【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及花生收獲機，尤其涉及一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著農(nóng)業(yè)機械化水平的不斷提高，花生收獲機作為一種重要的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，然而，丘陵山地等復(fù)雜地形條件下的作業(yè)環(huán)境對花生收獲機的穩(wěn)定性和適應(yīng)性提出了更高的要求，由于地形起伏不平、坡度變化頻繁，傳統(tǒng)的花生收獲機在作業(yè)過程中容易受到地形影響，導(dǎo)致作業(yè)平臺傾斜、不穩(wěn)定，從而影響作業(yè)效率和作物的收獲質(zhì)量，因此，如何在復(fù)雜地形條件下實現(xiàn)花生收獲機的自適應(yīng)調(diào)平和高效作業(yè)，已成為農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域亟待解決的重要課題。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，一些花生收獲機雖然配備了基本的調(diào)平功能，但通常依賴單一傳感器獲取地形數(shù)據(jù)，易受測量誤差和環(huán)境噪聲的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不夠精確，無法滿足復(fù)雜地形條件下的調(diào)平需求，此外，傳統(tǒng)的調(diào)平系統(tǒng)大多采用固定規(guī)則的控制算法，缺乏對地形動態(tài)變化的預(yù)測能力，導(dǎo)致作業(yè)平臺在坡度突變或高負載條件下難以快速調(diào)整，出現(xiàn)平臺不平穩(wěn)或作業(yè)中斷的問題，特別是在丘陵山地環(huán)境中，現(xiàn)有系統(tǒng)在應(yīng)對地形復(fù)雜性和作業(yè)負載波動方面表現(xiàn)出明顯的不足，無法滿足高效、穩(wěn)定作業(yè)的實際需求。
3、針對上述問題，本專利技術(shù)提供了一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，確保工作平臺在復(fù)雜地形和高負載條件下的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，從而提高花生收獲作業(yè)的效率和質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供了一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)。
2、一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊
3、所述數(shù)據(jù)采集模塊實時采集花生收獲機的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括花生收獲機的縱向和橫向傾斜角度以及工作地面的坡度數(shù)據(jù)；
4、所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對采集的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括去噪、平滑和濾波處理；
5、所述自適應(yīng)坡度預(yù)測與調(diào)節(jié)模塊根據(jù)預(yù)處理后的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，預(yù)測工作區(qū)域的坡度變化趨勢，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整花生收獲機的工作平臺角度；
6、所述動態(tài)控制調(diào)節(jié)模塊基于調(diào)整后的花生收獲機的工作平臺角度，結(jié)合實時工作狀態(tài)數(shù)據(jù)和作業(yè)負載，進行實時調(diào)節(jié)和動態(tài)修正，輸出控制指令；
7、所述動力驅(qū)動模塊根據(jù)輸出的控制指令，驅(qū)動電動液壓單元或機械臂進行自動調(diào)節(jié)。
8、可選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：
9、傾斜角度采集：利用加速度傳感器和陀螺儀實時采集花生收獲機的縱向和橫向傾斜角度數(shù)據(jù)；
10、地面坡度采集：使用激光雷達對工作地面進行掃描，實時獲取地面的坡度數(shù)據(jù)。
11、可選的，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包括：
12、去噪處理：采用均值去噪法（移動平均法）對采集的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行去噪處理；
13、平滑處理：采用指數(shù)加權(quán)移動平均法對去噪后的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行平滑處理；
14、濾波處理：采用卡爾曼濾波算法對平滑后的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行濾波處理。
15、可選的，所述自適應(yīng)坡度預(yù)測與調(diào)節(jié)模塊包括：
16、坡度特征提取：對預(yù)處理后的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進行多維度分析，提取當(dāng)前地形的坡度特征，包括坡度的起伏范圍、變化頻率以及陡坡分布情況；
17、坡度趨勢預(yù)測：基于提取的坡度特征，預(yù)測地形坡度的變化趨勢；
18、工作平臺調(diào)節(jié)：基于坡度趨勢預(yù)測的結(jié)果，結(jié)合花生收獲機的作業(yè)速度，調(diào)整花生收獲機的工作平臺角度。
19、可選的，所述坡度特征提取包括：
20、坡度起伏范圍計算：使用地形坡度數(shù)據(jù)的最大值和最小值計算坡度的起伏范圍r；
21、坡度變化頻率計算：統(tǒng)計單位時間內(nèi)坡度值的變化次數(shù)，反映坡度變化的頻率特性，采用快速傅里葉變換提取坡度數(shù)據(jù)的頻率分量；
22、陡坡分布檢測：通過閾值檢測方法提取坡度值超過預(yù)定閾值t（陡坡標(biāo)準(zhǔn)為定義為陡坡）的區(qū)域，統(tǒng)計陡坡的出現(xiàn)次數(shù)和分布位置，形成陡坡點的集合s。
23、可選的，所述坡度趨勢預(yù)測包括：
24、特征輸入：將提取的坡度特征作為輸入變量，與歷史坡度數(shù)據(jù)結(jié)合，形成多輸入變量；
25、坡度預(yù)測：采用多變量回歸模型對多輸入變量進行建模，預(yù)測下一時刻的坡度值；
26、輸出坡度變化速率：基于預(yù)測的下一時刻的坡度值，計算坡度變化速率，用于描述趨勢的變化幅度。
27、可選的，所述工作平臺調(diào)節(jié)包括：
28、計算目標(biāo)調(diào)整角度：根據(jù)預(yù)測的未來坡度值和當(dāng)前坡度值，結(jié)合花生收獲機的作業(yè)速度v，計算工作平臺的目標(biāo)調(diào)整角度；
29、平滑目標(biāo)角度：使用指數(shù)加權(quán)移動平均法（ewma）對目標(biāo)調(diào)整角度進行平滑處理。
30、可選的，所述動態(tài)控制調(diào)節(jié)模塊包括：
31、實時調(diào)節(jié)：根據(jù)平滑后的調(diào)整角度，結(jié)合當(dāng)前工作平臺角度，生成實時調(diào)節(jié)信號；
32、動態(tài)修正：結(jié)合實時工作狀態(tài)數(shù)據(jù)和作業(yè)負載，對實時調(diào)節(jié)信號進行動態(tài)修正，優(yōu)化控制效果。
33、可選的，所述實時調(diào)節(jié)包括：
34、誤差計算：計算當(dāng)前平臺角度與平滑后的調(diào)整角度之間的誤差；
35、實時調(diào)節(jié)：基于角度誤差，使用比例-積分-微分（pid）控制算法生成實時調(diào)節(jié)信號。
36、可選的，所述動態(tài)修正包括：
37、作業(yè)負載監(jiān)測：實時監(jiān)測作業(yè)負載，當(dāng)作業(yè)負載超過負載閾值時，需要修正實時調(diào)節(jié)信號；
38、修正信號生成：根據(jù)監(jiān)測到的負載變化量，動態(tài)調(diào)整實時調(diào)節(jié)信號，生成修正后的調(diào)節(jié)信號。
39、本專利技術(shù)的有益效果：
40、本專利技術(shù)，通過模塊化的設(shè)計，實現(xiàn)了高效的功能分工和協(xié)同工作，數(shù)據(jù)采集模塊能夠?qū)崟r、精準(zhǔn)地獲取花生收獲機的縱向和橫向傾斜角度以及工作地面的坡度信息，并通過多傳感器的集成克服了單一傳感器的誤差問題，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊結(jié)合均值去噪、指數(shù)加權(quán)移動平均法和平滑濾波等先進算法，有效去除環(huán)境噪聲和傳感器誤差，并保留關(guān)鍵趨勢和變化特征，為坡度預(yù)測和動態(tài)調(diào)節(jié)提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持，從而提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度、穩(wěn)定性和復(fù)雜地形的適應(yīng)能力。
41、本專利技術(shù)，通過自適應(yīng)坡度預(yù)測與調(diào)節(jié)模塊基于對坡度特征的多維度分析，結(jié)合多變量回歸模型和趨勢預(yù)測算法，實現(xiàn)了對復(fù)雜地形坡度變化的精準(zhǔn)預(yù)測，并動態(tài)調(diào)整工作平臺角度以適應(yīng)不同地形，通過提前感知地形的動態(tài)變化和結(jié)合作業(yè)速度調(diào)整平臺角度，確保了花生收獲機在各種復(fù)雜地形下的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性，降低了因地形變化導(dǎo)致的作業(yè)中斷風(fēng)險，同時有效提升了收獲作業(yè)的高效性，為丘陵山地等復(fù)雜環(huán)境中的作業(yè)提供了智能化解決方案。
42、本專利技術(shù)，通過動態(tài)控制調(diào)節(jié)模塊結(jié)合實時調(diào)節(jié)和動態(tài)修正功能，通過平滑后的調(diào)整角度生成實時調(diào)節(jié)信號，確保平臺能夠快速響應(yīng)變化，同時基于作業(yè)負載動態(tài)生成修正信號，有效補償負載變化對工作平臺穩(wěn)定性的影響，避免了傾斜或不平穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生，負載閾值的設(shè)定基于歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，結(jié)合平均值和標(biāo)準(zhǔn)差科學(xué)設(shè)定修正條件，確保系統(tǒng)在高負載作業(yè)條件本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、自適應(yīng)坡度預(yù)測與調(diào)節(jié)模塊、動態(tài)控制調(diào)節(jié)模塊以及動力驅(qū)動模塊，其中；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述自適應(yīng)坡度預(yù)測與調(diào)節(jié)模塊包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述坡度特征提取包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述坡度趨勢預(yù)測包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述工作平臺調(diào)節(jié)包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)控制調(diào)節(jié)模塊包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)修正包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、自適應(yīng)坡度預(yù)測與調(diào)節(jié)模塊、動態(tài)控制調(diào)節(jié)模塊以及動力驅(qū)動模塊，其中；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于，所述自適應(yīng)坡度預(yù)測與調(diào)節(jié)模塊包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種丘陵山地花生收獲機自動調(diào)平系統(tǒng)，其特...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張鵬，顧峰瑋，吳峰，胡志超，徐弘博，楊紅光，于昭洋，施麗莉，裴家勇，
申請(專利權(quán))人：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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