一种收割机割台高度自动调节系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种收割机割台高度自动调节系统。所述收割机割台高度自动调节系统包括实时检测割台高度的超声波传感器、用于利用控制算法计算出割台动作数据并输出电流信号的控制主板和用于控制割台升降的割台动作执行机构，所述超声波传感器、所述控制主板和所述割台动作执行机构依次电连接设置，而且所述超声波传感器垂直于地面地设置在割台的分禾器表面。本发明专利技术还提供一种基于所述收割机割台高度自动调节系统的控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业自动化机械领域，具体地涉及一种收割机割台高度自动调节系统及控制方法。
技术介绍
我国是一个农业大国，稻麦为主要的粮食作物，随着农业机械化的不断普及，谷物收割机在农作物收割中的应用越来越广泛，减少了谷物损失并且提高了农业生产效率。目前常见的联合收割多是利用机械仿形机构或人工方法控制液压阀操纵液压缸来调节工作高度的，其控制的关键因素是收割机驾驶人员，需要驾驶人员通过视觉观察的方式依据地形以及收割作物的情况等因素不断操纵调整手柄对割台高度进行调节。传统割台调节方式的缺点是显而易见的：对驾驶人员有较高要求，需要驾驶人员持续保持高度精力集中对地形以及收割作业过程进行观察，并且依据个人经验作出相应的操控动作，加之农田作业环境较为恶劣，驾驶员的劳动强度较大；人工手动调节存在其固有缺陷，调节的精度以及实时性等都有很大的不确定性，难以实现收割作业过程中割茬高度的一致性。因此，目前市场上迫切需要一种可以实现割台高度的实时精确检测，并依据检测结果自动实现割台高度精确调节从而有效降低驾驶人员劳动强度的收割机割台高度自动调节系统及控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以实现割台高度的实时精确检测，并依据检测结果自动实现割台高度精确调节从而有效降低驾驶人员劳动强度的收割机割台高度自动调节系统及控制方法。本专利技术的技术方案如下：一种收割机割台高度自动调节系统包括实时检测割台高度的超声波传感器、用于利用控制算法计算出割台动作数据并输出电流信号的控制主板和用于控制割台升降的割台动作执行机构，所述超声波传感器、所述控制主板和所述割台动作执行机构依次电连接设置，而且所述超声波传感器垂直于地面地设置在割台的分禾器表面。优选地，所述控制主板设置在轮式联合收割机的驾驶舱内，且所述控制主板包括接收并处理所述超声波传感器发送的高度数据的微控制器模块，所述微控制器模块与所述超声波传感器电连接设置。优选地，所述割台动作执行机构包括与所述控制主板电连接的电液比例换向阀和用于驱动割台升降动作的液压缸，所述电液比例换向阀控制所述液压缸驱动割台升降。优选地，所述割台动作执行机构还包括用于反馈所述电液比例换向阀的阀芯开口大小的阀芯开口量位移传感器，所述阀芯开口量位移传感器与所述控制主板电连接设置。优选地，所述超声波传感器设置有多个，且所述多个超声波传感器分别对称地设置在割台两侧的分禾器表面。优选地，每一所述超声波传感器包括平行间隔设置的超声波发射口和超声波接收口，且每一所述超声波传感器设置有传感器保护罩，所述传感器保护罩通过螺栓分别与所述分禾器和所述超声波传感器固定连接。一种根据上述的收割机割台高度自动调节系统的控制方法，当轮式联合收割机处于作业环境时，其包括如下步骤：a、利用超声波传感器实时采集割台当前距离地面高度信息，并将所述高度信息发送至控制主板；b、所述控制主板根据所述高度信息，并利用设定的割台动作计算函数计算出割台的动作数据，并输出电流信号；c、割台动作执行机构接收所述控制主板发送的电流信号从而控制割台升降。优选地，所述割台动作执行机构包括与所述控制主板电连接的电液比例换向阀、用于驱动割台升降动作的液压缸和用于反馈所述电液比例换向阀的阀芯开口大小的阀芯开口量位移传感器，则所述步骤b具体包括如下步骤：所述控制主板根据所述高度信息，并利用设定的割台动作计算函数计算出当前割台调节速度值V；根据所述液压缸的缸径以及割台结构参数计算出所述电液比例换向阀所需流量值，即对应的所述电液比例换向阀的阀芯开口量r(t)；将阀芯开口量r(t)与所述阀芯开口量位移传感器测量值比较得出差值e(t)，将3个连续采样周期的差值e(k-2)、e(k-1)、e(k)进行PID计算后得到输出值u(t)；根据所述电液比例换向阀的参数计算开口值u(t)所对应的电流大小，再根据所述控制主板参数逆向求得模拟电流接口参数。优选地，在步骤b中，所述割台动作计算函数具体为： V = k ( Δ H - d ) Δ H > d 0 - d ≤ Δ H ≤ d k ( Δ H + d ) Δ H < - d , ( d > 0 ) ]]>其中，ΔH是割台实时高度值与设定高度的差值，V是割台高度调节的速度值，+d与—d分别为ΔH所允许的上下限值，k是常数。本专利技术的有益效果在于：所述收割机割台高度自动调节系统及控制方法能够使得轮式联合收割机根据田间地形变化实时自动地按照既定速度平稳调整高度，使割台与地面保持一定的距离，保证收割机的安全性以及收割的质量，弥补手动调节实时性差、调节精度低等缺陷。附图说明图1是本专利技术实施例提供的收割机割台高度自动调节系统的结构示意图；图2是图1所示收割机割台高度自动调节系统的系统安装图；图3是图2所示收割机割台高度自动调节系统中超声波传感器安装位置的放大图；图4是基于图1所示收割机割台高度自动调节系统的控制方法的流程框图；图5是图4所示收割机割台高度自动调节系统的控制方法的控制过程原理图；图6是图4所示收割机割台高度自动调节系统的控制方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收割机割台高度自动调节系统，其特征在于，包括实时检测割台高度的超声波传感器、用于利用控制算法计算出割台动作数据并输出电流信号的控制主板和用于控制割台升降的割台动作执行机构，所述超声波传感器、所述控制主板和所述割台动作执行机构依次电连接设置，而且所述超声波传感器垂直于地面地设置在割台的分禾器表面。

【技术特征摘要】
1.一种收割机割台高度自动调节系统，其特征在于，包括实时检测割台高度的超声波传感器、用于利用控制算法计算出割台动作数据并输出电流信号的控制主板和用于控制割台升降的割台动作执行机构，所述超声波传感器、所述控制主板和所述割台动作执行机构依次电连接设置，而且所述超声波传感器垂直于地面地设置在割台的分禾器表面。2.根据权利要求1所述的收割机割台高度自动调节系统，其特征在于：所述控制主板设置在轮式联合收割机的驾驶舱内，且所述控制主板包括接收并处理所述超声波传感器发送的高度数据的微控制器模块，所述微控制器模块与所述超声波传感器电连接设置。3.根据权利要求1所述的收割机割台高度自动调节系统，其特征在于：所述割台动作执行机构包括与所述控制主板电连接的电液比例换向阀和用于驱动割台升降动作的液压缸，所述电液比例换向阀控制所述液压缸驱动割台升降。4.根据权利要求3所述的收割机割台高度自动调节系统，其特征在于：所述割台动作执行机构还包括用于反馈所述电液比例换向阀的阀芯开口大小的阀芯开口量位移传感器，所述阀芯开口量位移传感器与所述控制主板电连接设置。5.根据权利要求1所述的收割机割台高度自动调节系统，其特征在于：所述超声波传感器设置有多个，且所述多个超声波传感器分别对称地设置在割台两侧的分禾器表面。6.根据权利要求5所述的收割机割台高度自动调节系统，其特征在于：每一所述超声波传感器包括平行间隔设置的超声波发射口和超声波接收口，且每一所述超声波传感器设置有传感器保护罩，所述传感器保护罩通过螺栓分别与所述分禾器和所述超声波传感器固定连接。7.一种根据权利要求1所述的收割机割台高度自动调节系统的控制方法，其特征在于，当轮式联合收割机处于作业环境时，包括如下步骤：a、利用超声波传感器实时采集割台当前距离地面高度信息，并将所述高度信息发送至控制主板；b、所述控制主板根据所述高度信息，并利用设定的割台动作计算函数计算出割台的动作数据，并输出相对应的电流信号；c、割台动作执行机构接收所述控制主板发送的电流信号从而控制割台升降。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述割台动作执行机构包括与所述控制主板电连接的电液比例换向阀、用于驱动割台升降动作的液压缸和用于反馈所述电液比例换向阀的阀芯开口大小的阀芯开口量位移传感器，则所述步骤b具体包括如下步骤：所述控制主板根据所述高度信息，并利用设定的割台动作计算函数计算出当前割台调节速度值V；根据所述液压缸的缸径以及割台结构参数计算出所述电液比例换向阀所需流量值，即对应的所述电液比例换向阀的阀芯开口量r(t)；将阀芯开口量r(t)与所述阀芯开口量位移传感器测量值比较得出差值e(t)，将3个连续采样周期的差值e(k-2)、e(k-1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祥青，王素珍，陆宝春，
申请(专利权)人：南京理工大学，农业部南京农业机械化研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32