本發(fā)明屬于聯(lián)合收獲機自適應(yīng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種雜交水稻制種母本種子卸糧裝置及控制方法和收獲機。

背景技術(shù)：

1、聯(lián)合收獲機作為一種集切割、輸送、脫粒分離、清選、集糧等功能為一體的復(fù)式作業(yè)農(nóng)業(yè)機械，具有作業(yè)效率高、機動性強等特點，在減輕農(nóng)民勞動強度，提高農(nóng)村生產(chǎn)力等方面起著重要作用。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段國產(chǎn)聯(lián)合收獲機滿糧箱時的卸糧時間普遍較慢，是同喂入量的日本久保田聯(lián)合收獲機卸糧時間的一倍，嚴重影響聯(lián)合收獲機的作業(yè)效率。為提高卸糧效率，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量研究工作，但是大多數(shù)研究是從改變糧箱、卸糧筒和螺旋輸送器結(jié)構(gòu)參數(shù)等方面著手進行研究，卸糧效率提升效果有限，螺旋輸送器等結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)時還會增加籽粒的破碎率。

2、氣力方式輸送糧食具有高效、低損傷的特點，可顯著提高卸糧裝置的卸糧效率，減少卸糧時的二次損傷，但現(xiàn)階段的氣力運輸糧食的聯(lián)合收獲機的卸糧系統(tǒng)中有以下幾個弊端：①無抖動板裝置，糧箱內(nèi)籽粒含雜率過高時，物料流動性差，導(dǎo)致出糧口堵塞，物料無法進入排糧葉輪內(nèi)，②種子容易在交界口處堆積，影響卸糧順暢性③卸糧裝置的風(fēng)機轉(zhuǎn)速和排糧葉輪轉(zhuǎn)速等參數(shù)固定，不能根據(jù)糧箱內(nèi)種子含雜率情況來增加或減少氣流量，④風(fēng)機采用旋渦風(fēng)機，該類型風(fēng)機變工況性能欠佳，導(dǎo)致籽粒在管道里堆積導(dǎo)致作業(yè)效果無法保證，卸糧效率的對比結(jié)果表明氣力卸糧速率慢于螺旋輸送器卸糧。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供了一種雜交水稻制種母本種子卸糧裝置及控制方法和收獲機，提高卸糧效率、減少籽粒破碎。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種雜交水稻制種母本種子卸糧裝置，包括籽粒含雜率監(jiān)測裝置、卸糧出口管道、離心風(fēng)機、抖動板裝置、驅(qū)動電機組、糧箱、高位卸糧筒、三葉輪裝置、排糧裝置和控制裝置；

4、所述籽粒含雜率監(jiān)測裝置安裝在糧箱頂部，用于監(jiān)測糧箱內(nèi)種子的含雜率；糧箱下方設(shè)有出糧口，出糧口處安裝有抖動板裝置，排糧裝置一端與出糧口連接，排糧裝置另一端與通風(fēng)管連通，通風(fēng)管的一端與離心風(fēng)機連通，另一端與高位卸糧筒的一端連接，高位卸糧筒的另一端通過上直角葉輪安裝管與卸糧出口管道連接；三葉輪裝置安裝在上直角葉輪安裝管上；離心風(fēng)機用于將落入通風(fēng)管內(nèi)的種子吹向卸糧出口管道的出口，抖動板裝置用于將抖動落在抖動板裝置上的種子，種子經(jīng)抖動板裝置抖動后進入排糧裝置，排糧裝置將種子排入通風(fēng)管內(nèi)，三葉輪裝置用于將經(jīng)過的種子加速排向卸糧出口管道的出口處；所述驅(qū)動電機組分別與抖動板裝置、排糧裝置、離心風(fēng)機和三葉輪裝置連接；所述控制裝置分別與籽粒含雜率監(jiān)測裝置、離心風(fēng)機、抖動板裝置、驅(qū)動電機組、三葉輪裝置和排糧裝置連接。

5、上述方案中，所述控制裝置將反向調(diào)用糧箱從空到滿的籽粒含雜率監(jiān)測裝置監(jiān)測到的籽粒含雜率輸入至通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到的含雜率控制匹配模型，得到下一時刻最佳的抖動板裝置的抖動頻率、排糧裝置的轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和三葉輪裝置的轉(zhuǎn)速的預(yù)測值，并以此調(diào)整抖動板裝置的抖動頻率、排糧裝置的轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和三葉輪裝置的轉(zhuǎn)速。

6、進一步的，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為rbf-mlp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

7、上述方案中，所述籽粒含雜率監(jiān)測裝置包括嵌入式處理器、相機支架、工業(yè)相機、環(huán)形光源發(fā)生裝置、光源支架、圓形玻璃板和監(jiān)測裝置外殼；

8、所述嵌入式處理器、相機支架、工業(yè)相機、環(huán)形光源發(fā)生裝置、光源支架、圓形玻璃板均位于監(jiān)測裝置外殼內(nèi)，嵌入式處理器與工業(yè)相機連接，相機支架將工業(yè)相機固定在監(jiān)測裝置外殼內(nèi)壁，監(jiān)測裝置外殼內(nèi)設(shè)有安裝平臺，安裝平臺上嵌有圓形玻璃板，圓形玻璃板上安裝有光源支架，環(huán)形光源發(fā)生裝置安裝在光源支架上，工業(yè)相機通過相機支架使得工業(yè)相機與環(huán)形光源中心在同一軸線，工業(yè)相機通過環(huán)形光源中間孔透過圓形玻璃對作業(yè)過程中進入糧箱內(nèi)的種子流進行拍攝，并傳遞給嵌入式處理器，嵌入式處理器與控制裝置連接。

9、上述方案中，所述抖動板裝置包括抖動板和軸；

10、所述軸穿過抖動板并與抖動板活動連接，軸兩端穿過出糧口側(cè)壁從而將抖動板架在出糧口內(nèi)，軸兩端與出糧口連接處設(shè)有軸承；軸上設(shè)有凸起，凸起與抖動板接觸，軸的一端通過齒輪傳動裝置與驅(qū)動電機組的對應(yīng)驅(qū)動電機連接，使得驅(qū)動電機的動力通過齒輪傳動裝置的轉(zhuǎn)化驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，從而使軸上的凸起間歇性頂撞抖動板，實現(xiàn)抖動板抖動。

11、上述方案中，所述排糧裝置包括排糧葉輪軸、排糧葉輪、卸糧圓筒、u型支撐板和軸承座支撐；

12、所述卸糧圓筒一端與出糧口連接，卸糧圓筒另一端與通風(fēng)管連接，卸糧圓筒與通風(fēng)管連接處開口，排糧葉輪固定在排糧葉輪軸上、且位于卸糧圓筒內(nèi)，u型支撐板固定在聯(lián)合收獲機機架上，通風(fēng)管橫穿過u型支撐板，軸承座支撐位于卸糧圓筒兩側(cè)并與排糧葉輪軸承同軸，軸承座支撐安裝在u型支撐板上，排糧葉輪軸的兩端設(shè)有軸承、且分別安裝在軸承座支撐上；

13、排糧葉輪軸的一端通過帶傳動裝置與驅(qū)動電機組的對應(yīng)驅(qū)動電機連接，使得驅(qū)動電機的動力通過帶傳動裝置驅(qū)動排糧葉輪軸轉(zhuǎn)動，從而使排糧葉輪轉(zhuǎn)動。

14、上述方案中，所述三葉輪裝置包括裝置外殼、三葉輪驅(qū)動電機、葉輪葉片、三葉輪軸和三葉輪軸套；

15、所述葉輪葉片位于上直角葉輪安裝管內(nèi)，葉輪葉片固定在三葉輪軸上；三葉輪軸兩端安裝在上直角葉輪安裝管側(cè)壁上，連接處設(shè)有三葉輪軸套；三葉輪驅(qū)動電機的電機軸通過聯(lián)軸器與三葉輪軸的一端連接，使得三葉輪驅(qū)動電機能夠?qū)恿鬏斨寥~輪軸，從而帶動葉輪葉片轉(zhuǎn)動，三葉輪驅(qū)動電機固定在裝置外殼內(nèi)，裝置外殼安裝在上直角葉輪安裝管外側(cè)壁。

16、上述方案中，還包括上彎管水平轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)裝置；

17、所述上彎管水平轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)裝置位于上直角葉輪安裝管的下部，上彎管水平轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)裝置通過銷與上直角葉輪安裝管連接；驅(qū)動電機組與上彎管水平轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)裝置連接，用于驅(qū)動上彎管水平轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)裝置帶動上直角葉輪安裝管的轉(zhuǎn)動，進而控制卸糧出口管道的出口位置。

18、一種根據(jù)所述雜交水稻制種母本種子卸糧裝置的控制方法，包括以下步驟：

19、所述籽粒含雜率監(jiān)測裝置監(jiān)測進入糧箱內(nèi)收獲種子含雜率，抖動板裝置振動增強糧箱內(nèi)種子的流動性，種子進入排糧葉輪內(nèi)，通過排糧葉輪作用后種子進入通風(fēng)管，離心風(fēng)機產(chǎn)生氣流，推動種子快速流動，在高位卸糧筒與卸糧出口管道交界口處三葉輪裝置加速種子排出；

20、所述控制裝置將反向調(diào)用糧箱從空到滿的籽粒含雜率監(jiān)測裝置監(jiān)測到的籽粒含雜率輸入至通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到的含雜率控制匹配模型，得到下一時刻最佳的抖動板裝置的抖動頻率、排糧裝置的轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和三葉輪裝置的轉(zhuǎn)速的預(yù)測值，并以此調(diào)整抖動板裝置的抖動頻率、排糧裝置的轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和三葉輪裝置的轉(zhuǎn)速。

21、上述方案中，所述含雜率控制匹配模型為：

22、

23、其中，z是籽粒含雜率監(jiān)測裝置監(jiān)測到的籽粒含雜率，f(z)是抖動板頻率，f1(z)為第一檔抖動板頻率，f2(z)為第二檔抖動板頻率，f3(z)為第三檔抖動板頻率；ng(z)是排糧葉輪轉(zhuǎn)速，ng1為第一檔排糧葉輪轉(zhuǎn)速，ng2為第二檔排糧葉輪轉(zhuǎn)速，ng3為第三檔排糧葉輪轉(zhuǎn)速；nc(z)是離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速，nc1為第一檔離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速，nc2為第二檔離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速，nc3為第三檔離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速；nm(z)是電機直連式三葉輪轉(zhuǎn)速，nm1為第一檔電機直連式三葉輪轉(zhuǎn)速，nm2為第二檔電機直連式三葉輪轉(zhuǎn)速，nm3為第三檔電機直連式三葉輪轉(zhuǎn)速；

24、z、f1(z)、f2(z)、f3(z)、ng1(z)、ng2(z)、ng3(z)、nc1(z)、nc2(z)、nc3(z)、nm1(z)、nm2(z)、nm3(z)滿足以下約束條件:

25、當(dāng)z≤1.0％，則

26、2.80hz≤f1(z)≤3.15hz

27、22r/min＜ng3(z)≤28r/min

28、3400r/min＜nc3(z)≤3600r/min

29、13r/min≤nm1(z)≤15r/min

30、當(dāng)1.0％＜z≤1.5％，則

31、3.15hz＜f2(z)≤5.46hz

32、14r/min＜ng2(z)≤22r/min

33、3000r/min＜nc2(z)≤3400r/min

34、15r/min＜nm2(z)≤22r/min

35、當(dāng)z＞1.5％，則

36、5.46hz＜f3(z)≤7.83hz

37、10r/min≤ng1(z)≤14r/min

38、2800r/min≤nc1(z)≤3000r/min

39、22r/min＜nm3(z)≤31r/min。

40、一種收獲機，包括所述雜交水稻制種母本種子卸糧裝置，所述雜交水稻制種母本種子卸糧裝置根據(jù)所述雜交水稻制種母本種子卸糧裝置的控制方法控制。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

42、1.本發(fā)明卸糧裝置，包括籽粒含雜率監(jiān)測裝置、卸糧出口管道、離心風(fēng)機、抖動板裝置、驅(qū)動電機組、糧箱、高位卸糧筒、三葉輪裝置、排糧裝置和控制裝置，所述籽粒含雜率監(jiān)測裝置監(jiān)測進入糧箱內(nèi)收獲種子含雜率，抖動板裝置振動增強糧箱內(nèi)種子的流動性，種子進入排糧葉輪內(nèi)，通過排糧葉輪作用后種子進入通風(fēng)管，離心風(fēng)機產(chǎn)生氣流，推動種子快速流動，在高位卸糧筒與卸糧出口管道交界口處三葉輪裝置加速種子排出，提高了卸糧效率、減少籽粒破碎。

43、2.本發(fā)明通過籽粒含雜率監(jiān)測裝置監(jiān)測進入聯(lián)合收獲機糧箱內(nèi)種子的含雜率情況，并據(jù)此調(diào)節(jié)抖動板振動頻率從而增強糧箱內(nèi)種子流動性，防止收獲作物在出糧口與卸糧圓筒的交界口處堵塞，使種子順暢進入排糧葉輪內(nèi)；排糧葉輪轉(zhuǎn)速依據(jù)含雜率情況調(diào)節(jié)，從而增大排糧效率；通過排糧葉輪作用后種子進入通風(fēng)管，依據(jù)含雜率情況調(diào)節(jié)離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速，以產(chǎn)生相應(yīng)合適的氣流量，推動收獲作物快速流動，隨著傳輸距離的增加，離心風(fēng)機所產(chǎn)生的氣流量減小，在高位卸糧筒與卸糧出口管道交界口處增加高轉(zhuǎn)速排糧裝置三葉輪的輔助加速裝置，加速種子排除，進一步提高了卸糧效率、減少籽粒破碎。

44、3.本發(fā)明所述離心風(fēng)機具有良好的氣流穩(wěn)定性，靜壓大，氣流衰減距離長，可顯著提高卸糧效率，縮短卸糧時間，提高整機作業(yè)效率。

45、4.本發(fā)明含雜率控制匹配模型通過rbf-mlp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到的，rbf-mlp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備深度學(xué)習(xí)的能力，可通過自學(xué)習(xí)來調(diào)節(jié)卸糧工作參數(shù)，提高卸糧裝置的卸糧效率的同時縮短了卸糧輔助時間，從而顯著提升聯(lián)合收獲機的作業(yè)效率。

46、5.本發(fā)明所述的聯(lián)合收獲機可用于水稻、小麥、油菜、大豆的收獲，具有廣泛的適用性。