一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法及电动收割机技术

本发明专利技术公开了一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法及电动收割机，包括步骤：1、预先采集的部件转速、谷物损失率、喂入量信息，建立数据库；2、以部件转速、喂入量为自变量，损失率为因变量建立拟合关系式；3、采集收割机部件转速、扭矩信息；4、根据拟合关系式得出不同喂入量下损失率最佳的部件转速；5、基于割台动力学方程，利用割台喂入扭矩负荷值对喂入量进行估算；6、以估算的喂入量下的损失率最佳的部件转速为目标值，利用模糊PID控制对部件电机进行转速控制。本发明专利技术基于多元线性回归建立不同喂入量下的损失率、部件转速、喂入量之间的关系式，根据不同喂入量得出最佳转速目标值，可以满足不同喂入量下损失率的要求。可以满足不同喂入量下损失率的要求。可以满足不同喂入量下损失率的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法及电动收割机


[0001]本专利技术属于农业机械智能控制领域，具体为一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法及电动收割机。

技术介绍

[0002]近年来，农业机械化发展迅速，向着智能化，自动化的方向发展。但是传统收割机由于采用柴油机进行驱动，消耗大量能源的同时也对环境造成了污染。因此，目前将传统收割机新能源化已经成为了水稻收割机领域的研究热点。其中电动收割机是当下研究重点。谷物损失作为水稻收割机评价指标之一，对电动收割机的控制有着重要参考价值。现有的电动收割机控制技术没有考虑基于不同喂入量情况下谷物损失方面的问题，导致喂入量变化时，谷物损失率高于国家机械化生产技术要求，不利于实现水稻收割机智能化的发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法，该方法基于谷物损失率、喂入量、部件转速数据库，建立谷物损失率、喂入量、部件转速三者拟合关系式，从而计算出在不同喂入量条件下，最佳损失率的部件转速。基于割台动力学方程，利用喂入扭矩负荷对喂入量进行实时估计，并根据该喂入量下最佳损失率的转速为目标值，利用模糊PID控制器对部件电机进行转速跟踪控制。
[0004]具体方案如下：
[0005]一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：根据预先采集的部件转速、谷物损失率、喂入量信息建立数据库；
[0007]步骤2：根据不同喂入量以部件转速、喂入量为自变量，损失率为因变量建立拟合关系式；
[0008]步骤3：利用传感器对收割机部件转速、扭矩信息进行采集；
[0009]步骤4：根据拟合关系式得出不同喂入量下损失率最佳的部件转速；
[0010]步骤5：基于割台动力学方程，利用割台喂入扭矩负荷值对喂入量进行估算；
[0011]步骤6：以估算的喂入量下的损失率最佳的部件转速为目标值，利用模糊PID控制器对部件电机进行转速跟踪控制；
[0012]进一步，步骤1中预先采集部件转速、谷物损失率、喂入量信息建立数据库的方法为：
[0013]通过实验对喂入量、谷物损失率、脱粒滚筒转速、清选、拨禾转速进行采集并进行预处理，通过插值、删除的方法处理异常值、重复值和缺失值，将数据从大到小进行排序，再存入数据库中。
[0014]进一步，步骤2根据不同喂入量建立以脱粒滚筒、清选、拨禾转速、喂入量为自变量，损失率为因变量的拟合关系式的方法为：
[0015]根据具体收割机的最大喂入量值，将该值平均分为三份，命名为小、中、大三类喂入量，其范围分别为[0，q
sm
]，[q
sm
，q
mm
]，[q
mm
，q
bm
]。
[0016]大喂入量下：
[0017][0018][0019][0020]由
[0021][0022]解得
[0023]A
b
＝(X
bT X
b
)
‑1X
bT
Y
b
[0024]因此拟合关系式为
[0025][0026]其中a
b0
、a
b1
、a
b2
、a
b3
、a
b4
、a
b5
、a
b6
、a
b7
、a
b8
为拟合系数；w
b1
、w
b2
、w
b3
为大喂入量下脱粒滚筒、清选、拨禾转速；为大喂入量下谷物损失率；q
b
为大喂入量；A
b
为大喂入量下的拟合系数矩阵；X
b
为大喂入量下的自变量拟合数据矩阵；为大喂入量下的因变量拟合数据矩阵；Loss
b
为大喂入量下的多元线性回归的损失函数；Y
b
为大喂入量下数据库中损失率样本数据矩阵。
[0027]中等喂入量下：
[0028][0029][0030][0031]由
[0032][0033]解得
[0034]A
m
＝(X
mT
X
m
)
‑1X
mT
Y
m
[0035]因此拟合关系式为
[0036][0037]其中a
m0
、a
m1
、a
m2
、a
m3
、a
m4
、a
m5
、a
m6
、a
m7
、a
m8
为拟合系数；
[0038]w
m1
、w
m2
、w
m3
为中等喂入量下脱粒滚筒、清选、拨禾转速；为中等喂入量下谷物损失率。q
m
为中等喂入量；A
m
为中等喂入量下的拟合系数矩阵；X
m
为中等喂入量下的自变量拟合数据矩阵；为中等喂入量下的因变量拟合数据矩阵；Loss
m
为中等喂入量下的多元线性回归的损失函数；Y
m
为中等喂入量下数据库中损失率样本数据矩阵。
[0039]小喂入量下：
[0040][0041][0042][0043]由
[0044][0045]解得
[0046]A
s
＝(X
sT
X
s
)
‑1X
sT
Y
s
[0047]因此拟合关系式为
[0048][0049]其中a
s0
、a
s1
、a
s2
、a
s3
、a
s4
、a
s5
、a
s6
、a
s7
、a
s8
为拟合系数；ω
s1
、ω
s2
、ω
s3
为小喂入量下脱粒滚筒、清选、拨禾转速；为小喂入量下谷物损失率。q
s
为小喂入量；A
s
为小喂入量下的拟合系数矩阵；X
s
为小喂入量下的自变量拟合数据矩阵；为小喂入量下的因变量拟合数
据矩阵；Loss
s
为小喂入量下的多元线性回归的损失函数；Y
s
为小喂入量下数据库中损失率样本数据矩阵。
[0050]进一步，步骤3中利用传感器对收割机部件转速、扭矩信息进行采集的方法为：
[0051]转速与扭矩传感器使用接近传感器，安装于清选、拨禾、脱粒滚筒、割台的驱动轴上，用于检测清选转速、拨禾转速、脱粒滚筒转速、割台转速，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据预先采集的部件转速、谷物损失率、喂入量信息，建立数据库；步骤2：根据不同喂入量以部件转速、喂入量为自变量，损失率为因变量建立拟合关系式；步骤3：采集收割机部件转速、扭矩信息；步骤4：根据拟合关系式得出不同喂入量下损失率最佳的部件转速；步骤5：建立割台动力学方程，利用割台喂入扭矩负荷值对喂入量进行估算；步骤6：以估算的喂入量下的损失率最佳的部件转速为目标值，利用模糊PID控制器对各部件电机进行转速跟踪控制。2.根据权利要求1所述的一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法，其特征在于，步骤1的具体实现：通过实验对喂入量、谷物损失率、脱粒滚筒转速、清选、拨禾转速进行采集并进行预处理，通过插值、删除的方法处理异常值、重复值和缺失值。将数据从大到小进行排序，再存入数据库中。3.根据权利要求1所述的一种基于谷物损失率最佳的电动收割机部件控制方法，其特征在于，步骤2的具体实现：根据具体收割机的最大喂入量值，将该值平均分为三份，命名为小、中、大三类喂入量，其范围分别为[0，q
sm
]，[q
sm
，q
mm
]，[q
mm
，q
bm
]。大喂入量下：大喂入量下：大喂入量下：由解得A
b
＝(X
bT
X
b
)
‑1X
bT
Y
b
因此拟合关系式为其中a
b0
、a
b1
、a
b2
、a
b3
、a
b4
、a
b5
、a
b6
、a
b7
、a
b8
为拟合系数；ω
b1
、ω
b2
、ω
b3
为大喂入量下脱粒滚筒、清选、拨禾转速；为大喂入量下谷物损失率；q
b
为大喂入量；A
b
为大喂入量下的拟合
系数矩阵；X
b
为大喂入量下的自变量拟合数据矩阵；为大喂入量下的因变量拟合数据矩阵；Loss
b
为大喂入量下的多元线性回归的损失函数；Y
b
为大喂入量下数据库中损失率样本数据矩阵。中等喂入量下：中等喂入量下：中等喂入量下：由解得A
m
＝(X
mT
X
m
)
‑1X
mT
Y
m
因此拟合关系式为其中a
m0
、a
m1
、a
m2
、a
m3
、a
m4
、a
m5
，a
m6
，a
m7
、a
m8
为拟合系数；ω
m1
、ω
m2
、ω
m3
为中等喂入量下脱粒滚筒、清选、拨禾转速；为中等喂入量下谷物损失率。q
m
为中等喂入量；A
m
为中等喂入量下的拟合系数矩阵；X
m
为中等喂入量下的自变量拟合数据矩阵；为中等喂入量下的因变量拟合数据矩阵；Loss
m
为中等喂入量下的多元线性回归的损失函数；Y
m
为中等喂入量下数据库中损失率样本数据矩阵。小喂入量下：
由解得A
s
＝(X
sT
X
s
)
‑1X
sT
Y
s
因此拟合关系式为其中a
s0
、a
s1
、a
s2
、a
s3
、a
s4
、a
s5
、a
s6
、a
s7
、a
s8
为拟合系数；ω
s1
、ω
s2
、ω
s3
为小喂入量下脱粒滚筒、清选、拨禾转速；为小喂入量下谷物损失率。q
s
为小喂入量；A
s
为小喂入量下的拟合系数矩阵；X
s
为小喂入量下的自变量拟合数据矩阵；为小喂入量下的因变量拟合数据矩阵；Loss
s
为小喂入量下的多元线性回归的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁朝春，刘敏，何友国，张厚忠，孙晓强，陈龙，蔡英凤，袁雨琪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：