联合收获机前进速度的模型参考模糊自适应控制系统

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1、2014年10月农业机械学报第45卷第10期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．10．014*联合收获机前进速度的模型参考模糊自适应控制系统11211陈进宁小波李耀明杨广进吴培(1．江苏大学机械工程学院，镇江212013;2．江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，镇江212013)摘要:以切纵流联合收获机为研究对象，设计了一种基于联合收获机前进速度的模型参考模糊自适应控制系统，建立了融合多个变量的自适应控制参考模型和模糊控制规则。研制了联合收获机前进速度控制装置，并进行

2、了田间水稻收获试验。试验表明，与普通模糊控制相比，所设计的模型参考模糊自适应控制系统可以实现对联合收获机的自适应控制，能够有效地降低操作人员的作业强度，提高田间收获效率。关键词:联合收获机前进速度模型参考模糊自适应控制中图分类号:S225.31文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)10-0087-05引言联合收获机前进速度是直接影响联合收获机作业质量和收获效率的主要控制参数，性能良好的联合收获机应该在不超过额定喂入量和允许损失量的［1－7］前提下具有最大的前进速度。目前，国内外农图1联合收获

3、机前进速度自适应控制系统结构机研究人员在联合收获机前进速度的自动控制方Fig．1Structureofcombineharvesterforwardspeed［8－14］面已作了不少研究，取得了较多的研究成果，underadaptivecontrolsystem但基于参考模型通过对联合收获机多个工作部件作业过程中的喂入量信号与损失量信号。控制器是数据监测的融合来实现控制前进速度的研究尚不整个控制系统的核心，主要的功能有:数据处理、显多见。示控制、决策与执行、数据存储与复现、参数设定等。本文以模型参考模糊自适

4、应控制理论为基础，液晶显示和声光报警系统实现联合收获机各监测点设计了以单片机为控制器通过对多个变量的融合实状态信息的显示以及对状态异常点进行声光报警。现前进速度的自适应控制，以保持联合收获机获得手动-自动切换系统主要是用来实现联合收获机手均匀合理的喂入量，使联合收获机主要工作部件负动控制与自动控制的切换。前进速度控制执行系统荷稳定，以获取最佳脱粒质量和最大前进速度，同时是用来对联合收获机的前进速度进行控制，其中手减轻操作人员的作业强度。动控制通过电控手柄实现，而自动控制则是通过控1控制系统的结构及工作原理制

5、器发出控制信号进行控制。联合收获机前进速度自动控制系统总体结构如控制系统中，传感器采集到的信号为系统当前图1所示，整个系统由手动-自动切换系统、传感系的输入信号，输入信号经过相关的调理电路处理后统、控制器、前进速度控制执行系统、液晶显示系统、输入控制器中，经过模型参考模糊自适应控制算法，声光报警系统和调理电路组成。得出前进速度的改变量。控制器根据改变量输出电传感系统是由安装于联合收获机上各个工作部压控制信号驱动前进速度执行机构调整收获机的前件监测点的传感器组成，用于采集联合收获机的作进速度，使前进速度按照预

6、期的改变量进行调整。业信息，包括联合收获机割台螺旋输送器、输送槽、各输入信号通过液晶显示器显示，除前进速度外，其切流滚筒、纵流滚筒、输粮螺旋输送器转速信号以及他输入信号还具有超限预警和故障报警功能。收稿日期:2013-09-28修回日期:2013-11-01*国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2012AA10A502)、“十一五”国家科技支撑计划资助项目(2010BAD01B06)、江苏省科技支撑计划资助项目(BE2012312)和无锡市科技成果产业化资金资助项目(CYE22C1216)作者简介

7、:陈进，教授，博士生导师，主要从事现代农业装备监测与控制技术研究，E-mail:chenjinjd126@126．com88农业机械学报2014年当联合收获机处于自动控制状态时，控制器输出的2模型参考模糊自适应控制系统的建立电压信号可以替代手动控制下的电控手柄，实现联如图2所示，模型参考模糊自适应控制主要由合收获机前进速度的调节。控制器输出的电压信号4部分组成:控制对象、参考模型、模糊控制器和自范围是0～5V，对应的前进速度分别为:Ⅰ挡0～适应控制算法，其中r为系统的输入，u为模糊控制0.8m/s，Ⅱ挡0～

8、1.4m/s，Ⅲ挡0～2.3m/s，输入与器输出的控制信号，ys为控制对象的实际输出，ym输出为一阶线性关系。设N1、N2、N3、N4、N5为割台为输出的参考值，e为实际输出与参考值的偏差。螺旋输送器、输送槽、切流滚筒、纵流滚筒、输粮螺旋模型参考模糊自适应控制是让可调系统(图2虚线输送器在正常作业状态下的转速参考值，n1、n2、n3、框)紧随参考模型，可调系统通过模糊推理得出，并n4、n5为割台螺旋输送器、输送槽