专利名称：基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法
技术领域：
本发明属于甘蔗收获 机械技术领域，具体涉及了一种基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法。
背景技术：
砍蔗刀盘是甘蔗收获机的重要部件之一，为保证收割后甘蔗的宿根断面平整度，通常要求砍断茬口离地面2 3厘米以下。维持低破头率的一个重要条件是保证砍蔗刀盘转速变动小，不会因为砍蔗刀盘切割深度的突然加深而怠速运行，甚至出现卡死的现象。然而由于蔗垄与蔗沟高低不平，甘蔗收获机在收获过程中，砍蔗刀盘切深会不断变化，甚至影响甘蔗的根系，根据统计数据，尤其在丘陵地区，同一甘蔗垄最高点与最低点相差很大，如果地块比较潮湿，甘蔗收获机车轮突然下陷会使差值更大，切深则会突然加大，刀盘扭矩不够大的时候很容易造成刀盘的卡死。当然，在设计的时候可以将动力的范围放大，但在正常使用情况下会造成动力的极大浪费，而且会对甘蔗宿跟产生极大的破坏和影响。如何在切割过程中保证切深的情况下给刀盘一个合适的动力，既不造成动力的浪费，又能让刀盘转速变动小，降低甘蔗的破头率，是目前甘蔗收获机研究的一个技术问题。据发明人了解，目前针对这问题的研究方向大多为改进切割器结构方面，未发现有通过刀盘的切深，控制动力输出，即在保证切深的情况下使刀盘的动力在切割过程中大大降低同时保证宿根质量的研究方向的相关文献报道。然而要就这方面进行研究，则需要一种适宜的测量装置以及实时控制方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法。本发明是这样实现的一种基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，该方法包括以下步骤
①在甘蔗收获机上安装数据测量装置，在切割器上进行采样；
②采集数据和处理数据设定切割器刀盘切割甘蔗的某一特定深度h，实时采集负载压力P数据，然后进行数据统计处理；
③调整刀盘切深h，重复步骤②，得出相应的负载压力P数据；
④将相对应的刀盘切深h和负载压力P数据绘制成曲线图，得出刀盘切深h和负载压力P的线性方程式P = aJi + P ;
⑤将步骤④线性方程式P= —+ β的处理结果输出给甘蔗收获机械动力控制系统。这样甘蔗收获机械动力控制系统就可以在作业时，根据负载压力P的值的变化进行控制动力输出的大小。所述的数据测量装置包括采集数据的压力变送器、采集器和数据处理器；压力变送器分别与采集器的输入端、甘蔗收获机切割器的液压马达相连接；采集器的输出端与数据处理器的输入端相连接；数据处理器输出端与甘蔗收获机械的动力控制系统相连接。所述采集数据是在砍蔗过程中，调整刀盘切深h，压力变送器根据液压马达的油压产生负载压力P数据，然后用采集器实时采集压力变送器的数据，并将这些数据输送给数据处理器。刀盘切深h是刀盘切割甘蔗的深度；负载压力P是液压马达的油压值。压力变送器将压力的力学信号转变成电压信号，压力和电压大小成线性关系，一般是正比关系。所以，变送器输出的电压随压力增大而增大，由此得出一个压力和电压或电流的关系式。压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽 的液位、密度和压力，然后将压力信号转变成4 20mA DC信号输出。压力变送器主要有电容式压力变送器和扩散硅压力变送器，陶瓷压力变送器，应变式压力变送器等。所述处理数据是数据处理器在接收到采集器输送过来的数据后，用配套采集软件得出负载压力P的时域波形，通过对负载压力的时域波形的统计处理，得到对应于某一刀盘切深h的负载压力P的具体数值。所述的压力变送器和采集器还与一电源相连接；所述的电源为24V直流电源。所述的数据处理器为微型计算机、平板电脑或单片机。数据处理器内编辑有相应的程序，对采集器输送过来的数据进行处理、储存、输出等。上述采集器是一种具有现场实时数据采集、处理功能的自动化设备；具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能；为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。如武汉优泰软件有限公司生产的UT3200系列，该采集器为14位模数转换、4路A/D、4路并行输入通道，最高采样频率为204. 8KHz，输入电压范围为±5V，可以很方便的移动或者室外作业。采集器配套软件为武汉优泰软件有限公司生产信号采集与分析系统，该软件功能强大，可进行数据采集与各种相关分析，根据需要选择使用。在本发明中也可以用其他市场上可以买到并能实现相关性能的采集器及其配套软件。本发明采用压力变送器与采集器采集负载压力P随砍蔗刀盘切深h变化的时域波形信号，根据负载压力P与刀盘切深h值的对应关系确定负载压力P与刀盘切深h的线性变化曲线及方程关系。即在砍蔗过程中，调整刀盘切深h，用配套采集软件采集负载压力P的时域波形，通过对负载压力的时域波形的统计处理，得到对应于某一刀盘切深h的负载压力P的具体数值，用相同的方法得到对应不同刀盘切深h的负载压力P的数值序列，从而得到刀盘切深h与负载压力P对应变化规律，做出曲线图，由曲线图可得到某一具体负载压力P与刀盘切深h的线性方程P = oA + β的方法。在本发明的方法中，试验统计结果表明，刀盘切深h的负载压力P具有显著的线性相关性；对负载压力P的主要影响因素有甘蔗种植密度、土壤刚度等，由负载压力P的主要影响因素可得到负载压力P与刀盘切深h的线性方程族。某一具体的线性方程Zj = Oh+β
可用于提供刀盘动态实时切深控制的方法。本发明的优点
I.本发明中使用的测量装置简单实用，成本低。只需在现有的甘蔗收获机械上安装上测量装置，即可达到在保证切深的情况下使刀盘的动力在切割过程中大大降低同时保证宿根质量的目的。2.在本发明的方法中通过测量数据、数据统计处理，得出负载压力P和刀盘切深h关系式，再将这个关系式输送给甘蔗收获机械的动力控制系统，即可在甘蔗收获机械作业时，根据需要，实时控制动力系统的动力输出。3.本发明中使用的测量装置，也可用于其他液压提供动力的系统测量。4.本发明的方法中，改变输入的 参数，也可用于其他液压提供动力的系统进行实时控制动力系统的动力输出。
图I是本发明中测量装置的结构示意图。图2是本发明中测量装置的框架图。图3是本发明中负载压力P的时域波形信号图。图4是某一具体负载压力P与刀盘切深h线性拟合曲线图。附图标记液压马达1，压力变送器2，采集器3，数据处理器4，电源5，切割器6。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。实施例I :
基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，该方法包括以下步骤
①在甘蔗收获机上安装数据测量装置，在切割器上进行采样；数据测量装置包括压力变送器2、采集器3和一台微型计算机4 ;压力变送器2分别与采集器3的输入端、甘蔗收获机切割器6的液压马达I相连接；采集器3的输出端与微型计算机4的输入端相连接；微型计算机4输出端与甘蔗收获机械的动力控制系统相连接；压力变送器2和采集器3还分别与一 24V直流电源5相连接；
②采集数据和处理数据在某一刀盘切深h，实时采集负载压力P数据，然后进行数据统计处理；所述采集数据是在砍蔗过程中，调整刀盘切深h，压力变送器2根据液压马达I的油压产生负载压力P数据，然后用采集器3实时采集压力变送器2的数据，并将这些数据输送给微型计算机4 ;所述处理数据是微型计算机4在接收到采集器3输送过来的数据后，用配套采集软件得出负载压力P的时域波形，通过对负载压力的时域波形的统计处理，得到对应于某一刀盘切深h的负载压力P的具体数值；
③调整刀盘切深h，重复步骤②，得出相应的负载压力P数据；
④将相对应的刀盘切深h和负载压力P数据绘制成曲线图，得出刀盘切深h和负载压力P的线性方程式Jp = ο + β ;对负载压力P的主要影响因素有甘蔗种植密度、土壤刚度等，由负载压力P的主要影响因素可得到负载压力P与刀盘切深h的线性方程族；
⑤将步骤④线性方程族P= oA+ P的处理结果输出给甘蔗收获机械动力控制系统。实施例2
基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，该方法包括以下步骤
①在甘蔗收获机上安装数据测量装置，在切割器上进行采样；数据测量装置包括压力变送器2、采集器3和一台平板电脑4 ;压力变送器2分别与采集器3的输入端、甘蔗收获机切割器6的液压马达I相连接；采集器3的输出端与平板电脑4的输入端相连接；平板电脑4输出端与甘蔗收获机械的动力控制系统相连接；压力变送器2和采集器3还分别与一24V直流电源5相连接；②采集数据和处理数据在某一刀盘切深h，实时采集负载压力P数据，然后进行数据统计处理；所述采集数据是在砍蔗过程中，调整刀盘切深h，压力变送器2根据液压马达I的油压产生负载压力P数据，然后用采集器3实时采集压力变送器2的数据，并将这些数据输送给平板电脑4 ;所述处理数据是平 板电脑4在接收到采集器3输送过来的数据后，用配套采集软件得出负载压力P的时域波形，通过对负载压力的时域波形的统计处理，得到对应于某一刀盘切深h的负载压力P的具体数值；
③调整刀盘切深h，重复步骤②，得出相应的负载压力P数据；
④将相对应的刀盘切深h和负载压力P数据绘制成曲线图，得出刀盘切深h和负载压力P的线性方程式$ = ο + β ;对负载压力P的主要影响因素有甘蔗种植密度、土壤刚度等，由负载压力P的主要影响因素可得到负载压力P与刀盘切深h的线性方程族；
⑤将步骤④线性方程族P= oA+ β的处理结果输出给甘蔗收获机械动力控制系统。
实施例3
基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，该方法包括以下步骤
①在甘蔗收获机上安装数据测量装置，在切割器上进行采样；数据测量装置包括压力变送器2、采集器3和一个单片机4 ;压力变送器2分别与采集器3的输入端、甘蔗收获机切割器6的液压马达I相连接；采集器3的输出端与单片机4的输入端相连接；单片机4输出端与甘蔗收获机械的动力控制系统相连接；压力变送器2和采集器3还分别与一 24V直流电源5相连接；
②采集数据和处理数据在某一刀盘切深h，实时采集负载压力P数据，然后进行数据统计处理；所述采集数据是在砍蔗过程中，调整刀盘切深h，压力变送器2根据液压马达I的油压产生负载压力P数据，然后用采集器3实时采集压力变送器2的数据，并将这些数据输送给单片机4 ;所述处理数据是单片机4在接收到采集器3输送过来的数据后，用配套采集软件得出负载压力P的时域波形，通过对负载压力的时域波形的统计处理，得到对应于某一刀盘切深h的负载压力P的具体数值；
③调整刀盘切深h，重复步骤②，得出相应的负载压力P数据；
④将相对应的刀盘切深h和负载压力P数据绘制成曲线图，得出刀盘切深h和负载压力P的线性方程式P = OA + β ;对负载压力P的主要影响因素有甘蔗种植密度、土壤刚度等，由负载压力P的主要影响因素可得到负载压力P与刀盘切深h的线性方程族；
⑤将步骤④线性方程族P= β的处理结果输出给甘蔗收获机械动力控制系统。
权利要求
1.一种基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤 ①在甘蔗收获机上安装数据测量装置，在切割器上进行采样； ②采集数据和处理数据设定切割器刀盘切割甘蔗的某一特定深度h，实时采集负载压力P数据，然后进行数据统计处理； ③调整刀盘切深h，重复步骤②，得出相应的负载压力P数据； ④将相对应的刀盘切深h和负载压力P数据绘制成曲线图，得出刀盘切深h和负载压力P的线性方程式P = 0^+ β ； ⑤将步骤④线性方程式P二 —+ β的处理结果输出给甘蔗收获机械动力控制系统。
2.根据权利要求I所述的基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，其特征在于所述的数据测量装置包括采集数据的压力变送器(2)、采集器(3)和数据处理器(4);压力变送器(2)安装在甘蔗收获机切割器(6)的液压马达(I)上，压力变送器(2)连接到采集器(3)的输入端，采集器(3)的输出端与数据处理器(4)的输入端相连接；数据处理器(4)输出端与甘蔗收获机械的动力控制系统相连接。
3.根据权利要求2所述的基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，其特征在于所述采集数据是在砍蔗过程中，调整刀盘切深h，压力变送器(2)根据液压马达(I)的油压产生负载压力P数据，然后用采集器(3)实时采集压力变送器(2)的数据，并将这些数据输送给数据处理器(4 )。
4.根据权利要求3所述的基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，其特征在于所述处理数据是数据处理器(4)在接收到采集器(3)输送过来的数据后，用配套采集软件得出负载压力P的时域波形，通过对负载压力的时域波形的统计处理，得到对应于某一刀盘切深h的负载压力P的具体数值。
5.根据权利要求2-3任一所述的基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，其特征在于所述的压力变送器(2)和采集器(3)还分别与一电源(5)相连接；所述的电源(5)为24V直流电源。
6.根据权利要求2-3任一所述的基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，其特征在于所述的数据处理器(4)为微型计算机、平板电脑或单片机。
全文摘要
本发明公开了一种基于甘蔗收获机械刀盘负载的切深动态实时控制方法，该方法包括以下步骤①在甘蔗收获机上安装数据测量装置，在切割器上进行采样；②采集数据和处理数据在某一刀盘切深h，实时采集负载压力P数据，然后进行数据统计处理；③调整刀盘切深h，重复步骤②，得出相应的负载压力P数据；④将相对应的刀盘切深h和负载压力P数据绘制成曲线图，得出刀盘切深h和负载压力P的线性方程式；⑤将步骤④线性方程式的处理结果输出给甘蔗收获机械动力控制系统。该方法简单实用，易实现，可以达到在保证切深的情况下使刀盘的动力在切割过程中大大降低同时保证宿根质量的目的。
文档编号A01D45/10GK102768495SQ201210227718
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者刘海, 周建阳, 李尚平, 杨冰心, 沈中华, 王永健, 罗彦, 范志达, 蒋红梅, 薛斌, 邱敏敏, 郑广平, 陈远玲, 麻芳兰, 黄军强, 黄国弟, 黄敞 申请人:广西大学