[发明专利]基于土壤坚实度监测的播种单体下压力自动控制系统

权利要求书

1.一种基于土壤坚实度监测的播种单体下压力自动控制系统，包括施肥机构、播种单体、电控系统和液压系统，其特征在于：所述电控系统包括土壤坚实度监测机构、下压力监测机构和PLC控制器；所述液压系统包括液压缸、三位四通电液比例换向阀、手动减压阀、拖拉机液压系统、单向阀和蓄能器；所述PLC控制器根据土壤坚实度监测机构和下压力监测机构检测到的土壤坚实度值和实时下压力值控制液压系统完成下压力的调节；其中土壤坚实度监测机构包括第一应变片和第一电压放大电路，下压力监测机构包括第二应变片和第二电压放大电路；

第一应变片安装在施肥机构的施肥铲上部的连接杆上，第二应变片安装在播种单体限深轮臂上；

第一应变片和第二应变片产生的电信号分别经过第一电压放大电路和第二电压放大电路放大后传输给PLC控制器，PLC控制器计算后得到当前的土壤坚实度值和实时下压力，然后PLC控制器按如下表格根据检测得到的土壤坚实度值自动选择目标下压力；

土壤坚实度(kPa)	目标下压力(kg)
100-400	18-50
400-700	50-80
700-1000	80-110
1000以上	110-140

PLC控制器将目标下压力与实时下压力比较，对其差值进行PID算法调节，如下：

其中：T为PLC控制器输出控制量，Kff：前馈增益，Kp：比例增益，Ki:积分增益，Kd:微分增益，Dd：根据土壤坚实度选择的目标下压力值，err:目标下压力和当前下压力的误差值，ΔErr:基于两个连续err值间的误差微分值；

第二应变片与当前下压力的关系为：y＝0.2958x-764.54R²＝0.99，其中x为第二应变片的输出信号；y为当前下压力，用于表示当前的土壤坚实度值；R²是线性拟合度。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：PLC控制器根据自动选择的目标下压力值和下压力监测机构实时检测的实际下压力值的偏差大小进行相应运算处理，然后将输出值输送到三位四通电液比例换向阀来控制液压输出压力速率、大小和方向。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述播种单体包括前梁、平行四连杆仿形机构、播种系统、机架、播深调节手柄、限深轮臂、镇压轮、限深轮和双圆盘开沟器。

4.一种播种机，其特征在于包括权利要求1-3之一所述的控制系统。