【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)公開了一種控制系統(tǒng)，屬于控制系統(tǒng)，具體涉及一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，豌豆作為重要雜糧，營養(yǎng)豐富，是很多美食的必要原料，人們對豌豆的需求不斷增加，加之我國疆域遼闊，沃野千里，豌豆種植面積廣闊。實現(xiàn)高效機械化種植對農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
2、隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，個體戶和小型農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中逐漸占據(jù)重要地位。傳統(tǒng)的播種方式不僅效率低下，而且難以保證播種的準(zhǔn)確性和均勻性，從而影響作物的生長和產(chǎn)量。所以核心問題就是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和提升播種精度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的：提供一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，解決上述提到的問題。
2、技術(shù)方案：一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，所述數(shù)字控制系統(tǒng)包括：
3、主控模塊，連接各個模塊，用于收發(fā)指令和數(shù)據(jù)處理，并控制各個模塊工作；
4、株距控制模塊，與所述主控模塊連接，通過感應(yīng)器檢測和單片機控制分種盤確保種子的精準(zhǔn)投放以實現(xiàn)株距控制；
5、余量報警模塊，所述主控模塊連接，通過光電傳感器安裝于分種盤，當(dāng)種子不足時，檢測信號并啟動警報，提醒及時加料；
6、驅(qū)動模塊，與所述控模塊連接，用于驅(qū)動車輪帶動耕種一體機移動。
7、在進(jìn)一步的實施例中，所述株距控制模塊通過分種盤的碼盤轉(zhuǎn)動，利用固定的霍爾感器進(jìn)行激光打孔，從而記錄打過孔的個數(shù)，并發(fā)送至單片機中，通過計算來確定種植植物的株距。
8、在進(jìn)一步的實施例中，所述株距控制
9、將所取的n個粒距樣本劃分為區(qū)段，記為理論粒距或調(diào)整粒距。即把整個粒距樣本用xr除，進(jìn)行無量綱化處理。
10、每個區(qū)段的變量為:
11、
12、其中，xi表示—區(qū)段中值；統(tǒng)計個區(qū)間中xi的總數(shù),將整個粒距樣本劃分為五個區(qū)段：
13、{0-0.5},{0.5-1.5},{1.5-2.5},{2.5-3.5},{3.5-+∞}
14、統(tǒng)計落入各區(qū)段樣本的個數(shù),定義以下區(qū)間:
15、重播區(qū)間：
16、n′1＝∑ni{xi∈[0.0-0.5]}
17、合格區(qū)間：
18、n′2＝∑ni{xi∈[0.5-1.5]}
19、漏播區(qū)間：
20、n′3＝∑ni{xi∈[1.5-2.5]}
21、n′4＝∑ni{xi∈[2.5-3.5]}
22、n′5＝∑ni{xi∈[3.5-+∞]}
23、實驗測定粒距總數(shù)：
24、n＝n′1+n′2+n′3+n′4+n′5
25、重播數(shù)：
26、n2＝n′1
27、合格數(shù)：
28、n1＝n-2n′2
29、漏播數(shù)：
30、n0＝n′3+2n′4+4n′5
31、區(qū)間數(shù)：
32、n′＝n′2+2n′3+3n′4+4n′5
33、合格指數(shù)：
34、
35、重播指數(shù)：
36、
37、漏播指數(shù)：
38、
39、變異系數(shù)：
40、c＝σ×100％。
41、在進(jìn)一步的實施例中，所述株距控制模塊根據(jù)不同的播種間距調(diào)節(jié)碼盤的間距，碼盤的開孔方法如下：
42、l＝r×θ1弧度≈57.3°
43、
44、當(dāng)霍爾傳感器收到連續(xù)的三個信號時，與分種子盤連接的電機轉(zhuǎn)動實現(xiàn)播種。
45、在進(jìn)一步的實施例中，所述余量報警模塊當(dāng)任一分盤器內(nèi)的種子數(shù)量低于預(yù)設(shè)閾值或完全耗盡時，所述余量報警模塊檢測到信號后會立即啟動對應(yīng)的警報燈發(fā)出警示信號，提醒操作人員補充種子。
46、在進(jìn)一步的實施例中，所述驅(qū)動模塊實時監(jiān)測耕種一體機的運行裝置，當(dāng)耕種一體機發(fā)生偏轉(zhuǎn)進(jìn)行提醒工作人員修正，具體偏轉(zhuǎn)檢測方法如下：
47、工作部件離開播種行的速度,是耕種一體機偏轉(zhuǎn)的瞬間工作部件圓周速度的側(cè)向分速度，工作部件的側(cè)移速度為：
48、vnx＝vnsinγn＝ρnωsinγn
49、式中：vn—機組工作部件原始初速度，γn—工作部件與拖拉機驅(qū)動輪軸線在開始轉(zhuǎn)動時的夾角，ω—機組轉(zhuǎn)動的角速度；
50、
51、式中：v—機組前進(jìn)速度ρ—拖拉機后軸中點的轉(zhuǎn)動半徑；聯(lián)立方程解得：
52、
53、當(dāng)機組前進(jìn)速度越大，工作部件距離驅(qū)動輪軸線越遠(yuǎn)，側(cè)移速度越大，則提醒工作人員修正。
54、在進(jìn)一步的實施例中，所述主控模塊內(nèi)設(shè)有導(dǎo)航模塊，導(dǎo)航模塊與基站連接，基站通過天線接收定位衛(wèi)星信號，使用中繼電臺和電臺天線廣播差分定位信號；耕種一體機組通過移動站主從天線接收衛(wèi)星信號，并基于車臺天線接收的差分信號，解算播種機組位置、速度和航向，以頻率并發(fā)送至主控模塊中，傳感器以頻率向上位機發(fā)送載具姿態(tài)、角速度和加速度信息；組合導(dǎo)航系統(tǒng)存在2種狀態(tài)：一是在同一時刻下傳感器和天線有采樣值；二是傳感器有采樣值；主控模塊根據(jù)接收數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前采樣狀態(tài)，基于系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，通過卡爾曼濾波器和信息融合算法融合相應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)，得到系統(tǒng)最細(xì)采樣尺度下播種機組運動信息。
55、在進(jìn)一步的實施例中，耕種一體機作業(yè)時，主控模塊通過導(dǎo)航模塊獲取耕種一體機的3軸位置、速度、加速度、姿態(tài)角和角速度，并基于耕種一體機剛體空間運動學(xué)模型得到各行勻種器地面速度大小，及其方向同播種機航向夾角，依據(jù)排量控制方法計算各行排種器驅(qū)動電機理論轉(zhuǎn)速，將轉(zhuǎn)速指令發(fā)送分種盤的至單片機中；單片機獲取各行排種器驅(qū)動電機實時轉(zhuǎn)速，并計算得出與目標(biāo)轉(zhuǎn)速偏差，控制器基于轉(zhuǎn)速偏差改變對各直流無刷電機的控制指令，使各行分種盤在播耕種一體機曲線行駛時維持合理排量，實現(xiàn)曲線作業(yè)寬苗帶小麥播種機多行勻播。
56、有益效果：本專利技術(shù)通過單片機驅(qū)動電機對播種進(jìn)行精細(xì)化控制，更有效地控制種植物株距，有利于農(nóng)作物的生長；實現(xiàn)精準(zhǔn)播種的核心是實現(xiàn)株距的精確控制。提高通過單片機控制電機驅(qū)動分種盤轉(zhuǎn)動，可以確保每個種子在合適的位置和間距下播入土壤中。提高播種的準(zhǔn)確性和均勻性，為作物的生提供良好的起始條件。
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1.一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字控制系統(tǒng)包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述株距控制模塊通過分種盤的碼盤轉(zhuǎn)動，利用固定的霍爾感器進(jìn)行激光打孔，從而記錄打過孔的個數(shù)，并發(fā)送至單片機中，通過計算來確定種植植物的株距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述株距控制模塊先根據(jù)合格指數(shù)、重播指數(shù)、漏播指數(shù)計算播種精度，播種精度的一個基本指標(biāo)為變異系數(shù)，各性能指標(biāo)的具體計算方法及過程如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述株距控制模塊根據(jù)不同的播種間距調(diào)節(jié)碼盤的間距，碼盤的開孔方法如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述余量報警模塊當(dāng)任一分盤器內(nèi)的種子數(shù)量低于預(yù)設(shè)閾值或完全耗盡時，所述余量報警模塊檢測到信號后會立即啟動對應(yīng)的警報燈發(fā)出警示信號，提醒操作人員補充種子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動模塊實時監(jiān)測耕種一體機的運行裝置，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊內(nèi)設(shè)有導(dǎo)航模塊，導(dǎo)航模塊與基站連接，基站通過天線接收定位衛(wèi)星信號，使用中繼電臺和電臺天線廣播差分定位信號；耕種一體機組通過移動站主從天線接收衛(wèi)星信號，并基于車臺天線接收的差分信號，解算播種機組位置、速度和航向，以頻率并發(fā)送至主控模塊中，傳感器以頻率向上位機發(fā)送載具姿態(tài)、角速度和加速度信息；組合導(dǎo)航系統(tǒng)存在2種狀態(tài)：一是在同一時刻下傳感器和天線有采樣值；二是傳感器有采樣值；主控模塊根據(jù)接收數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前采樣狀態(tài)，基于系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，通過卡爾曼濾波器和信息融合算法融合相應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)，得到系統(tǒng)最細(xì)采樣尺度下播種機組運動信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，耕種一體機作業(yè)時，主控模塊通過導(dǎo)航模塊獲取耕種一體機的3軸位置、速度、加速度、姿態(tài)角和角速度，并基于耕種一體機剛體空間運動學(xué)模型得到各行勻種器地面速度大小，及其方向同播種機航向夾角，依據(jù)排量控制方法計算各行排種器驅(qū)動電機理論轉(zhuǎn)速，將轉(zhuǎn)速指令發(fā)送分種盤的至單片機中；單片機獲取各行排種器驅(qū)動電機實時轉(zhuǎn)速，并計算得出與目標(biāo)轉(zhuǎn)速偏差，控制器基于轉(zhuǎn)速偏差改變對各直流無刷電機的控制指令，使各行分種盤在播耕種一體機曲線行駛時維持合理排量，實現(xiàn)曲線作業(yè)寬苗帶小麥播種機多行勻播。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字控制系統(tǒng)包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述株距控制模塊通過分種盤的碼盤轉(zhuǎn)動，利用固定的霍爾感器進(jìn)行激光打孔，從而記錄打過孔的個數(shù)，并發(fā)送至單片機中，通過計算來確定種植植物的株距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述株距控制模塊先根據(jù)合格指數(shù)、重播指數(shù)、漏播指數(shù)計算播種精度，播種精度的一個基本指標(biāo)為變異系數(shù)，各性能指標(biāo)的具體計算方法及過程如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述株距控制模塊根據(jù)不同的播種間距調(diào)節(jié)碼盤的間距，碼盤的開孔方法如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述余量報警模塊當(dāng)任一分盤器內(nèi)的種子數(shù)量低于預(yù)設(shè)閾值或完全耗盡時，所述余量報警模塊檢測到信號后會立即啟動對應(yīng)的警報燈發(fā)出警示信號，提醒操作人員補充種子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耕種一體機數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動模塊實時監(jiān)測耕種一體機的運行裝置，當(dāng)耕種一體機發(fā)生偏轉(zhuǎn)進(jìn)行提醒工作人員修正，具體偏轉(zhuǎn)檢測方法如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耕種一體...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董躍，李心儀，
申請(專利權(quán))人：中國傳媒大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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