lián)合收割機的工作效率，降低故障率。以上，詳細說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明要求保護的權(quán)利范圍并不限于此，利用了本發(fā)明的基本概念，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員進行的各種變形以及改善，仍屬于本發(fā)明請求的權(quán)利范圍。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合收割機控制裝置，其包括有負荷反饋控制裝置、提供動力的發(fā)動機、第一傳動裝置、行走機構(gòu)、第二傳動裝置和傳輸帶，所述發(fā)動機的輸出軸通過第一傳動裝置和行走機構(gòu)的驅(qū)動輪軸連接，其特征在于所述行走機構(gòu)的驅(qū)動輪軸通過第二傳動裝置和傳輸帶主動輪軸連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聯(lián)合收割機的控制裝置，其特征在于所述負荷反饋控制裝置包括模糊控制模塊、PID控制模塊、檢測脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的第一檢測元件以及檢測脫粒滾筒負荷轉(zhuǎn)矩的第二檢測元件，所述模糊控制模塊用于將第一檢測元件得到的滾筒轉(zhuǎn)速與滾筒轉(zhuǎn)速給定值進行比較，然后通過模糊控制算法確定滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值；所述PID控制模塊用于將第二檢測元件得到的滾筒負荷轉(zhuǎn)矩與滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值進行比較，然后通過PID控制算法控制行走機構(gòu)前進速度。
3.一種聯(lián)合收割機的控制方法，其特征在于其采取如下控制步驟 將負荷反饋控制裝置主程序進行系統(tǒng)初始化； 調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序，并調(diào)用判斷報警子程序，進行數(shù)據(jù)采集和故障判斷，若有故障則報警，若無故障則調(diào)用滾筒轉(zhuǎn)速控制子程序，將滾筒轉(zhuǎn)速與滾筒轉(zhuǎn)速給定值進行比較后，通過模糊控制算法確定滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值； 再調(diào)用滾筒轉(zhuǎn)矩控制子程序，將滾筒負荷轉(zhuǎn)矩與滾筒負荷轉(zhuǎn)矩給定值進行比較后，通過PID控制算法對行走機構(gòu)前進速度進行合理調(diào)控，從而完成聯(lián)合收割機的負荷反饋控制。
全文摘要
一種聯(lián)合收割機控制裝置，其包括有負荷反饋控制裝置、提供動力的發(fā)動機、第一傳動裝置、行走機構(gòu)、第二傳動裝置和傳輸帶，所述發(fā)動機的輸出軸通過第一傳動裝置和行走機構(gòu)的驅(qū)動輪軸連接，其特征在于所述行走機構(gòu)的驅(qū)動輪軸通過第二傳動裝置和傳輸帶主動輪軸連接；所述負荷反饋控制裝置包括模糊控制模塊、PID控制模塊、檢測脫粒滾筒轉(zhuǎn)速的第一檢測元件以及檢測脫粒滾筒負荷轉(zhuǎn)矩的第二檢測元件，模糊控制模塊通過第一檢測元件構(gòu)成滾筒轉(zhuǎn)速控制回路，PID控制模塊通過第二檢測元件構(gòu)成滾筒負荷轉(zhuǎn)矩控制回路。本發(fā)明聯(lián)合收割機在傳統(tǒng)聯(lián)合收割機的基礎(chǔ)上，使聯(lián)合收割機傳輸帶的動力由行走機構(gòu)傳遞，消除傳輸帶這一純滯后環(huán)節(jié)，大大改善控制的性能。同時，通過檢測脫粒滾筒的負荷轉(zhuǎn)矩來構(gòu)成滾筒負荷轉(zhuǎn)矩控制回路，從而提高滾筒轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)性能，進而提高聯(lián)合收割機的工作狀態(tài)穩(wěn)定性和收割效率。
文檔編號A01D41/127GK102934563SQ201210405879
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者趙德安, 李菊, 秦云, 張軍 申請人:江蘇大學(xué)