[发明专利]一种基于自适应模糊PID控制的粮油作物变量播种系统

说明书

本发明公开了一种基于自适应模糊PID控制的粮油作物变量播种系统，包括控制单元、执行单元、检测单元、人机交互单元、电源管理单元，控制单元由微处理器、电机驱动器组成；执行单元由电机与传动机构组成，传动机构连接电机输出轴与排种轴，保持电机输出轴与排种轴转速一致；检测单元由转速检测模块、机具前进速度检测模块、作业面积检测模块与播量检测模块组成；电源管理单元由直流电源，降压芯片组成。检测单元实时检测电机转速、机具前进速度、作业面积与播量，根据设定播量、机具前进速度和排种轴转速的关系，利用自适应模糊PID算法对电机采用转速、电流双闭环控制，该变量播种系统提高了播种精度、抗干扰能力强，保证作业质量。

技术领域

本发明涉及播种机控制系统领域，具体是一种基于自适应模糊PID控制的粮油作物变量播种系统。

背景技术

如今，探索建立符合我国国情的精准农业运作模式已经成为我国农业走可持续发展的必由之路。变量播种是变量控制技术在播种机上的应用，是实施精准农业的核心内容之一，传统播种机的排种系统采用地轮驱动，由于水稻、玉米等作物秸秆因自身韧性较好，粉碎还田效果差，小麦、油菜等粮油作物播种时驱动地轮易出现秸秆缠绕、拥堵等现象，使其播种系统无法正常工作。并且，传统播种机的单位播量固定，由于播种季节不同、作物品种差别以及土地环境差异造成每块土地所需的播种量不同，传统播种方式易造成种子浪费。因此，亟需改变作业方式，改定量投入为变量投入，根据设定播量和机具前进速度以确定排种系统排种轴转速，提高播种精度。

现有的测速方式中，编码器测速、GPS测速与雷达测速最常用。由于播种机工作时振动大，影响编码器测速准确性；恶劣天气条件影响GPS测速准确性，丘陵地带的环境影响雷达测速准确性。因此，仅采用某一种测速方法无法准确测量机具前进速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自适应模糊PID控制的粮油作物变量播种系统，以解决现有技术播种机测量方法存在的准确性差的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于自适应模糊PID控制的粮油作物变量播种系统，其特征在于：包括控制单元、执行单元、检测单元、人机交互单元、电源管理单元，其中：

控制单元包括由微处理器、电机驱动器，微处理器分别与电机驱动器、检测单元、人机交互单元、电源管理单元电性相连；

执行单元包括电机与传动机构，电机输出轴通过传动机构与播种机的排种轴传动连接，由传动机构保持电机输出轴与排种轴转速一致，控制单元中电机驱动器与电机电性连接；

检测单元包括转速检测模块、机具前进速度检测模块、作业面积检测模块与播量检测模块，其中转速检测模块固定安装于电机输出轴上，由转速检测模块与电机输出轴同步旋转，机具前进速度检测模块和作业面积检测模块分别安装于播种机上，播量检测模块安装于播种机的排种口处，所述转速检测模块、机具前进速度检测模块、作业面积检测模块、播量检测模块分别与控制单元中的微处理器电性连接；

电源管理单元由降压芯片和直流电源构成，降压芯片输入端与直流电源电性连接，降压芯片输出端分别与人机交互单元、控制单元中的微处理器和电机驱动器，以及检测单元中的转速检测模块、机具前进速度检测模块、作业面积检测模块与播量检测模块电性连接；

检测单元实时检测电机转速、机具前进速度、作业面积与播量，并将检测的数据传送至微处理器，微处理器中根据设定的播量、机具前进速度和排种轴转速的关系，利用自适应模糊PID算法对电机采用转速、电流双闭环调速，其中电流环作为内环，转速环作为外环，最终微处理器基于脉冲调制PWM技术向电机驱动器输出对应频率的脉冲信号，通过电机驱动器控制电机转速。

所述的一种基于自适应模糊PID控制的粮油作物变量播种系统，其特征在于：控制单元中，微处理器为ARM处理器。