專利名稱：基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法
技術領域：
本發明屬于甘蔗收獲 機械技術領域，具體涉及了一種基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法。
背景技術：
砍蔗刀盤是甘蔗收獲機的重要部件之一，為保證收割后甘蔗的宿根斷面平整度，通常要求砍斷茬口離地面2 3厘米以下。維持低破頭率的一個重要條件是保證砍蔗刀盤轉速變動小，不會因為砍蔗刀盤切割深度的突然加深而怠速運行，甚至出現卡死的現象。然而由于蔗壟與蔗溝高低不平，甘蔗收獲機在收獲過程中，砍蔗刀盤切深會不斷變化，甚至影響甘蔗的根系，根據統計數據，尤其在丘陵地區，同一甘蔗壟最高點與最低點相差很大，如果地塊比較潮濕，甘蔗收獲機車輪突然下陷會使差值更大，切深則會突然加大，刀盤扭矩不夠大的時候很容易造成刀盤的卡死。當然，在設計的時候可以將動力的范圍放大，但在正常使用情況下會造成動力的極大浪費，而且會對甘蔗宿跟產生極大的破壞和影響。如何在切割過程中保證切深的情況下給刀盤一個合適的動力，既不造成動力的浪費，又能讓刀盤轉速變動小，降低甘蔗的破頭率，是目前甘蔗收獲機研究的一個技術問題。據發明人了解，目前針對這問題的研究方向大多為改進切割器結構方面，未發現有通過刀盤的切深，控制動力輸出，即在保證切深的情況下使刀盤的動力在切割過程中大大降低同時保證宿根質量的研究方向的相關文獻報道。然而要就這方面進行研究，則需要一種適宜的測量裝置以及實時控制方法。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法。本發明是這樣實現的一種基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，該方法包括以下步驟
①在甘蔗收獲機上安裝數據測量裝置，在切割器上進行采樣；
②采集數據和處理數據設定切割器刀盤切割甘蔗的某一特定深度h，實時采集負載壓力P數據，然后進行數據統計處理；
③調整刀盤切深h，重復步驟②，得出相應的負載壓力P數據；
④將相對應的刀盤切深h和負載壓力P數據繪制成曲線圖，得出刀盤切深h和負載壓力P的線性方程式P = aJi + P ;
⑤將步驟④線性方程式P= —+ β的處理結果輸出給甘蔗收獲機械動力控制系統。這樣甘蔗收獲機械動力控制系統就可以在作業時，根據負載壓力P的值的變化進行控制動力輸出的大小。所述的數據測量裝置包括采集數據的壓力變送器、采集器和數據處理器；壓力變送器分別與采集器的輸入端、甘蔗收獲機切割器的液壓馬達相連接；采集器的輸出端與數據處理器的輸入端相連接；數據處理器輸出端與甘蔗收獲機械的動力控制系統相連接。所述采集數據是在砍蔗過程中，調整刀盤切深h，壓力變送器根據液壓馬達的油壓產生負載壓力P數據，然后用采集器實時采集壓力變送器的數據，并將這些數據輸送給數據處理器。刀盤切深h是刀盤切割甘蔗的深度；負載壓力P是液壓馬達的油壓值。壓力變送器將壓力的力學信號轉變成電壓信號，壓力和電壓大小成線性關系，一般是正比關系。所以，變送器輸出的電壓隨壓力增大而增大，由此得出一個壓力和電壓或電流的關系式。壓力變送器用于測量液體、氣體或蒸汽 的液位、密度和壓力，然后將壓力信號轉變成4 20mA DC信號輸出。壓力變送器主要有電容式壓力變送器和擴散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器，應變式壓力變送器等。所述處理數據是數據處理器在接收到采集器輸送過來的數據后，用配套采集軟件得出負載壓力P的時域波形，通過對負載壓力的時域波形的統計處理，得到對應于某一刀盤切深h的負載壓力P的具體數值。所述的壓力變送器和采集器還與一電源相連接；所述的電源為24V直流電源。所述的數據處理器為微型計算機、平板電腦或單片機。數據處理器內編輯有相應的程序，對采集器輸送過來的數據進行處理、儲存、輸出等。上述采集器是一種具有現場實時數據采集、處理功能的自動化設備；具備實時采集、自動存儲、即時顯示、即時反饋、自動處理、自動傳輸功能；為現場數據的真實性、有效性、實時性、可用性提供了保證。如武漢優泰軟件有限公司生產的UT3200系列，該采集器為14位模數轉換、4路A/D、4路并行輸入通道，最高采樣頻率為204. 8KHz，輸入電壓范圍為±5V，可以很方便的移動或者室外作業。采集器配套軟件為武漢優泰軟件有限公司生產信號采集與分析系統，該軟件功能強大，可進行數據采集與各種相關分析，根據需要選擇使用。在本發明中也可以用其他市場上可以買到并能實現相關性能的采集器及其配套軟件。本發明采用壓力變送器與采集器采集負載壓力P隨砍蔗刀盤切深h變化的時域波形信號，根據負載壓力P與刀盤切深h值的對應關系確定負載壓力P與刀盤切深h的線性變化曲線及方程關系。即在砍蔗過程中，調整刀盤切深h，用配套采集軟件采集負載壓力P的時域波形，通過對負載壓力的時域波形的統計處理，得到對應于某一刀盤切深h的負載壓力P的具體數值，用相同的方法得到對應不同刀盤切深h的負載壓力P的數值序列，從而得到刀盤切深h與負載壓力P對應變化規律，做出曲線圖，由曲線圖可得到某一具體負載壓力P與刀盤切深h的線性方程P = oA + β的方法。在本發明的方法中，試驗統計結果表明，刀盤切深h的負載壓力P具有顯著的線性相關性；對負載壓力P的主要影響因素有甘蔗種植密度、土壤剛度等，由負載壓力P的主要影響因素可得到負載壓力P與刀盤切深h的線性方程族。某一具體的線性方程Zj = Oh+β
可用于提供刀盤動態實時切深控制的方法。本發明的優點
I.本發明中使用的測量裝置簡單實用，成本低。只需在現有的甘蔗收獲機械上安裝上測量裝置，即可達到在保證切深的情況下使刀盤的動力在切割過程中大大降低同時保證宿根質量的目的。2.在本發明的方法中通過測量數據、數據統計處理，得出負載壓力P和刀盤切深h關系式，再將這個關系式輸送給甘蔗收獲機械的動力控制系統，即可在甘蔗收獲機械作業時，根據需要，實時控制動力系統的動力輸出。3.本發明中使用的測量裝置，也可用于其他液壓提供動力的系統測量。4.本發明的方法中，改變輸入的 參數，也可用于其他液壓提供動力的系統進行實時控制動力系統的動力輸出。
圖I是本發明中測量裝置的結構示意圖。圖2是本發明中測量裝置的框架圖。圖3是本發明中負載壓力P的時域波形信號圖。圖4是某一具體負載壓力P與刀盤切深h線性擬合曲線圖。附圖標記液壓馬達1，壓力變送器2，采集器3，數據處理器4，電源5，切割器6。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明進一步說明。實施例I :
基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，該方法包括以下步驟
①在甘蔗收獲機上安裝數據測量裝置，在切割器上進行采樣；數據測量裝置包括壓力變送器2、采集器3和一臺微型計算機4 ;壓力變送器2分別與采集器3的輸入端、甘蔗收獲機切割器6的液壓馬達I相連接；采集器3的輸出端與微型計算機4的輸入端相連接；微型計算機4輸出端與甘蔗收獲機械的動力控制系統相連接；壓力變送器2和采集器3還分別與一 24V直流電源5相連接；
②采集數據和處理數據在某一刀盤切深h，實時采集負載壓力P數據，然后進行數據統計處理；所述采集數據是在砍蔗過程中，調整刀盤切深h，壓力變送器2根據液壓馬達I的油壓產生負載壓力P數據，然后用采集器3實時采集壓力變送器2的數據，并將這些數據輸送給微型計算機4 ;所述處理數據是微型計算機4在接收到采集器3輸送過來的數據后，用配套采集軟件得出負載壓力P的時域波形，通過對負載壓力的時域波形的統計處理，得到對應于某一刀盤切深h的負載壓力P的具體數值；
③調整刀盤切深h，重復步驟②，得出相應的負載壓力P數據；
④將相對應的刀盤切深h和負載壓力P數據繪制成曲線圖，得出刀盤切深h和負載壓力P的線性方程式Jp = ο + β ;對負載壓力P的主要影響因素有甘蔗種植密度、土壤剛度等，由負載壓力P的主要影響因素可得到負載壓力P與刀盤切深h的線性方程族；
⑤將步驟④線性方程族P= oA+ P的處理結果輸出給甘蔗收獲機械動力控制系統。實施例2
基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，該方法包括以下步驟
①在甘蔗收獲機上安裝數據測量裝置，在切割器上進行采樣；數據測量裝置包括壓力變送器2、采集器3和一臺平板電腦4 ;壓力變送器2分別與采集器3的輸入端、甘蔗收獲機切割器6的液壓馬達I相連接；采集器3的輸出端與平板電腦4的輸入端相連接；平板電腦4輸出端與甘蔗收獲機械的動力控制系統相連接；壓力變送器2和采集器3還分別與一24V直流電源5相連接；②采集數據和處理數據在某一刀盤切深h，實時采集負載壓力P數據，然后進行數據統計處理；所述采集數據是在砍蔗過程中，調整刀盤切深h，壓力變送器2根據液壓馬達I的油壓產生負載壓力P數據，然后用采集器3實時采集壓力變送器2的數據，并將這些數據輸送給平板電腦4 ;所述處理數據是平 板電腦4在接收到采集器3輸送過來的數據后，用配套采集軟件得出負載壓力P的時域波形，通過對負載壓力的時域波形的統計處理，得到對應于某一刀盤切深h的負載壓力P的具體數值；
③調整刀盤切深h，重復步驟②，得出相應的負載壓力P數據；
④將相對應的刀盤切深h和負載壓力P數據繪制成曲線圖，得出刀盤切深h和負載壓力P的線性方程式$ = ο + β ;對負載壓力P的主要影響因素有甘蔗種植密度、土壤剛度等，由負載壓力P的主要影響因素可得到負載壓力P與刀盤切深h的線性方程族；
⑤將步驟④線性方程族P= oA+ β的處理結果輸出給甘蔗收獲機械動力控制系統。
實施例3
基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，該方法包括以下步驟
①在甘蔗收獲機上安裝數據測量裝置，在切割器上進行采樣；數據測量裝置包括壓力變送器2、采集器3和一個單片機4 ;壓力變送器2分別與采集器3的輸入端、甘蔗收獲機切割器6的液壓馬達I相連接；采集器3的輸出端與單片機4的輸入端相連接；單片機4輸出端與甘蔗收獲機械的動力控制系統相連接；壓力變送器2和采集器3還分別與一 24V直流電源5相連接；
②采集數據和處理數據在某一刀盤切深h，實時采集負載壓力P數據，然后進行數據統計處理；所述采集數據是在砍蔗過程中，調整刀盤切深h，壓力變送器2根據液壓馬達I的油壓產生負載壓力P數據，然后用采集器3實時采集壓力變送器2的數據，并將這些數據輸送給單片機4 ;所述處理數據是單片機4在接收到采集器3輸送過來的數據后，用配套采集軟件得出負載壓力P的時域波形，通過對負載壓力的時域波形的統計處理，得到對應于某一刀盤切深h的負載壓力P的具體數值；
③調整刀盤切深h，重復步驟②，得出相應的負載壓力P數據；
④將相對應的刀盤切深h和負載壓力P數據繪制成曲線圖，得出刀盤切深h和負載壓力P的線性方程式P = OA + β ;對負載壓力P的主要影響因素有甘蔗種植密度、土壤剛度等，由負載壓力P的主要影響因素可得到負載壓力P與刀盤切深h的線性方程族；
⑤將步驟④線性方程族P= β的處理結果輸出給甘蔗收獲機械動力控制系統。
權利要求
1.一種基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟 ①在甘蔗收獲機上安裝數據測量裝置，在切割器上進行采樣； ②采集數據和處理數據設定切割器刀盤切割甘蔗的某一特定深度h，實時采集負載壓力P數據，然后進行數據統計處理； ③調整刀盤切深h，重復步驟②，得出相應的負載壓力P數據； ④將相對應的刀盤切深h和負載壓力P數據繪制成曲線圖，得出刀盤切深h和負載壓力P的線性方程式P = 0^+ β ； ⑤將步驟④線性方程式P二 —+ β的處理結果輸出給甘蔗收獲機械動力控制系統。
2.根據權利要求I所述的基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，其特征在于所述的數據測量裝置包括采集數據的壓力變送器(2)、采集器(3)和數據處理器(4);壓力變送器(2)安裝在甘蔗收獲機切割器(6)的液壓馬達(I)上，壓力變送器(2)連接到采集器(3)的輸入端，采集器(3)的輸出端與數據處理器(4)的輸入端相連接；數據處理器(4)輸出端與甘蔗收獲機械的動力控制系統相連接。
3.根據權利要求2所述的基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，其特征在于所述采集數據是在砍蔗過程中，調整刀盤切深h，壓力變送器(2)根據液壓馬達(I)的油壓產生負載壓力P數據，然后用采集器(3)實時采集壓力變送器(2)的數據，并將這些數據輸送給數據處理器(4 )。
4.根據權利要求3所述的基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，其特征在于所述處理數據是數據處理器(4)在接收到采集器(3)輸送過來的數據后，用配套采集軟件得出負載壓力P的時域波形，通過對負載壓力的時域波形的統計處理，得到對應于某一刀盤切深h的負載壓力P的具體數值。
5.根據權利要求2-3任一所述的基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，其特征在于所述的壓力變送器(2)和采集器(3)還分別與一電源(5)相連接；所述的電源(5)為24V直流電源。
6.根據權利要求2-3任一所述的基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，其特征在于所述的數據處理器(4)為微型計算機、平板電腦或單片機。
全文摘要
本發明公開了一種基于甘蔗收獲機械刀盤負載的切深動態實時控制方法，該方法包括以下步驟①在甘蔗收獲機上安裝數據測量裝置，在切割器上進行采樣；②采集數據和處理數據在某一刀盤切深h，實時采集負載壓力P數據，然后進行數據統計處理；③調整刀盤切深h，重復步驟②，得出相應的負載壓力P數據；④將相對應的刀盤切深h和負載壓力P數據繪制成曲線圖，得出刀盤切深h和負載壓力P的線性方程式；⑤將步驟④線性方程式的處理結果輸出給甘蔗收獲機械動力控制系統。該方法簡單實用，易實現，可以達到在保證切深的情況下使刀盤的動力在切割過程中大大降低同時保證宿根質量的目的。
文檔編號A01D45/10GK102768495SQ201210227718
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者劉海, 周建陽, 李尚平, 楊冰心, 沈中華, 王永健, 羅彥, 范志達, 蔣紅梅, 薛斌, 邱敏敏, 鄭廣平, 陳遠玲, 麻芳蘭, 黃軍強, 黃國弟, 黃敞 申請人:廣西大學