[发明专利]一种用于精整地土壤密实度测量与自动调节系统

权利要求书

1.一种用于精整地土壤密实度测量与自动调节系统，其特征在于，包括土壤密实度测量机构、镇压深度自动调节机构和控制器(21)；

所述土壤密实度测量机构包括右垂直拉压传感器(10)、右水平拉压传感器(11)、左垂直拉压传感器(18)、左水平拉压传感器(17)、右监测轮(13)和左监测轮(15)；

所述镇压深度自动调节机构包括横梁(4)、电动缸(5)和镇压辊(14)；

所述横梁(4)两端分别垂直固定安装导向轴(6)，所述导向轴(6)分别与安装在机架(1)的尾部两端的导向轴承(7)配合安装，所述横梁(4)中部连接电动缸(5)的活塞杆，所述电动缸(5)的底座安装在机架(1)的尾部；所述镇压辊(14)水平安装、且两端分别通过轴承与导向轴(6)的底端连接，所述导向轴(6)相同高度位置分别水平安装左支架(20)和右支架(8)，所述右支架(8)的末端设有右丝杠升降装置(9)，右丝杠升降装置(9)上安装有右垂直拉压传感器(10)和右水平拉压传感器(11)，右丝杠升降装置(9)的末端与右支撑轴(12)连接，所述右监测轮(13)与右支撑轴(12)通过转动副连接；所述左支架(20)的末端设有左丝杠升降装置(19)，左丝杠升降装置(19)上安装有左垂直拉压传感器(18)和左水平拉压传感器(17)，左丝杠升降装置(19)的末端与左支撑轴(16)连接，左监测轮(15)与左支撑轴(16)通过转动副连接；

所述控制器(21)分别与右垂直拉压传感器(10)、右水平拉压传感器(11)、左垂直拉压传感器(18)、左水平拉压传感器(17)和电动缸(5)电连接；控制器(21)根据右垂直拉压传感器(10)、右水平拉压传感器(11)、左垂直拉压传感器(18)、左水平拉压传感器(17)、右监测轮(13)和左监测轮(15)压入深度计算土壤密实度P，并与目标土壤密实度P₀比较，得到密实度偏差，控制器(21)根据密实度偏差和电动缸(5)的位移信号控制电动缸(5)驱动横梁(4)，调节镇压辊(14)与机架(1)的垂直位移Z，改变精整地后的土壤密实度P；

采用非线性拟合建立所述土壤密实度P与右监测轮(13)和左监测轮(15)的垂直作用力F_z、右监测轮(13)和左监测轮(15)水平作用力F_x、右监测轮(13)和左监测轮(15)的底部与镇压辊(14)底部的垂直位移即压入深度h的数学函数，即土壤密实度监测模型为：

P＝f₁(F_z、F_x、h)；

所述控制器(21)接收到左垂直拉压传感器(18)、左水平拉压传感器(17)、右垂直拉压传感器(10)、右水平拉压传感器(11)输出的压力信号分别为F_1z、F_1x、F_2z、F_2x，以及所述电动缸(5)输出的位移信号H；

所述控制器(21)中设定左监测轮(15)的底部与镇压辊(14)底部的垂直位移为h₁，所述右监测轮(13)的底部与镇压辊(14)底部的垂直位移为h₂；

所述控制器(21)根据密实度监测模型f₁实时计算得到精整地后左监测轮(15)和右监测轮(13)区域连续的土壤密实度分别为P₁和P₂，将P₁和P₂求均值后得到土壤密实度P，然后将P与P₀进行比较，计算密实度偏差ΔP＝P-P₀；

采用非线性拟合建立所述土壤密实度P与镇压辊(14)相对机架(1)的垂直位移Z的数学函数，即镇压深度控制模型：P＝f₂(Z)；

当密实度偏差ΔP在允许范围时，则所述控制器(21)不发出信号给电动缸(5)，所述镇压辊(14)的垂直位移保持恒定，当密实度偏差ΔP超出允许范围时，控制器(21)根据镇压深度控制模型f₂计算得到调节镇压辊(14)相对机架(1)的垂直位移Z，所述控制器(21)输出信号给电动缸(5)，驱动电动缸(5)活塞杆运动，调节镇压辊(14)与机架(1)的垂直位移Z。