一种纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛及自动控制

本发明属于联合收获机脱粒分离及自适应控制，尤其涉及一种纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛及自动控制方法。背景技术：1、随着科技的快速发展，农业领域也正经历着前所未有的变革。2、智能化已经成为现代农业的重要标志，智能化技术的应用可有效提高农业生产的产量、质量和效益，极大地改善农民的工作条件。3、脱粒分离装置是联合收获机的核心组成部分，其功能是将籽粒从茎秆上分离出来，其性能直接决定着联合收获机的工作性能。4、目前，针对纵轴流脱粒装置在作物喂入量波动较大时，常存在脱粒不充分、分离不彻底、堵塞等问题；例如，申请号为201810558496.2的中国发明专利中公开了一种纵轴流脱粒分离可调筛，其通过在凹板筛下增加侧弧板，通过侧弧板的开关来改变脱粒强度，不足以根据不同的作业情况做出脱粒强度的分级控制，影响联合收获机的脱粒强度精度以及工作效率。技术实现思路1、本发明实施例的目的在于提供一种纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛及自动控制方法，旨在解决上述背景技术中所提出的技术问题。2、为实现上述目的，本发明提供了一种纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛及自动控制方法，通过传感器检测过桥出口处作物压力估算喂入量进而调控旋转控制筛，实现对脱粒强度的分级控制，同时通过传感器监测脱粒滚筒的扭矩，避免造成堵塞，保持最佳脱粒强度和较好的适应性。3、在本发明的第一方面，提供了一种纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛，包括分级控制执行机构、传感系统、控制器、电机驱动器和液晶显示器；4、分级控制执行机构包括旋转控制筛、凸台、连杆、销轴和电动推杆；5、其中，所述旋转控制筛转动安装在支座的配合轨道上，旋转控制筛上配有凸台，凸台与连杆铰接，连杆与电动推杆的动接头通过销轴铰接，电动推杆与电机相连接。6、作为本发明进一步的方案，所述旋转控制筛的一端设置有螺旋喂入头，可以将谷物旋转喂入；7、还包括上端盖，上端盖的端部通过螺栓螺母固定安装有前端挡板，支座筛的前端上部与前端安装板固定连接，前端安装板与前端挡板之间固定连接；8、还包括脱粒滚筒轴，脱粒滚筒轴与螺旋喂入头连接，当脱粒滚筒轴旋转时，带动螺旋喂入头转动；9、还包括舌板，舌板通过螺栓与支座筛的前端下部固定相连。10、作为本发明进一步的方案，还包括按钮开关和状态指示灯，按钮开关、状态指示灯、电机驱动器与液晶显示器安装在稻麦联合收割机的驾驶舱内。11、作为本发明进一步的方案，按钮开关分别连接电源、状态指示灯和电机驱动器；12、电机驱动器分别连接控制器和分级控制执行机构中的电机；13、控制器分别连接液晶显示器和传感系统；14、传感系统包括测量当前过桥出口处压力以及脱粒滚筒扭矩的传感器及其调理电路；15、液晶显示器实时显示喂入量、扭矩信息以及旋转控制筛工作状态，通过传感系统对喂入量以及扭矩进行监测，通过控制器和电机驱动器控制电机的转动来带动旋转控制筛的转动。16、在本发明的第二方面，提供了一种自动控制方法，该控制方法包括：17、建立多信息模糊控制模型，传感系统采集的压力信息以及扭矩信息输入到控制器；18、控制器根据建立的多信息模糊控制模型选择相应的控制策略控制电机驱动器工作，电机驱动器驱动电动推杆做直线运动，带动旋转控制筛转动。19、作为本发明进一步的方案，所述压力信息的采集步骤包括：利用传感器对过桥出口处压力信息进行采集；所述扭矩信息的采集包括利用传感器对脱粒滚筒扭矩信息进行采集。20、作为本发明进一步的方案，控制器根据建立的多信息模糊控制模型选择相应的控制策略控制电机驱动器工作的过程包括：21、基于过桥出口处压力信息对过桥喂入量进行估算；22、基于对过桥喂入量估算值进行的分级结果，对旋转控制筛进行分级控制；23、基于滚筒扭矩信息对旋转控制筛进行预设pid控制。24、作为本发明进一步的方案，基于对过桥喂入量估算值进行的分级结果，对旋转控制筛进行分级控制的控制策略是：25、当喂入量小于等于5kg/s时，旋转控制筛全闭合，脱粒强度最大；26、当喂入量在5kg/s到8kg/s之间时，旋转控制筛打开1/3，略微降低脱粒强度；27、当喂入量大于等于8kg/s时，旋转控制筛打开2/3，降低脱粒强度，减少籽粒破碎概率。28、作为本发明进一步的方案，基于滚筒扭矩信息对旋转控制筛进行预设pid控制的步骤包括：29、当扭矩未过载时，不对旋转控制筛进行干涉；30、当扭矩过载时，控制旋转控制筛打开，避免堵塞情况发生。31、作为本发明进一步的方案，在利用传感器对过桥出口处压力信息进行采集的过程中，考虑到过桥内部谷物极易对压力传感器产生干涉且传感器受力面太小，选择在传感器上加装受力板，使该受力板两端分别与过桥倾斜板面相切，以增大受力面、隔绝谷物干涉。32、与现有技术相比，本发明的有益效果是：33、第一，本发明的纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛，通过按钮开关启动自动控制器，使电动推杆的推杆做伸缩直线运动，通过连杆拉动旋转控制筛绕支座筛摆动，实现脱粒强度的分级自动控制。当选择程序开关不启动时，旋转控制筛的矩形筛孔与支座筛的筛孔相重合，即旋转控制筛全打开，避免堵塞情况发生；液晶显示器实时显示喂入量、扭矩信息以及旋转控制筛工作状态。通过传感系统对喂入量以及扭矩进行监测，通过控制器和电机驱动器控制电机的转动来带动旋转控制筛的转动，从而实现脱粒强度分级自动控制，同时通过液晶显示器显示机组工作状态；34、第二，本发明的自动控制方法，在纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛产生堵塞的条件下，针对不同喂入量作业情况实现脱粒强度的自动分级控制，具体的，通过传感器检测过桥出口处作物压力估算喂入量进而调控旋转控制筛，实现对脱粒强度的分级控制，同时通过传感器监测脱粒滚筒的扭矩，避免造成堵塞，保持最佳脱粒强度和较好的适应性。35、综上所述，在联合收获机现有脱粒机构的基础上，设计了一种分级旋转控制筛，由传感系统采集工作信息进入单片机控制器进行多信息模糊控制算法以及预测算法处理，选择相应的控制策略，来驱动执行机构工作，从而实现改变脱粒强度并且针对不同作业情况进行分级自动控制，同时实现避免堵塞以及实时显示机组工作状态。技术特征：1.一种纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛，其特征在于，包括分级控制执行机构(20)、传感系统(21)、控制器(22)、电机驱动器(19)和液晶显示器(23)；2.根据权利要求1所述的纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛，其特征在于，所述旋转控制筛(14)的一端设置有螺旋喂入头(6)；3.根据权利要求2所述的纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛，其特征在于，还包括按钮开关(17)和状态指示灯(18)，按钮开关(17)、状态指示灯(18)、电机驱动器(19)与液晶显示器(23)安装在稻麦联合收割机的驾驶舱内。4.根据权利要求3所述的纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛，其特征在于，所述按钮开关(17)分别连接电源(16)、状态指示灯(18)和电机驱动器(19)；5.一种根据如权利要求1-4任一所述纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛实现的自动控制方法，其特征在于，该自动控制方法包括：6.根据权利要求5所述的自动控制方法，其特征在于，所述压力信息的采集步骤包括：利用传感器对过桥出口处压力信息进行采集；7.根据权利要求6所述的自动控制方法，其特征在于，控制器根据建立的多信息模糊控制模型选择相应的控制策略控制电机驱动器工作的过程包括：8.根据权利要求7所述的自动控制方法，其特征在于，基于对过桥喂入量估算值进行的分级结果，对旋转控制筛进行分级控制的控制策略是：9.根据权利要求8所述的自动控制方法，其特征在于，基于滚筒扭矩信息对旋转控制筛进行预设pid控制的步骤包括：10.根据权利要求9所述的自动控制方法，其特征在于，在利用传感器对过桥出口处压力信息进行采集的过程中，在传感器上加装受力板，使该受力板两端分别与过桥倾斜板面相切。技术总结本发明适用于联合收获机脱粒分离及自适应控制技术领域，具体提供了一种纵轴流脱粒强度分级旋转控制筛，包括分级控制执行机构、传感系统、控制器、电机驱动器和液晶显示器；分级控制执行机构包括旋转控制筛、凸台、连杆、销轴和电动推杆。本发明还提供了一种自动控制方法。本发明在联合收获机现有脱粒机构的基础上，设计了一种分级旋转控制筛，由传感系统采集工作信息进入单片机控制器进行多信息模糊控制算法以及预测算法处理，选择相应的控制策略，来驱动执行机构工作，从而实现改变脱粒强度并且针对不同作业情况进行分级自动控制，同时实现避免堵塞以及实时显示机组工作状态。技术研发人员：刘策,张浩天,闻士虎,陈黎卿,张春岭受保护的技术使用者：安徽农业大学技术研发日：技术公布日：2024/3/31