【摘 要】
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联合收获机智能化检测与控制已经成为农用机械智能化研究中一项重要的内容,收获机控制系统的控制效果影响着收获机的收获质量和收获效率。我国联合收获机的研究和收获机自动化控制研究起步较晚,大多数农用机械实现了机械化但没有实现自动化,也没有实现智能化。清选系统作为联合收获机收获部分的最后一个能够影响收获质量的系统,其检测装置和控制系统做的还不够完善,由于联合收获机的工作环境复杂,清选检测装置的检测效果常常不
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联合收获机智能化检测与控制已经成为农用机械智能化研究中一项重要的内容,收获机控制系统的控制效果影响着收获机的收获质量和收获效率。我国联合收获机的研究和收获机自动化控制研究起步较晚,大多数农用机械实现了机械化但没有实现自动化,也没有实现智能化。清选系统作为联合收获机收获部分的最后一个能够影响收获质量的系统,其检测装置和控制系统做的还不够完善,由于联合收获机的工作环境复杂,清选检测装置的检测效果常常不能满足控制要求,无法对生产过程提供建议。联合收获机建模复杂,各系统之间耦合性、滞后性严重,需要有效的控制方法克服清选系统的复杂性。本文针对现有收获机控制系统存在的问题,以实现清选系统检测和控制为目标,提出了基于支持向量机的清选损失率检测方案,在已有的清选系统调节方案的基础上实现了清选筛筛子开度和风机转速的调节,并且设计统计试验,对采集到的数据进行分析,选出影响清选损失率和籽粒含杂率的因素,依据采集的试验数据对清选系统进行建模,在此基础上提出了模糊控制方案,并在联合收获机上进行了实际的试验。具体的研究工作如下:(1)为了实现清选损失率的检测,为系统建模和控制提供基本条件,设计开发了基于压电效应的清选检测传感器,根据传感器产生的电荷信号设计信号处理电路,将籽粒和杂余的冲击信号进行记录,使用采集到的数据进行支持向量机分类模型的训练,将支持向量机方法嵌入到检测装置中,并根据得到的支持向量实时对冲击信号进行分类,根据传感器所在位置以及收获机其他工作参数,进行清选损失率的计算。(2)为了实现联合收获机清选系统的自动调节,设计开发了清选筛开度调节装置和风机转速调节装置,根据现有的调节方法进行改进,采用曲柄滑块机构,对前、后、尾筛进行不同调节装置的设计,设计了调节机构的驱动电路,在不影响正常收获的情况下,实现了调节装置的安装。对风机转速的调节设计了比例溢流阀和摆线马达为主要结构的调节装置,直接驱动风机进行转速的调节,两个调节装置的实现对原机型进行了最少的改变,是实现清选系统自动控制的基础。(3)为了能够在非收获季节实现对清选系统的实验以及更好的实现清选系统的控制,对清选系统进行了建模分析,设计了Plackett-Burman试验和正交试验,对影响清选损失率和籽粒含杂率的收获机工作参数进行检测和记录,使用统计学方法分析出影响收获效果的主要工作参数,并对参数进行多元回归分析,最终得到控制系统的模型。最后对清选系统的筛子开度调节和风机转速调节的方案进行建模,动态地反映系统各量之间的关系。(4)基于得到的模型,研究了清选系统的控制方法。使用模糊控制方法对仿真模型进行控制,设计了模糊控制规则,在一定程度上克服了模型的不准确性和非线性,在MATLAB上进行了控制方法的仿真,并进行田间试验对比验证,得到了最终的控制效果,清选损失率和籽粒含杂率都能够维持在一定的范围之内,提升了收获速度。
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