【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业生产，尤其涉及一种丘陵地播种机开沟深度调整方法。
技术介绍
1、目前，播种机被广泛应用于平原地区的较为平坦的耕地中，开沟深度调整主要是通过平行四杆仿形、机械弹簧下压和限深轮触地实现被动仿形，从而保证开沟深度一致性；然而，现有播种机还无法适应丘陵山区地面坡度大、起伏变化多的地形特性，实际作业时存在开沟深度严重不一致、种子裸表等问题，严重影响播种作业质量和最终作物产量。因此，亟需研制丘陵山区开沟深度控制技术，实现开沟深度一致。本专利技术根据丘陵山区的地形特性，提出一种适用于丘陵山区的播种机开沟深度调整方法，为丘陵山区播种机研发提供理论指导，最终提高丘陵山区播种机械化水平。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决问题而提供一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，包括以下步骤：
2、步骤1：将位置传感器安装在播种机机架上，以获取耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据；
3、步骤2：根据获得的地面坡度、起伏以及与地面的距离数据，通过驱动器4主动调节播种机的平行四杆的仿形位置，以确保圆盘开沟器达到指定的深度；
4、步骤3：在限深轮完全接触地面时，通过力传感器检测压力是否达到预设值，若未达到预设值，则调整平行四杆的位置，直至压力达到预设值后进行开沟作业。
5、进一步的，步骤1包括以下步骤：
6、根据播种机的结构和功能，选择合适的位置传感器类型；
7、确定位置传感器的安装位置和方向，根据播种机机架的形
8、连接位置传感器的电源和信号线，根据位置传感器的输出方式和接线方式，将位置传感器的电源线连接到播种机的电源上，将位置传感器的信号线连接到播种机的控制器或显示器上；
9、调节位置传感器的灵敏度和检测范围，根据位置传感器的类型和特点，设置位置传感器的灵敏度和检测范围，使其能够准确地获取耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据。
10、进一步的，位置传感器选择集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪的惯性测量单元。
11、进一步的，获取耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据的具体步骤为：
12、采用自适应校准方法校准位置传感器的数据，以消除或减小误差的影响，提高数据的精度和可靠性；
13、利用校准后的位置传感器的数据，通过姿态解算算法，计算出播种机的姿态角，即俯仰角、横滚角和偏航角，利用姿态角和加速度数据，通过积分运算，计算出播种机的位置坐标，即水平方向的x和y坐标，以及垂直方向的z坐标；
14、计算耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据，利用播种机的姿态角和位置坐标，通过几何关系，计算出耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据，坡度的计算公式为：
15、其中，s是坡度，θ是俯仰角，φ是横滚角；
16、起伏变化的计算公式为：其中，r是起伏变化，(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)是相邻两个位置坐标；
17、与地面的距离的计算公式为：d＝z，其中，d是与地面的距离，z是垂直方向的位置坐标。
18、进一步的，步骤2包括以下步骤：
19、通过位置传感器获取的耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据传送到播种机的控制器上；
20、采用自适应控制计算出需要调节的平行四杆的仿形位置，即上拉杆和下拉杆的角度和长度；
21、根据计算出的仿形位置，通过驱动器4主动调节上拉杆和下拉杆的角度和长度，使平行四杆的仿形位置与地面的起伏相适应，以确保圆盘开沟器达到指定的深度。
22、进一步的，采用自适应控制计算出需要调节平行四杆的仿形位置的具体步骤为：
23、根据平行四杆的几何结构和运动特性，建立平行四杆的运动方程和约束方程，描述平行四杆的上拉杆和下拉杆的角度和长度与圆盘开沟器的位置和姿态之间的关系；
24、根据自适应控制的原理和方法，设计合适的自适应控制器，使其能够根据耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据，实时计算出需要调节的平行四杆的上拉杆和下拉杆的角度和长度；
25、根据自适应控制器的设计，将其实现在播种机的控制器或显示器上，与位置传感器和驱动器相连接，形成一个闭环控制系统，实时接收位置传感器的数据，将其与设定值进行比较，计算出偏差信号，通过自适应控制器产生控制输入，驱动激励器调节平行四杆的位置，使圆盘开沟器达到指定的深度，同时通过力传感器检测限深轮与地面的压力，如果有偏差，就进行微调，直到达到满意的效果。
26、进一步的，自适应控制器的设计包括以下步骤：
27、根据圆盘开沟器的期望位置和姿态，设计一个参考模型，作为自适应控制器的目标输出；
28、根据平行四杆的运动方程和约束方程，设计一个控制律，使其能够根据参考模型的输出和平行四杆的实际输出，计算出控制输入，即平行四杆的上拉杆和下拉杆的角度和长度；
29、根据平行四杆的运动方程和约束方程，设计一个自适应律，使其能够根据平行四杆的实际输出和控制输入，实时更新参数估计值，以减小参数估计误差。
30、进一步的，平行四杆的运动方程和约束方程通过以下方法推导：
31、假设平行四杆的四个转动副的坐标分别为a(x1，y1)，b(x2，y2)，c(x3，y3)，d(x4，y4)，其中a和c为固定轴心，b和d为活动轴心；
32、假设平行四杆的四个构件的长度分别为l1，l2，l3，l4，其中l1＝l3，l2＝l4；
33、假设平行四杆的四个构件的角度分别为θ1，θ2，θ3，θ4，其中θ1＝θ3，θ2＝θ4；
34、根据几何关系，得到以下四个运动方程：
35、x2-x1＝l1cosθ1
36、y2-y1＝l1sinθ1
37、x4-x3＝l3cosθ3
38、y4-y3＝l3sinθ3；
39、根据构件长度不变的约束，得到以下两个约束方程：
40、
41、
42、将运动方程代入约束方程，可以消去x2，y2，x4，y4，得到以下两个关于θ1和θ3的方程：
43、
44、
45、将上述两个方程相减，可以得到以下一个关于θ1和θ3的方程：
46、
47、将上述方程两边同时除以4l1l3，可以得到以下一个关于θ1和θ3的方程，即为平行四杆的运动方程：
48、
49、进一步的，步骤3包括以下步骤：
50、根据不同的土壤类型和作物种类，选择合适的预设压力值，以保证圆盘开沟器能够达到指定的深度；
51、启动播种机，使限深轮接触地面，通过力传感器实时监测限深轮与地面的压力，并将压力数据传送到播种机的控制器上；
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1.一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，位置传感器选择集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪的惯性测量单元。
4.根据权利要求1所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，获取耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据的具体步骤为：
5.根据权利要求1所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，采用自适应控制计算出需要调节平行四杆的仿形位置的具体步骤为：
7.根据权利要求6所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，自适应控制器的设计包括以下步骤：
8.根据权利要求6所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，平行四杆的运动方程和约束方程通过以下方法推导：
9.根据权利要求1所述的一种丘
...【技术特征摘要】
1.一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，位置传感器选择集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪的惯性测量单元。
4.根据权利要求1所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，获取耕地地面的坡度、起伏变化和与地面的距离数据的具体步骤为：
5.根据权利要求1所述的一种丘陵地播种机开沟深度调整方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯良，陈飞，杨丽，张东兴，崔涛，和贤桃，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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