本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自激振動深松機(jī)及耕深測控方法，其主要應(yīng)用于土壤深松耕作領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

土壤耕作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。由于長期采用淺旋、翻耕等不合理耕作方式，導(dǎo)致我國耕地質(zhì)量逐年下降，作物減產(chǎn)嚴(yán)重。深松整地技術(shù)是在不翻動土壤的前提下疏松土壤，可有效打破犁底層、改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，在土壤改良效果上優(yōu)勢顯著，近年來得到大力推廣。自激振動深松技術(shù)具有明顯減阻效果，現(xiàn)階段自激振動深松機(jī)均采用彈簧為激振源，使深松鏟上端與機(jī)架通過彈簧連接，土壤阻力變化時，深松鏟在土壤阻力和彈簧彈力共同作用下擺動，從而達(dá)到減阻效果。但由于彈簧剛度一定、預(yù)緊力調(diào)節(jié)范圍有限，以彈簧為激振源的自激振動深松機(jī)在土壤比阻差異大、不同區(qū)域地塊作業(yè)時存在適應(yīng)性差、間斷失效的問題，導(dǎo)致耕深穩(wěn)定性無法保證。

現(xiàn)有技術(shù)中，在機(jī)架與鏟柄之前設(shè)置水平振動裝置，水平振動裝置包括彈簧和套在彈簧內(nèi)部的液壓油缸，該設(shè)計仍以彈簧為激振源，相比傳統(tǒng)彈簧自激深松機(jī)在彈簧內(nèi)部增加了液壓缸，通過調(diào)節(jié)液壓缸中的液壓油量可控制振動彈簧的伸縮量，對彈簧的最大伸縮位置加以限制，以此保證耕深。

本發(fā)明以液壓缸為激振源并配套耕深檢測裝置，耕深檢測裝置實時監(jiān)測耕深并以耕深變異為指標(biāo)調(diào)節(jié)液壓缸工作壓力，使土壤阻力與激振源實時匹配，保證耕深的前提下使深松鏟達(dá)到最優(yōu)的減阻效果。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有存在以下優(yōu)點；

1、以液壓缸為激振源，可實現(xiàn)液壓缸液壓力實時調(diào)節(jié)，避免了彈簧為激振源時剛度不足造成的間斷失效，因此無需增加伸縮量控制裝置，深松單體結(jié)構(gòu)得到簡化。

2、實時檢測耕深，以耕深變異作為液壓缸工作壓力調(diào)控依據(jù)，增加反饋環(huán)節(jié)，能夠更加準(zhǔn)確、有依據(jù)地保證耕深一致性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為實現(xiàn)本發(fā)明之目的，采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種自激振動深松機(jī)，包括機(jī)架、檢測裝置、液壓裝置、多個自激振動深松單體，其特征在于：檢測裝置安裝在機(jī)架上，多個自激振動深松單體和液壓裝置安裝在機(jī)架上；自激振動深松單體用于松土，液壓裝置做為自激振動深松單體的激振源，檢測裝置用于檢測自激振動深松單體的入土深度，并根據(jù)入土深度控制液壓裝置，進(jìn)而控制耕深。

所述的自激振動深松機(jī)，其中：自激振動深松單體包括單體固定架、深松鏟連接板、深松鏟、液壓缸、鎮(zhèn)壓裝置；所述鎮(zhèn)壓裝置包括鎮(zhèn)壓輪、鎮(zhèn)壓輪連接臂。

所述的自激振動深松機(jī)，其中：自激振動深松單體通過單體固定架固定在機(jī)架上；液壓缸前端耳環(huán)通過銷軸與單體固定架上端鉸接，液壓缸另一端耳環(huán)通過第二銷軸與深松鏟連接板鉸接；深松鏟連接板前端通過第一銷軸與單體固定架下端鉸接，深松鏟連接板第一可繞銷軸轉(zhuǎn)動，深松鏟連接板后端固定連接深松鏟的上端。

所述的自激振動深松機(jī)，其中：鎮(zhèn)壓裝置上端通過第三銷軸與深松鏟連接板末端連接，鎮(zhèn)壓裝置可繞銷軸轉(zhuǎn)動，鎮(zhèn)壓裝置包括連接臂，連接臂上端通過第三銷軸與深松鏟連接板的末端連接，連接臂下端與鎮(zhèn)壓輪的旋轉(zhuǎn)軸連接，鎮(zhèn)壓輪可繞連接臂的下端旋轉(zhuǎn)滾動。

所述的自激振動深松機(jī)，其中：液壓裝置包括蓄能器、過濾器、閥組、連接管件；所述閥組包括多個相同的比例減壓閥，分別通過連接管件與多個液壓缸連接，每個比例減壓閥獨立控制一個液壓缸，通過控制比例減壓閥出油口壓力來調(diào)節(jié)液壓缸工作壓力。

所述的自激振動深松機(jī)，其中：液壓裝置的進(jìn)油口與拖拉機(jī)液壓輸出口連接，經(jīng)過濾器、蓄能器連接至閥組的進(jìn)油口，液壓裝置的回油口與拖拉機(jī)液壓回油口連接，并與閥組回油口直接連接，閥組的出油口連至各液壓缸無桿腔。

所述的自激振動深松機(jī)，其特征在于：檢測裝置包括主控制器、連接電路、單體控制器組合、傳感器組合；所述單體控制器組合包括多個單體控制器，傳感器組合包括第一角度傳感器和第二角度傳感器。

所述的自激振動深松機(jī)，其中：主控制器通過連接電路與觸摸屏、單體控制器組合連接，觸摸屏安裝拖拉機(jī)駕駛室；每個單體控制器都與一個傳感器組合連接；每個傳感器組合中的第一角度傳感器水平固定在深松鏟連接板上方，第二角度傳感器豎直固定在鎮(zhèn)壓輪連接臂上方。

所述的自激振動深松機(jī)，其中：單體控制器通過安裝在自激振動深松單體上的傳感器組合檢測耕深、耕深變異系數(shù)、平均耕深并發(fā)送給主控制器；單體控制器還通過控制比例減壓閥調(diào)節(jié)液壓缸工作壓力，穩(wěn)定耕深。

一種如上之一所述的自激振動深松機(jī)的自激振動深松機(jī)測控方法，其中：

該方法包括如下步驟：

a.通過觸摸屏輸入自激振動深松單體工作參數(shù)；

b.主控制器根據(jù)觸摸屏輸入的數(shù)據(jù)確定自激振動深松單體尺寸參數(shù)并控制單體控制器工作；

c.單體控制器計算深松鏟工作參數(shù)；

d.單體控制器根據(jù)計算得工作參數(shù)控制液壓缸的工作壓力；

e.單體控制器將計算出的工作參數(shù)發(fā)送給主控制器；

f.主控制器將接收的多個單體工作參數(shù)發(fā)送給觸摸屏顯示。

所述的自激振動深松機(jī)測控方法，其中：所述方法具體按如下步驟進(jìn)行：

a.在觸摸屏中輸入自激振動深松單體尺寸參數(shù)h、h、l、l1、l2、r，設(shè)定耕深變異下限vl、耕深變異上限vu、比例減壓閥初始調(diào)定壓力ps；通過觸摸屏啟動自激振動深松耕深控制；

b.主控制器根據(jù)觸摸屏輸入的數(shù)據(jù)確定自激振動深松單體尺寸參數(shù)h、h、l、l1、l2、r，設(shè)定耕深變異下限vl、耕深變異上限vu、比例減壓閥初始調(diào)定壓力ps，并發(fā)送給單體控制器組合；單體控制器接收數(shù)據(jù)后，開始讀取角度傳感器組合的數(shù)據(jù)，計算出深松單體當(dāng)前耕深dn、耕深變異系數(shù)vd、平均耕深dm，其中：h為第一銷軸到深松鏟鏟尖的垂直距離；h為第一銷軸到第三銷軸的垂直距離；l為第一銷軸到深松鏟中心線的水平距離；l1為第三銷軸到鎮(zhèn)壓輪的旋轉(zhuǎn)軸之間的垂直距離；l2為深松鏟中心線到連接臂中心線之間的距離；r為鎮(zhèn)壓輪半徑；

c.步驟b中，計算深松鏟當(dāng)前耕深dn的方法為：

c1)隨著深松鏟入土，第一角度傳感器檢測的鎮(zhèn)壓輪連接臂與水平方向的夾角為α，此時根據(jù)以下公式計算出深松鏟111當(dāng)前耕深dn；

dn＝h-h-(l1×sinα)-r

c2)深松鏟振動時，第二角度傳感器檢測出深松鏟安裝板與水平方向的夾角α1、第二角度傳感器檢測出鎮(zhèn)壓輪安裝板與水平方向的夾角α，此時根據(jù)以下公式計算出深松鏟當(dāng)前耕深dn；

dn＝hcosa1-l1sina+l2sina1-hcosa1-r

耕深平均值計算根據(jù)以下公式：

式中：n—采樣點個數(shù)；

耕深變異系數(shù)計算根據(jù)以下公式：

式中：s—耕深標(biāo)準(zhǔn)差；

d.單體控制器將計算出的當(dāng)前耕深dn、耕深變異系數(shù)vd、平均耕深dm發(fā)送給主控制器，主控制器接收后發(fā)送給觸摸屏顯示；

e.單體控制器耕深采樣間隔為0.5s，累計采樣預(yù)定個數(shù)樣本點后，計算出該預(yù)定個數(shù)的樣本點的耕深變異系數(shù)vd，單體控制器根據(jù)所述耕深變異系數(shù)vd調(diào)整液壓缸工作壓力，從而穩(wěn)定耕深。

所述的自激振動深松機(jī)測控方法，其中單體控制器采用模糊控制算法實現(xiàn)對液壓缸壓力的控制：依據(jù)模糊控制理論建立模糊控制器，模糊控制器的輸入變量為變異系數(shù)誤差e、變異系數(shù)誤差變化率ec，輸出量為比例減壓閥控制電壓調(diào)定量u。

所述的自激振動深松機(jī)測控方法，其中模糊控制器輸入變量的確定方法為：

(1)若vl＜vd＜vu，單體控制器認(rèn)為當(dāng)前耕深變異在設(shè)定范圍內(nèi)，液壓缸工作壓力不作調(diào)整,則變異系數(shù)誤差e＝0；

(2)若vd＞vu，單體控制器認(rèn)為當(dāng)前耕深變異偏離目標(biāo)耕深變異且超過設(shè)定耕深變異上限，耕深穩(wěn)定性差，需增大液壓缸工作壓力,則變異系數(shù)誤差e＝vd-vu；

(3)若vd＜vl，單體控制器認(rèn)為當(dāng)前耕深變異偏離目標(biāo)耕深變異且低于設(shè)定耕深變異下限，減阻效果差，需減小液壓缸工作壓力，則變異系數(shù)誤差e＝vd-vl；

其中：變異系數(shù)誤差變化率ec為本周期變異系數(shù)誤差與本周期對應(yīng)時間t的比值。

所述的自激振動深松機(jī)測控方法，其中所述的模糊控制器建立分為以下步驟：

a根據(jù)前期試驗確定模糊控制器的輸入變量e取值范圍e＝[-10，10]、ec取值范圍ec＝[-20，20]，輸出變量u取值范圍u＝[-3，3]；

b針對輸入變量e、ec定義語言變量e、ec，語言值e′、ec′，并定義語言變量e、ec離散論域為{-6，-4，-2，0，2，4，6}、語言值e′、ec′值域為{負(fù)大(nb)，負(fù)中(nm)，負(fù)小(ns)，零(z)，正小(ps)，正中(pm)，正大(pb)}；針對輸出變量u定義語言變量u、語言值u′，并定義語言變量u離散論域為{-6，-4，-2，0，2，4，6}，語言值u′值域為{負(fù)大(nb)，負(fù)中(nm)，負(fù)小(ns)，零(z)，正小(ps)，正中(pm)，正大(pb)}；

c根據(jù)輸入變量e、ec的取值范圍和語言變量e、ec的離散論域，計算得輸入變量e、ec的量化因子ke＝0.6、kec＝0.3；根據(jù)輸出變量u的取值范圍和語言變量u的離散論域，計算得輸出變量u的量化因子ku＝0.5；

d選擇三角函數(shù)作為語言值e、ec、u的隸屬函數(shù)，分別以語言變量論域中的元素為中心值建立隸屬函數(shù)；

e建立模糊控制規(guī)則庫，如下表：

所述的自激振動深松機(jī)測控方法，其中所述的模糊控制器的工作過程按如下步驟：

a模糊控制器實時計算變異系數(shù)誤差e、變異系數(shù)誤差變化率ec；

b對變異系數(shù)誤差e、變異系數(shù)誤差變化率ec進(jìn)行模糊化處理，通過量化因子ke、kec將變異系數(shù)誤差e、變異系數(shù)變化率ec量化為語言變量e、ec；

c模糊控制器按照隸屬函數(shù)并依據(jù)隸屬度最大原則求得語言變量e、ec所屬的語言值a、b，a、b∈u′；

d模糊控制器按照模糊控制規(guī)則庫進(jìn)行模糊推理，由語言值a、b確定語言變量u所屬的語言值c，c∈u′；

e對語言值c進(jìn)行去模糊化處理，按照重心法對語言值u′集合中的各元素及其隸屬度求加權(quán)平均值，并進(jìn)行四舍五入取整，得到語言變量u；

f模糊控制器經(jīng)過量化因子ku將語言變量u轉(zhuǎn)化為比例減壓閥控制電壓調(diào)定量u。

附圖說明

圖1為本發(fā)明自激振動深松機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明自激振動深松單體的正視圖

圖3為本發(fā)明鎮(zhèn)壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4為本發(fā)明自激振動深松機(jī)液壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為本發(fā)明自激振動深松機(jī)檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖6為本發(fā)明自激振動深松單體尺寸參數(shù)示意圖

圖7為本發(fā)明自激振動深松單體結(jié)構(gòu)簡圖

圖8為本發(fā)明自激振動深松單體入土非振動狀態(tài)示意簡圖

圖9為本發(fā)明自激振動深松單體入土振動狀態(tài)示意簡圖

圖10為本發(fā)明自激振動深松機(jī)單體控制器耕深控制流程圖

圖11為本發(fā)明自激振動深松機(jī)單體控制器模糊控制器結(jié)構(gòu)圖

圖12為本發(fā)明自激振動深松機(jī)單體控制器模糊控制算法所采用隸屬函數(shù)的形狀及分布圖

附圖標(biāo)記

1自激振動深松單體101液壓缸102銷軸

103銷軸104單體固定架105銷軸

106深松鏟連接板107螺栓108螺栓

109鎮(zhèn)壓裝置1091鎮(zhèn)壓輪連接臂1092鎮(zhèn)壓輪

110銷軸111深松鏟2地輪

3檢測裝置301主控制器302連接電路

303單體控制器組合3031單體控制器304傳感器組合

3041角度傳感器3042角度傳感器4觸摸屏

5液壓裝置501閥組5011比例減壓閥

502連接管件503蓄能器504過濾器

6機(jī)架7三點懸掛

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供一種自激振動深松機(jī)，包括三點懸掛7、機(jī)架6、地輪2、檢測裝置3、觸摸屏4、液壓裝置5、自激振動深松單體1。其中地輪2安裝在機(jī)架6兩側(cè)，三點懸掛7安裝在機(jī)架前部中間的位置，用于與耕作用拖拉機(jī)連接，檢測裝置3安裝在機(jī)架6上，多個自激振動深松單體1和液壓裝置5安裝在機(jī)架6上，自激振動深松單體1用于松土，液壓裝置5做為自激振動深松單體1的激振源，通過與土壤共同作用使深松單體產(chǎn)生振動。檢測裝置3用于檢測自激振動深松單體1的入土深度，并根據(jù)入土深度控制液壓裝置，進(jìn)而控制耕深變異在允許范圍內(nèi)。

如圖2所示，自激振動深松單體1包括單體固定架104、深松鏟連接板106、深松鏟111、液壓缸101、鎮(zhèn)壓裝置109，鎮(zhèn)壓裝置包括鎮(zhèn)壓輪1092、鎮(zhèn)壓輪連接臂1091。自激振動深松單體1通過單體固定架104固定在深松機(jī)機(jī)架6上。液壓缸101前端耳環(huán)通過銷軸102與單體固定架104上端鉸接，液壓缸101另一端耳環(huán)通過銷軸103與深松鏟連接板106鉸接；深松鏟連接板106前端通過銷軸105與單體固定架104下端鉸接，深松鏟連接板106可繞銷軸105轉(zhuǎn)動，深松鏟連接板106后端通過螺栓107、螺栓108固定連接深松鏟111的上端，深松鏟111從上端部向下整體成鉤狀，用于松土。如圖2、3所示，鎮(zhèn)壓裝置109上端通過銷軸110與深松鏟連接板106末端連接，鎮(zhèn)壓裝置109可繞銷軸110轉(zhuǎn)動，具體的鎮(zhèn)壓裝置109包括連接臂1091，連接臂1091上端通過銷軸110與深松鏟連接板106的末端連接，連接臂1091下端與鎮(zhèn)壓輪1092的旋轉(zhuǎn)軸連接，鎮(zhèn)壓輪1092可繞連接臂1091的下端旋轉(zhuǎn)滾動。

工作過程中，鎮(zhèn)壓輪1092始終與地面接觸，液壓缸101內(nèi)保持一定工作壓力，自激振動深松單體1因土壤阻力變化產(chǎn)生振動。土壤阻力增大時，深松鏟111翹起，耕深變淺，深松鏟111帶動深松鏟連接板106繞銷軸105轉(zhuǎn)動，液壓缸101被壓縮，深松鏟連接板106與水平方向夾角α1增大，鎮(zhèn)壓輪連接臂1091與水平方向的傾角α也增大；土壤阻力減小時，深松鏟111下行，耕深增加，深松鏟111帶動深松鏟連接板106繞銷軸105轉(zhuǎn)動，液壓缸101伸長，深松鏟連接板106與水平方向夾角α1減小，鎮(zhèn)壓輪連接臂1091與水平方向的夾角α也減小。

本發(fā)明提供的自激振動深松機(jī)，包括液壓裝置5和檢測裝置3。

如圖4，液壓裝置5包括蓄能器503、過濾器504、閥組501、連接管件502；閥組501具有5個相同的比例減壓閥5011，分別通過連接管件502與5個液壓缸101連接；每個比例減壓閥5011獨立控制一個液壓缸101，互不干涉，通過控制比例減壓閥5011出油口a壓力可調(diào)節(jié)液壓缸101工作壓力。

液壓裝置5的進(jìn)油口p與拖拉機(jī)液壓輸出口連接，經(jīng)過濾器504、蓄能器503連接至閥組501的進(jìn)油口p，液壓裝置5的回油口t與拖拉機(jī)液壓回油口連接，并與閥組501回油口t直接連接，蓄能器503具有吸收液壓脈動、穩(wěn)定壓力的作用；閥組501的出油口a分別連至各液壓缸101無桿腔。

如圖5，檢測裝置3包括主控制器301、連接電路302、單體控制器組合303、傳感器組合304，單體控制器組合303具有5個地址分別為01、02、03、04、05的單體控制器3031，傳感器組合304包括角度傳感器3041、角度傳感器3042。主控制器301通過連接電路302與觸摸屏4、單體控制器組合303連接，觸摸屏4放置在拖拉機(jī)駕駛室，方便工作人員設(shè)置初始參數(shù)和讀取當(dāng)前工作參數(shù)；每個單體控制器3031都與一個傳感器組合304連接，傳感器組合304包括角度傳感器3041、角度傳感器3042；角度傳感器3042水平固定在深松鏟連接板106上方，角度傳感器3041豎直固定在鎮(zhèn)壓輪連接臂1091上方。本發(fā)明中檢測裝置3具有1個主控制器301和若干個具有不同通訊地址的單體控制器3031，每個自激振動深松單體1上安裝一個單體控制器3031。主控制器301采用輪詢的方式讀取每個單體控制器的數(shù)據(jù)，并發(fā)送給觸摸屏4顯示；單體控制器3031一方面通過安裝在自激振動深松單體上1的傳感器組合304檢測耕深、耕深變異系數(shù)、平均耕深等工作參數(shù)發(fā)送給主控制器301，另一方面單體控制器3031通過控制比例減壓閥5011調(diào)節(jié)液壓缸101工作壓力，穩(wěn)定耕深。為保證自激振動深松機(jī)耕深測控系統(tǒng)良好的拓展性，主控制器301與單體控制器3031采用rs485通信協(xié)議，單體控制器3031可根據(jù)深松單體1數(shù)量拓展。

本發(fā)明提供一種自激振動深松機(jī)耕深測控方法，結(jié)合自激振動深松單體1尺寸參數(shù)和深松鏟連接板106、鎮(zhèn)壓輪連接臂1091角度變化計算出當(dāng)前耕深。

為方便說明自激振動深松單體1尺寸參數(shù)，做出輔助直線ab、bc、cd。如圖6所示，銷軸105處設(shè)置a點，直線ab為銷軸105與深松鏟連接板106所在水平線，直線bc為深松鏟111所在豎直線，直線ab與直線bc相交于b點；銷軸110處設(shè)置d點，直線cd為銷軸110與深松鏟連接板106所在水平線，直線bc與直線cd相交處設(shè)置為c點。圖6中，h為銷軸105到鏟尖距離、l為a、b兩點距離、h為b、c兩點距離、l2為c、d兩點距離、l1為鎮(zhèn)壓輪連接臂長度，r為鎮(zhèn)壓輪半徑。

為方便分析自激振動深松單體1振動時深松鏟連接板106、鎮(zhèn)壓輪連接板1091角度變化，繪制自激振動深松單體簡化模型，如圖7。振動過程中，鎮(zhèn)壓輪1092始終與地面接觸，土壤阻力增大時，深松鏟111翹起，深松鏟連接板106與水平方向夾角α1增大，鎮(zhèn)壓輪連接臂1091與水平方向的傾角α也增大；土壤阻力減小時，深松鏟111下行，深松鏟連接板106與水平方向夾角α1減小，鎮(zhèn)壓輪連接臂1091與水平方向的夾角α也減小。

一種自激振動深松機(jī)耕深測控方法，該方法包括如下步驟：

a、將液壓裝置5的進(jìn)油口p、回油口t與拖拉機(jī)液壓輸出口、回油口連接，在觸摸屏4中輸入自激振動深松單體1尺寸參數(shù)h、h、l、l1、l2、r，設(shè)定耕深變異下限vl、耕深變異上限vu(可綜合考慮農(nóng)藝整地質(zhì)量要求和減阻程度設(shè)置耕深變異下限vl、耕深變異上限vu)、比例減壓閥5011初始調(diào)定壓力ps，點擊觸摸屏上“開始”按鈕，啟動自激振動深松耕深測控機(jī)；

b、主控制器301向觸摸屏4讀取自激振動深松單體1尺寸參數(shù)h、h、l、l1、l2、r，設(shè)定耕深變異下限vl、耕深變異上限vu、比例減壓閥5011初始調(diào)定壓力ps，并發(fā)送給單體控制器組合303；以地址為01的單體控制器3031為例，單體控制器3031接收數(shù)據(jù)后，開始讀取角度傳感器3041、角度傳感器3042的數(shù)據(jù)，計算出深松鏟111當(dāng)前耕深dn、耕深變異系數(shù)vd、平均耕深dm；

c、步驟b中，計算深松鏟111當(dāng)前耕深dn、耕深變異系數(shù)vd、平均耕深dm的方法為：

c1)隨著深松鏟111入土，角度傳感器3041檢測的鎮(zhèn)壓輪連接臂與水平方向的夾角為α，如圖8，此時根據(jù)以下公式計算出深松鏟111當(dāng)前耕深dn；

dn＝h-h-(l1×sina)-r

c2)深松鏟111振動時，角度傳感器3042檢測出深松鏟安裝板106與水平方向的夾角α1、角度傳感器3041檢測出鎮(zhèn)壓輪安裝板與水平方向的夾角α，如圖9，此時根據(jù)以下公式計算出深松鏟當(dāng)前耕深dn；

dn＝hcosa1-l1sina+l2sina1-hcosa1-r

c3)耕深平均值計算根據(jù)以下公式：

式中：

n—采樣點個數(shù)；

c4)耕深平均值計算根據(jù)以下公式：

式中：

s—耕深標(biāo)準(zhǔn)差，單位cm

d、單體控制器3031將計算出的當(dāng)前耕深dn、耕深變異系數(shù)vd、平均耕深dm發(fā)送給主控制器301，主控制器301接收后發(fā)送給觸摸屏4顯示；

e、設(shè)置單體控制器3031采樣間隔為0.5s，單體控制器3031將實時計算出的耕深變異系數(shù)vd與設(shè)定的耕深變異下限vl、耕深變異上限vu進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果作為控制液壓缸工作壓力。

單體控制器3031控制液壓缸工作壓力的算法如圖10所示。單體控制器3031根據(jù)耕深變異系數(shù)vd設(shè)定的耕深變異下限vl、耕深變異上限vu計算出變異系數(shù)誤差e以及變異系數(shù)誤差變化率ec作為模糊控制器的輸入，模糊控制器輸出比例減壓閥控制電壓調(diào)定量u，進(jìn)而調(diào)節(jié)液壓缸工作壓力。

模糊控制器輸入變量(變異系數(shù)誤差e)的確定方法為：

(1)若vl＜vd＜vu，單體控制器認(rèn)為當(dāng)前耕深變異在設(shè)定范圍內(nèi)，液壓缸工作壓力不作調(diào)整,則變異系數(shù)誤差e＝0；

(2)若vd＞vu，單體控制器認(rèn)為當(dāng)前耕深變異偏離目標(biāo)耕深變異且超過設(shè)定耕深變異上限，耕深穩(wěn)定性差，需增大液壓缸工作壓力,此時變異系數(shù)誤差e＝vd-vu；

(3)若vd＜vl，單體控制器認(rèn)為當(dāng)前耕深變異偏離目標(biāo)耕深變異且低于設(shè)定耕深變異下限，減阻效果差，需減小液壓缸工作壓力，則變異系數(shù)誤差e＝vd-vl；

(4)變異系數(shù)誤差變化率ec為本周期變異系數(shù)誤差與本周期對應(yīng)時間t的比值。

模糊控制器結(jié)構(gòu)如圖11所示，建立模糊控制器分為以下步驟：

a根據(jù)前期試驗確定模糊控制器的輸入變量e取值范圍e＝[-10，10]、ec取值范圍ec＝[-20，20]，輸出變量u取值范圍u＝[-3，3]；

b針對輸入變量e、ec定義語言變量e、ec，語言值e′、ec′，并定義語言變量e、ec離散論域為{-6，-4，-2，0，2，4，6}、語言值e′、ec′值域為{負(fù)大(nb)，負(fù)中(nm)，負(fù)小(ns)，零(z)，正小(ps)，正中(pm)，正大(pb)}；針對輸出變量定義語言變量u、語言值u′，并定義語言變量u離散論域為{-6，-4，-2，0，2，4，6}，語言值u′值域為{負(fù)大(nb)，負(fù)中(nm)，負(fù)小(ns)，零(z)，正小(ps)，正中(pm)，正大(pb)}；

c根據(jù)輸入變量e、ec的取值范圍和語言變量e、ec的離散論域，計算得輸入變量e、ec的量化因子ke＝0.6、kec＝0.3；根據(jù)輸出變量u的取值范圍和語言變量u的離散論域，計算得輸出變量u的量化因子ku＝0.5；

d選擇三角函數(shù)作為語言值e、ec、u的隸屬函數(shù)，分別以語言變量論域中的元素為中心值建立隸屬函數(shù)，隸屬函數(shù)分布如圖12所示。

e建立模糊控制規(guī)則庫，如下表：

模糊控制器的工作過程按如下步驟：

a模糊控制器實時計算變異系數(shù)誤差e、變異系數(shù)誤差變化率ec；

b對變異系數(shù)誤差e、變異系數(shù)誤差變化率ec進(jìn)行模糊化處理，通過量化因子ke、kec將變異系數(shù)誤差e、變異系數(shù)變化率ec量化為語言變量e、ec；

c模糊控制器按照隸屬函數(shù)并依據(jù)隸屬度最大原則求得語言變量e、ec所屬的語言值a、b，a、b∈u′；

d模糊控制器按照模糊控制規(guī)則庫進(jìn)行模糊推理，由語言值a、b確定語言變量u所屬的語言值c，c∈u′；

e對語言值c進(jìn)行去模糊化處理，按照重心法對語言值u′集合中的各元素及其隸屬度求加權(quán)平均值，并進(jìn)行四舍五入取整，得到語言變量u；

f模糊控制器經(jīng)過量化因子ku將語言變量u轉(zhuǎn)化為比例減壓閥控制電壓調(diào)定量u，u>0表示增大液壓缸工作壓力，u<0表示減小液壓缸工作壓力。

本發(fā)明以液壓缸為激振源，可實現(xiàn)液壓缸液壓力實時調(diào)節(jié)，避免了彈簧為激振源時剛度不足造成的間斷失效，因此無需增加伸縮量控制裝置，深松單體結(jié)構(gòu)得到簡化。本發(fā)明能夠?qū)崟r檢測耕深，以耕深變異作為液壓缸工作壓力調(diào)控依據(jù)，增加反饋環(huán)節(jié)，能夠更加準(zhǔn)確、有依據(jù)地保證耕深一致性。