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一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统及其控制方法技术方案

技术编号:15703129 阅读:225 留言:0更新日期:2017-06-25 23:48
本发明专利技术提供一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统及其控制方法,包括喂料装置、旋转编码器、位移传感器、液压调节系统和控制器;控制器的输入端分别与旋转编码器、位移传感器、油压传感器一和油压传感器二电连接,输出端通过互锁控制器与电磁换向阀电连接;所述控制器以活塞杆的受力、喂料刀辊转速和转速变化率为输入量,以活塞杆的位置为输出量,建立喂料装置的喂料口开度的模糊控制模型,通过三位四通电磁换向阀控制左油缸和右油缸的活塞杆在液压驱动下的伸出、缩回主动调节,实现喂料口开度的自适应控制,减少由于喂入量不均匀造成成捆性能不稳定,避免喂入量激增造成喂料刀辊堵塞故障,提高喂料部件的工作寿命、整机的工作效率、可靠性。

Adaptive control system and control method for feeding opening of round bundling machine

The invention provides a round baler for feeding opening of adaptive control system and its control method, including feeding device, rotary encoder, displacement sensor, hydraulic control system and controller; the input end of the controller are respectively connected with the oil pressure sensor, displacement sensor, rotary encoder, and a pressure sensor two is electrically connected with the output end of the interlock the controller is connected with the electromagnetic valve; the controller on the roll force, knife feeding piston rod speed and its change rate as input to the piston rod position as output. The establishment of material feeding and feeding device in the fuzzy control model of the piston rod of the three position four way solenoid valve to control the left the cylinder and the right cylinder in the hydraulic driven out and retracted by adjusting the feeding port to achieve active, opening of the adaptive control, reduce the feed quantity is not uniform The packing performance is unstable, and the feed quantity of the feed roller is prevented from being blocked, and the service life of the feeding parts, the work efficiency and the reliability of the whole machine are avoided.

【技术实现步骤摘要】
一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统及其控制方法
本专利技术属于打捆机自动控制
,具体涉及一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统及其控制方法。
技术介绍
打捆机可以将松散的农作物秸秆、牧草等收集致密成型,以利于储存和运输,是实现规模化综合利用的关键设备。根据成型形状的不同,可以分为方捆和圆捆打捆机,其中圆捆打捆机通过捡拾器的弹齿将物料从地面捡拾,经过喂入装置送入成捆室,并不断旋转形成圆捆,在农场和牧场得到广泛应用。圆捆打捆机的喂入装置主要由喂料刀辊与下颚板构成,作用是将捡拾的物料进行预压缩、并以一定的速度强制送入成捆室,其性能优劣直接影响着物料成捆的均匀性和密实度。物料的喂入性能主要受到物料特性和喂入量、喂料刀辊结构、转速、喂料口开度的影响,每型打捆机都有固定的喂料刀辊结构和额定的转速,主要是通过调节喂料口开度以改善喂入性能,目前这一工作还是依赖人工经验完成,当调节的喂料口开度较大时,物料的预压缩和抛送速度较低,降低了物料成捆的均匀性和密实度,喂料口开度较小时,喂料刀辊功耗激增,甚至造成喂料口堵塞和下颚板结构损伤。虽然有些机型在下颚板的连接油缸上增加了蓄能器装置,当油缸受力超过设定值时,可以通过蓄能器吸油作用实现下颚板运动和喂料口开度增大,当油缸受力小于设定值时,下颚板和喂料口开度恢复到原始位置,这能够在一定程度上缓解物料喂入量造成的影响,但这一调节的响应滞后、调节速度慢、且下颚板和喂料口开度的原始位置还是需要人工设定,此外受到喂入装置结构影响,油缸受力与下颚板受力和喂料刀辊功耗都是明显的非线性关系,功耗大、成捆性能不稳定、堵塞故障也时有发生。打捆机田间作业时的物料喂入量总是动态变化的,甚至出现突变。因此,通过实时监测的喂入装置作业状态、分析喂入装置结构、喂入动力学特性,根据不同物料特性和喂入量变化,设计喂料口开度调节自动装置和控制方法,使物料以稳定的压力和初速度抛入成型室,从而提高喂料部件的工作寿命、整机的工作效率、可靠性,有着重要的理论研究意义和实用价值,目前未见有公开研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题提供一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统及其控制方法,通过在喂料刀辊轴端安装旋转编码器测量喂料刀辊转速,在下颚板驱动油缸的有杆腔和无杆腔油路上安装油压传感器计算油缸受力,安装位移传感器测量下颚板位置,并通过控制器获取作物喂入作业状态参数;设计了喂料装置的液压调节系统,通过控制三位四通电磁换向阀实现了下颚板驱动油缸的活塞杆在液压驱动下的伸出、缩回主动调节,通过蓄能器实现封闭油路时活塞杆在负载作用下的被动调节;在保证喂入装置结构强度、安全系数和避免喂料刀辊发生堵塞故障的条件下,以活塞杆受力、喂料刀辊转速和转速变化率为输入量,以活塞杆的位置为输出量,建立喂料口开度的模糊控制器,实现作业过程中喂料口开度的自适应控制,从而提高喂料部件的工作寿命、整机的工作效率和可靠性。本专利技术的技术方案是:一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统,包括喂料装置、旋转编码器、位移传感器、液压调节系统和控制器;所述旋转编码器安装在喂料装置的喂料刀辊轴端,用于测量喂料刀辊的转速;所述位移传感器安装在喂料装置的左轴上,位移传感器的测量杆连接左轴销,用于测量喂料装置的左油缸和右油缸的活塞杆位移;所述液压调节系统包括油压传感器一、节流阀一、三位四通电磁换向阀、油泵、节流阀二、单向阀、蓄能器、节流阀三和油压传感器二;所述油泵通过管道与油箱连接,所述三位四通电磁换向阀的进油口P与油泵连接,回油口T与油箱连接,所述三位四通电磁换向阀的工作口A通过管道依次与单向阀、左油缸和右油缸的有杆腔油路连接;所述三位四通电磁换向阀的工作口B通过管道与左油缸和右油缸的无杆腔油路连接,所述油压传感器一安装在喂料装置的左油缸和右油缸的无杆腔油路上,用于测量无杆腔的油压;所述油压传感器二安装在喂料装置的左油缸和右油缸的有杆腔油路上,用于测量有杆腔油压;所述蓄能器并联在左油缸和右油缸的有杆腔与单向阀之间;所述控制器的输入端分别与旋转编码器、位移传感器、油压传感器一和油压传感器二电连接,输出端通过互锁控制器与三位四通电磁换向阀电连接;所述控制器以活塞杆的受力、喂料刀辊转速和转速变化率为输入量,以活塞杆的位置为输出量,建立喂料装置的喂料口开度的模糊控制模型,通过三位四通电磁换向阀控制左油缸和右油缸的活塞杆在液压驱动下的伸出、缩回主动调节,实现喂料口开度的自适应控制。上述方案中,所述液压调节系统还包括节流阀一、节流阀二和节流阀三;所述节流阀一安装在三位四通电磁换向阀的工作口B与左油缸和右油缸的无杆腔油路上;所述节流阀二安装在三位四通电磁换向阀的工作口A与单向阀的管道之间;所述节流阀三安装在蓄能器与左油缸和右油缸的有杆腔之间的油路上。上述方案中,所述液压调节系统还包括溢流阀一和溢流阀二;所述溢流阀一连接到左油缸和右油缸的有杆腔油路;所述溢流阀二连接到油泵的出口。上述方案中,还包括显示器;所述控制器的输出端与显示器电连接,所述显示器用于所述喂料装置的作业状态显示。一种根据所述圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统的控制方法,包括以下步骤:步骤S1、打捆机工作过程中,所述控制器实时采集旋转编码器的输出信号,计算得到喂料刀辊的转速n;控制器实时采集油压传感器一输出信号P1和油压传感器二输出信号P1,计算得到左油缸和右油缸活塞杆受力F;步骤S2、将活塞杆受力F进行低通滤波计算得到均值F0,以当前时刻T0为零点,以控制器27的数据采样时间dt为间隔,分别建立n和F0的数组序列{n1、n1···nN}、{F01、F01···F0N},其中N为数组序列长度,nN和F0N分别为T0-N·dt时刻的n和F0采样数值;步骤S3、将数组序列{n1、n1···nN}、{F01、F01···F0N}分别进行灰色预测计算,得到T0+M·dt时刻的n和F0预测数值nM和F0M,通过对nM进行微分计算得到预测的转速变化率步骤S4、将预测获得的nM、F0M和输入建立的喂料口开度的模糊控制模型,获得活塞杆的位置L的调整方案,进行三位四通电磁换向阀的左线圈或右线圈得电控制,然后根据活塞杆主动伸出运动速度vo和主动缩回运动速度vi确定左线圈或右线圈得电时间,最终通过互锁控制器控制三位四通电磁换向阀的左线圈或右线圈得电,驱动左油缸和右油缸的活塞杆运动,实现喂料口开度调节。上述方案中,所述步骤S4中喂料口开度的模糊控制模型根据左油缸和右油缸的活塞杆在不同位置L时受力F许用范围确定论域,且F的论域随活塞杆位置L自适应调整,根据喂料刀辊转速n和转速变化率的允许变化范围为依据,确定n和的论域。上述方案中,所述步骤S4中的喂料口开度的模糊控制模型是以左油缸和右油缸的活塞杆的受力F、喂料刀辊转速n和转速变化率的灰色预测值nM、F0M和作为输入量,以活塞杆的位置L为输出量,根据确定的活塞杆位置L的调节策略制定模糊控制规则表,且模糊控制规则表随活塞杆位置L自适应调整。上述方案中,所述步骤S4中根据喂料刀辊转速n和所受扭矩T计算喂料刀辊的功耗w,以物料能够形成稳定的草捆密度ρ、降低喂料刀辊的功耗w为目标,在保证结构强度和安全系数时油缸活塞杆受力F的许用范围和避免喂料刀辊发生堵塞故障时喂料刀辊转速n允许范围内本文档来自技高网
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一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统及其控制方法

【技术保护点】
一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统,其特征在于,包括喂料装置、旋转编码器(7)、位移传感器(11)、液压调节系统和控制器(27);所述旋转编码器(7)安装在喂料装置的喂料刀辊(4)轴端,用于测量喂料刀棍(4)的转速;位移传感器(11)的耳环安装于左轴(8)上,位移传感器(11)的测量杆连接左轴销(10),用于测量喂料装置的左油缸(9)和右油缸(13)的活塞杆位移;所述液压调节系统包括油压传感器一(15)、三位四通电磁换向阀(18)、油泵(20)、单向阀(23)、蓄能器(24)和油压传感器二(26);所述油泵(20)通过管道与油箱(19)连接,所述三位四通电磁换向阀(18)的进油口P与油泵(20)连接,回油口T与油箱(19)连接,所述三位四通电磁换向阀(18)的工作口A通过管道依次与单向阀(23)、左油缸(9)和右油缸(13)的有杆腔油路连接;所述三位四通电磁换向阀(18)的工作口B通过管道与左油缸(9)和右油缸(13)的无杆腔油路连接,所述油压传感器一(15)安装在喂料装置的左油缸(9)和右油缸(13)的无杆腔油路上,用于测量无杆腔的油压;所述油压传感器二(26)安装在喂料装置的左油缸(9)和右油缸(13)的有杆腔油路上,用于测量有杆腔油压;所述蓄能器(24)并联在左油缸(9)和右油缸(13)的有杆腔油路与单向阀(23)之间;所述控制器(27)的输入端分别与旋转编码器(7)、位移传感器(11)、油压传感器一(15)和油压传感器二(26)电连接,输出端通过互锁控制器(29)与三位四通电磁换向阀(18)电连接;所述控制器(27)以活塞杆的受力、喂料刀辊(4)转速和转速变化率为输入量,以活塞杆的位置为输出量,建立喂料装置的喂料口开度的模糊控制模型,通过三位四通电磁换向阀(18)控制左油缸(9)和右油缸(13)的活塞杆在液压驱动下的伸出、缩回主动调节,实现喂料口开度的自适应控制。...

【技术特征摘要】
1.一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统,其特征在于,包括喂料装置、旋转编码器(7)、位移传感器(11)、液压调节系统和控制器(27);所述旋转编码器(7)安装在喂料装置的喂料刀辊(4)轴端,用于测量喂料刀棍(4)的转速;位移传感器(11)的耳环安装于左轴(8)上,位移传感器(11)的测量杆连接左轴销(10),用于测量喂料装置的左油缸(9)和右油缸(13)的活塞杆位移;所述液压调节系统包括油压传感器一(15)、三位四通电磁换向阀(18)、油泵(20)、单向阀(23)、蓄能器(24)和油压传感器二(26);所述油泵(20)通过管道与油箱(19)连接,所述三位四通电磁换向阀(18)的进油口P与油泵(20)连接,回油口T与油箱(19)连接,所述三位四通电磁换向阀(18)的工作口A通过管道依次与单向阀(23)、左油缸(9)和右油缸(13)的有杆腔油路连接;所述三位四通电磁换向阀(18)的工作口B通过管道与左油缸(9)和右油缸(13)的无杆腔油路连接,所述油压传感器一(15)安装在喂料装置的左油缸(9)和右油缸(13)的无杆腔油路上,用于测量无杆腔的油压;所述油压传感器二(26)安装在喂料装置的左油缸(9)和右油缸(13)的有杆腔油路上,用于测量有杆腔油压;所述蓄能器(24)并联在左油缸(9)和右油缸(13)的有杆腔油路与单向阀(23)之间;所述控制器(27)的输入端分别与旋转编码器(7)、位移传感器(11)、油压传感器一(15)和油压传感器二(26)电连接,输出端通过互锁控制器(29)与三位四通电磁换向阀(18)电连接;所述控制器(27)以活塞杆的受力、喂料刀辊(4)转速和转速变化率为输入量,以活塞杆的位置为输出量,建立喂料装置的喂料口开度的模糊控制模型,通过三位四通电磁换向阀(18)控制左油缸(9)和右油缸(13)的活塞杆在液压驱动下的伸出、缩回主动调节,实现喂料口开度的自适应控制。2.根据权利要求1所述的一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统,其特征在于,所述液压调节系统还包括节流阀一(17)、节流阀二(22)和节流阀三(25);所述节流阀一(17)安装在三位四通电磁换向阀(18)的工作口B与左油缸(9)和右油缸(13)的无杆腔油路上;所述节流阀二(22)安装在三位四通电磁换向阀(18)的工作口A与单向阀(23)的管道之间;所述节流阀三(25)安装在蓄能器(24)与左油缸(9)和右油缸(13)的有杆腔之间的油路上。3.根据权利要求1所述的一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统,其特征在于,所述液压调节系统还包括溢流阀一(16)和溢流阀二(21);所述溢流阀一(16)连接到左油缸(9)和右油缸(13)的有杆腔油路;所述溢流阀二(21)连接到油泵(20)的出口。4.根据权利要求1所述的一种圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统,其特征在于,还包括显示器(28);所述控制器(27)的输出端与显示器(28)电连接,所述显示器(28)用于所述喂料装置的作业状态显示和报警。5.一种根据权利要求1所述圆捆打捆机喂料口开度自适应控制系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1、打捆机工作过程中,所述控制器(27)实时采集旋转编码器(7)的输出信号,计算得到喂料刀辊(4)的转速n;控制器(27)实时采集油压传感器一(15)输出信号P1和油压传感器二(26)输出信号P1,计算得到左油缸(9)和右油缸(13)活塞杆受力F;步骤S2、将活塞杆受力F进行低通滤波计算得到均值F0,以当前时刻T0为零点,以控制器(27)的数据采样时间dt为间隔,分...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵湛黄贺东尹建军唐忠田春杰
申请(专利权)人:江苏大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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