稻麦联合收获机清选模糊推理装置及自动控制方法

1.本发明涉及的是农业机械技术领域，具体涉及稻麦联合收获机清选模糊推理装置及自动控制方法。


背景技术：

2.我国是一个农业大国，以稻麦为主要的粮食作物，联合收割机的广泛使用，减少了谷物损失量，提高了劳动效率，为本茬作物高质量收获和下茬作物的及时耕种提供了极为有利的条件。
3.对于稻麦联合收割机，其清选性能是衡量整机作业性能的一个重要指标。提高清选性能是提高整机作业性能的必要条件，亦是谷物联合收割机向大型化发展过程中必须解决的关键问题之一。从当前国内谷物联合收割机的收获效果看，清选性能仍不尽人意，存在损失率和含杂率偏高等问题。因此，揭示稻麦联合收获机清选作业参数与籽粒损失率、含杂率等参数间的动态关联调控规律，建立我国典型稻麦作业区收获机清选智能调控模型，研发稻麦联合收获机清选自动控制装置及自动控制方法尤为必要。


技术实现要素：

4.针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种稻麦联合收获机清选模糊推理装置及自动控制方法，实现稻麦联合收获机的高效清选，能够获得较低的损失率和含杂率，提升我国农业现代化水平，具有较大的社会经济效益，易于推广使用。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：稻麦联合收获机清选模糊推理装置，包括风机、电机、风凤板、脱粒滚筒、上鱼鳞筛、下鱼鳞筛、粮箱、含杂率监测系统、损失率监测系统，风机与电机相连，风机的出口处设置有风凤板，风凤板的角度可调，风凤板的出口设置有脱粒滚筒，脱粒滚筒的下方依次设置有上鱼鳞筛、下鱼鳞筛，上鱼鳞筛与下鱼鳞筛的开度可调，鳞筛处设置有损失率监测系统，经下鱼鳞筛筛选的谷物经运粮的传动设备和运粮通道传送至粮箱，粮箱上设置有对谷物的含杂率在线测量的含杂率监测系统。
6.作为优选，所述的上鱼鳞筛与下鱼鳞筛之间的空隙后部设置有挡风板，挡风板下方设置有对杂质及其混合物收集的手机装置。
7.作为优选，所述的含杂率监测系统、损失率监测系统实时测量的含杂率和损失率数据，通过信号处理电路输送到控制器系统中，控制器系统根据实时获取的损失率和含杂率，判断模糊控制的规则得到合适的三个输出，输出的数据在经过信号处理电路传递到驱动机构，驱动机构根据信号的大小或者强弱，控制风机转速执行机构、鱼鳞开度执行机构、风凤板角度执行机构这三个执行机构分别控制给定的输入量大小进行实时的控制，从而完成整个系统在收割的过程中保持清选的含杂率和损失率满足要求。
8.稻麦联合收获机清选模糊推理装置的自动控制方法，其步骤为：
9.(1)根据操作手的人工经验和清选收割系统的参数调整范围，对和清选系统相关
的风机转速、鱼鳞筛开度和风凤板角度这三个参数设置三组常见的初始化参数组；在清选收割前，操作手根据收割清选的实时情况选择一组合适的清选参数组作为初始化清选参数；
10.(2)在收割的过程中，含杂率监测系统、损失率监测系统分别获取含杂率、损失率信号，并经过一定的处理，比较实时获取的含杂率和损失率的数值大小和设定的目标值，若清选的含杂率和清选的损失率在设定的目标范围内，则清选系统按照该组参数的数值一直收割下去；
11.(3)若实时获取的清选的含杂率或者损失率不满足设定的要求，则控制器系统会调用模糊控制算法；
12.(4)清选系统的风机转速执行机构、鱼鳞开度执行机构、风凤板角度执行机构会根据得到的参数进行清选工作，与此同时，传感器系统会一直监控含杂率和损失率的参数；若出现两者的参数不满足范围，则模糊控制系统会重新进入步骤(3)进行模糊计算、调节，直到系统达到新的稳态位置。
13.作为优选，所述的步骤(3)中模糊控制算法的步骤为：
14.①
根据实时获取的含杂率和损失率的数值的大小，根据模糊控制规则，分别找到清选含杂率、损失率的对应的隶属度函数；
15.②
根据指定的模糊规则，在mamdani模糊推理的规则下，分别得到风机转速、鱼鳞开度和风风板角度的输出值大小；
16.③
实时输出对应的控制信号作用于风机转速、鱼鳞筛开度、风凤板角度的调节机构的驱动元件上，以使整个清选系统的各性能参数分布在合理的范围内。
17.本发明的有益效果：本发明根据清选含杂率和损失率的实时监测数据，自动调整风机转速、分风板角度和鱼鳞筛开度等清选工作参数，实现稻麦联合收获机的高效清选，能够获得较低的清选含杂率和损失率，对提高稻麦联合收获机性能有着重要意义，大大提升我国农业现代化水平，具有较大的社会经济效益，应用前景广阔。
附图说明
18.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
19.图1为本发明推理装置的结构示意图；
20.图2为本发明的控制框图；
21.图3为本发明模糊控制的流程图；
22.图4为本发明的系统流程图。
具体实施方式
23.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
24.参照图1
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4，本具体实施方式采用以下技术方案：稻麦联合收获机清选模糊推理装置，包括风机1、电机2、风凤板3、脱粒滚筒4、上鱼鳞筛5、下鱼鳞筛6、粮箱7、含杂率监测系统8、损失率监测系统9，风机1与电机2相连，风机2的出口处设置有风凤板3，风凤板3的角度可调，风凤板3的出口设置有脱粒滚筒4，脱粒滚筒4的下方依次设置有上鱼鳞筛5、下鱼鳞筛6，
上鱼鳞筛5与下鱼鳞筛6的开度可调，鳞筛处设置有对谷物的损失率实现在线测量的损失率监测系统9，经下鱼鳞筛6筛选的谷物经运粮的传动设备和运粮通道10传送至粮箱7，粮箱7上设置有对谷物的含杂率在线测量的含杂率监测系统8。
25.值得注意的是，所述的上鱼鳞筛5与下鱼鳞筛6之间的空隙后部设置有挡风板11，挡风板11下方设置有对杂质及其混合物收集的手机装置。
26.本装置整个收割下来的所有谷物和杂质在风机1的吹动、风凤板3角度和鱼鳞筛5的抖动下，将不同的物料会吹向不同的地方，再经过下鱼鳞筛6的抖动，改善清选的效果，抖落下来的谷物经过运粮的传动设备及运粮通道10传送到粮箱7，粮箱7上面有谷物的含杂率在线测量的传感器，含杂率监测系统8实时获取收割的含杂率，同时损失率监测系统9对谷物的损失率实现在线测量。含杂率和损失率在线检测和测量的数据通过信号处理电路输送到控制器系统中，控制器系统根据实时获取的损失率和含杂率，判断模糊控制的规则得到合适的三个输出，输出的数据在经过信号处理电路传递到驱动机构，驱动机构根据信号的大小或者强弱，控制风机转速执行机构、鱼鳞开度执行机构、风凤板角度执行机构这三个执行机构分别控制给定的输入量大小进行实时的控制，从而完成整个系统在收割的过程中保持清选的含杂率和损失率满足要求。
27.稻麦联合收获机清选模糊推理装置的自动控制方法，其步骤为：
28.(1)根据操作手的人工经验和清选收割系统的参数调整范围，对和清选系统相关的风机转速、鱼鳞筛开度和风凤板角度这三个参数设置三组常见的初始化参数组；在清选收割前，操作手根据收割清选的实时情况选择一组合适的清选参数组作为初始化清选参数；
29.(2)在收割的过程中，含杂率监测系统8、损失率监测系统9分别获取含杂率、损失率信号，并经过一定的处理，比较实时获取的含杂率和损失率的数值大小和设定的目标值，若清选的含杂率和清选的损失率在设定的目标范围内，则清选系统按照该组参数的数值一直收割下去；
30.(3)若实时获取的清选的含杂率或者损失率不满足设定的要求，则控制器系统会调用模糊控制算法，模糊控制算法的步骤为：
31.①
根据实时获取的含杂率和损失率的数值的大小，根据模糊控制规则，分别找到清选含杂率、损失率的对应的隶属度函数；
32.②
根据指定的模糊规则，在mamdani模糊推理的规则下，分别得到风机转速、鱼鳞开度和风风板角度的输出值大小；
33.③
实时输出对应的控制信号作用于风机转速、鱼鳞筛开度、风凤板角度的调节机构的驱动元件上，以使整个清选系统的各性能参数分布在合理的范围内。
34.(4)清选系统的风机转速执行机构、鱼鳞开度执行机构、风凤板角度执行机构会根据得到的参数进行清选工作，与此同时，传感器系统会一直监控含杂率和损失率的参数；若出现两者的参数不满足范围，则模糊控制系统会重新进入步骤(3)进行模糊计算、调节，直到系统达到新的稳态位置。
35.本具体实施方式根据清选含杂率和损失率的实时监测数据自动调整风机转速、分风板角度和鱼鳞筛开度等清选工作参数，获得较低的清选含杂率和损失率，有效促进我国稻麦联合收获机在高效清选控制技术上取得技术突破，开发稻麦收获机清选自适应调控系
统，实现稻麦联合收获机的高效清选，大幅度提高我国稻麦联合收获机的智能化技术水平，提高我国稻麦联合收获机产品的可靠性和国际竞争能力，提升我国农业现代化水平，对提高稻麦联合收获机性能有着重要意义，给农业生产者、经营者和农业企业带来巨大的社会经济效益，具有广阔的市场应用前景。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。