[发明专利]基于行程感知的行走与排种速度匹配的控制系统及其方法在审

专利信息
申请号: 201910669528.0 申请日: 2019-07-24
公开(公告)号: CN110612799A 公开(公告)日: 2019-12-27
发明(设计)人: 官洪民;张文举;王东伟;万雨波;刘开欣;鞠杰;李永超 申请(专利权)人: 青岛农业大学
主分类号: A01C9/00 分类号: A01C9/00;G06F3/0481;G06F3/0488
代理公司: 37241 青岛中天汇智知识产权代理有限公司 代理人: 王丹丹
地址: 266000 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 排种 播种 行走轮 感知 旋转编码器检测 恒定 直流电机转速 拖拉机尾部 变速 参数设置 调速技术 控制电机 控制核心 控制系统 马铃薯种 排种系统 实时调节 速度判断 速度匹配 无级变速 有机配合 作业效果 触摸屏 单片机 高转速 排种轴 无障碍 慢速 前行 株距 转轴 机具 电机 地形 行进 输出 融合 保证
【说明书】:

发明公开一种基于行程感知的行走与排种速度匹配的控制系统及其方法,针对单署均匀排种系统,基于行程感知利用旋转编码器检测行走轮的行进速度判断地形的复杂情况,来控制电机排种,达到均匀播种的目的;利用电机和行走轮的有机配合来实现均匀排种的作业效果。本方案通过触摸屏的参数设置,以单片机为控制核心,实时调节直流电机转速,以带动排种轴按需播种,通过无级变速调速技术和PID控制技术相融合,使高转速输出的拖拉机尾部动力与慢速排种的播种转轴之间实现无障碍的对接,从而保证在不同工况下机具变速前行状况下马铃薯种株距的恒定。

技术领域

本发明涉及农业播种技术领域,具体涉及一种基于行程感知的行走与排种速度匹配的单薯均匀排种系统及其控制方法。

背景技术

目前,现有播种方法及播种机在农业生产中虽然有了较大的提高,但针对我国农业的复杂情况来说,还存在着较多的问题,主要包括以下几个方面:(1)对地形的适应能力较弱:我国农村耕地地形复杂,地貌较差区域多,地形不平整耕地数量也多,这对播种机的株距变速器就提出了更高的要求;(2)作业效果达不到预期要求:由于技术研发时间较短,关键部件工作的可靠性有待于在长期的工作中改进和优化,以提高工作质量;(3)工作效率较低:人力成本高,同时由于变速器的传动比固定,其效果并不稳定。因此能够适应不同品种不同地形的精密播种设备亟待开发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于:提供一种行程感知的行走与排种速度匹配的控制系统及其方法,针对单署均匀排种控制,实现均匀性排种,株距可控,以提高播种过程中的均匀性和精密性。

本发明是采用以下的技术方案实现的:一种基于行程感知的行走与排种速度匹配的控制系统,包括微控制器,直流电机、旋转编码器、转速测量模块、PWM驱动模块和触摸屏,旋转编码器、转速测量模块、PWM驱动模块和触摸屏均与微控制器相连;

所述旋转编码器设置在拖拉机行走轮和播种轴上,分别用以检测拖拉机速度和播种速度,与微控制器构成闭环调速系统;触摸屏作为系统的人机交互界面,用于启停、数据显示和参数设置,微控制器通过通讯串口与触摸屏连接;

所述转速测量模块用以检测直流电机的转速信息,并传输给微控制器进行分析处理,所述PWM驱动模块实现对直流电机的调速控制,调速过程中采用PWM调节方法和A\D模拟量来改变直流电机电压;

所述直流电机通过电压转换电路与微控制器相连,并基于模拟量电压控制程序实现直流电机的稳定运行,通过电压的调节实现速度的自动匹配。

进一步的,所述微控制器包括开启程序模块、编码器检测程序模块、滤波震荡程序模块、模拟量电压控制程序模块和PID调速控制模块。

进一步的,所述旋转编码器采用光电式旋转编码器或欧姆龙旋转编码器。

本发明另外还提出一种基于行程感知的行走与排种速度匹配的控制方法,包括以下步骤:

(1)播种前,播种人员根据生产要求输入不同的株距值,在触摸屏上点击开始工作按钮,输入株距为字符型变量,通过串口通信转送给单片机;

(2)播种时,触摸屏上实时显示播种的数量及播种的面积,播种人员可根据工作的情况来判断实时情况并做出判断,播种完成时点击触摸屏停止按钮即可系统停止;

在播种时,如果检测到播种机实际转速等于设置转速,则按照正常程序播种;

如果播种机实际转速小于设置转速,则通过PWM驱动模块增大模拟量输出电压,控制直流电机转速,实现排种速度的自动匹配;

如果播种机实际转速大于设置转速,则通过PWM驱动模块减小模拟量输出电压,控制直流电机转速,实现排种速度的自动匹配。

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