[发明专利]一种拖拉机耕深变论域模糊PID控制方法与系统

说明书

本公开提出了一种拖拉机耕深变论域模糊PID控制方法及系统，包括：确定PID控制器初始参数值，确定模糊控制器输入变量和输出变量；其中输入变量包括耕深误差即设定耕深与实际耕深的差值及耕深的变化率，输出变量为PID控制器参数的修正量；确定输入变量论域大小的伸缩因子以及调整输出变量论域大小的伸缩因子，进行论域调整，将输入和输出变量所对应的论域分别乘以伸缩因子，实现变论域，最终获得PID控制器参数的修正量；将得到的PID控制器参数修正量与原始PID参数相加，得到耕深变论域模糊PID控制器的最终控制参数。本公开技术方案模糊控制器的伸缩因子可以根据模糊输入量的大小进行自适应调整，实现在误差趋近于零时，增加模糊规则的数量，进而提高系统的控制精度。

技术领域

本公开属于控制技术领域，尤其涉及一种拖拉机耕深变论域模糊PID控制方法与系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

拖拉机是现代农业生产不可或缺的动力平台，它通过驱动电液悬挂系统实现犁耕作业的升降控制。在拖拉机耕作时，土壤环境复杂多变、随机因素较多，仅以单一参数为控制目标无法获得良好的耕深均匀性，发动机负荷波动也较明显。

为此，结合拖拉机工作特性、土壤情况，将加权系数引入到拖拉机耕深控制中，提出了力位综合控制的思想。通过调节权重大小，既可保证拖拉机在某一地块的耕作均匀性，也能有效减小负荷的波动。

一般情况下，拖拉机耕作区域相对灵活，特别在土地规模化经营的趋势下，跨区作业将成为未来耕作模式的新常态。但不同区域土壤情况千差万别，而加权系数则是驾驶员根据常耕地块的经验设定，尚不能随耕作环境变化实现柔性自动调节，这将无法保证良好的耕深均匀性。

在控制方法上，研究人员将模糊控制与PID控制相结合应用于耕深调节中，虽在大扰动、时变、非线性等随机土壤环境因素下可得到较好的耕深均匀性，但相关参数的设定受人为因素影响较大，其模糊论域不能随土壤环境变化自动伸缩，致使不同土壤比阻时，系统响应时间和超调量均有很大差别，并且模糊规则也是在固定论域上设计的，当误差减小并趋近于零时，可用的模糊规则大量减少，原来的论域划分也将很难得到良好的控制效果。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种拖拉机耕深变论域模糊PID控制方法，解决一般模糊控制方法应用于环境多变条件下自适应能力不强的问题，提高了拖拉机跨区作业时加权系数选择的合理性。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种拖拉机耕深变论域模糊PID控制方法，包括：

确定PID控制器初始参数值，确定模糊控制器输入变量和输出变量；其中输入变量包括耕深误差即设定耕深与实际耕深的差值及耕深的变化率，输出变量为PID控制器参数的修正量；

确定输入变量论域大小的伸缩因子以及调整输出变量论域大小的伸缩因子，进行论域调整，将输入和输出变量所对应的论域分别乘以伸缩因子，实现变论域，最终获得PID控制器参数的修正量；

将得到的PID控制器参数修正量与原始PID参数相加，得到耕深变论域模糊PID控制器的最终控制参数。

进一步的技术方案，在确定PID控制器初始参数值之前还包括：

确定耕深及其加权系数、牵引力及其加权系数；

确定耕深信号，耕深信号由位置传感器提供的反馈信号与力传感器转换的反馈信号根据加权系数大小计算获得，并与设定耕深比较产生偏差信号。

进一步的技术方案，还包括：基于最终控制参数控制液压缸的动作以完成农具的升降、保持、浮动及动力大小，上述动作被传感器检测并反馈给控制单元，实现闭环自动控制。