CN103797967A - 一种联合收获机喂入量控制系统 - Google Patents

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尤惠媛
卢文涛
李武兴
邓志刚
武亚平
王国华
刘明国
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Abstract

本发明公开了一种联合收获机喂入量控制系统，包括用于检测联合收获机行走速度的第一转速传感器、用于检测发动机转速的第二转速传感器以及用于检测脱粒滚筒转速的第三转速传感器，第一转速传感器、第二转速传感器和第三转速传感器的信号输出端经信号处理电路与PLC控制器的数字输入引脚连接，用于检测喂入量的油压传感器经精密电阻与PLC控制器的A/D端口连接，PLC控制器的PWM输出引脚与行走系统连接。该控制系统能够降低联合收获机驾驶员劳动强度，使脱粒滚筒负荷稳定，喂入量稳定，减小损失率。

Description

一种联合收获机喂入量控制系统
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种联合收获机喂入量控制系统。
背景技术
喂入量是联合收获机的主要设计参数和性能参数。工作时喂入量小于额定喂入量，联合收获机负荷不足，效率低下；喂入量大于额定喂入量，系统超负荷工作，发生堵塞甚至故障，可靠性降低，稳定的喂入量是降低损失发挥最大收获效率的关键。国内外在联合收获机喂入量控制方面做了不少工作，但大多都是通过调节脱粒滚筒的转速来控制喂入量，喂入量自动控制系统目前还处于仿真或试验台试验阶段，并未解决联合收获机如何行走的问题。
联合收获机割台喂入短暂，喂入量不容易直接测量，目前常用工作状态比较稳定的脱粒滚筒负荷间接表示。脱粒滚筒负荷通常采用滚筒的转速、滚筒轴的扭矩和滚筒功率来表示，脱粒滚筒扭矩不易测量却可以与滚筒负荷一一对应，当脱粒滚筒采用无级变速机构驱动时，脱粒滚筒扭矩可以用其无级变速系统的油压力表示。
油压力与滚筒扭矩成比例关系，只要测得油压力就可换算出脱粒滚筒的负荷。脱粒滚筒的扭矩和收割机行走速度之间有一定的比例关系，调节行走速度就可控制脱粒滚筒的扭矩稳定在额定值附近从而就调节了喂入量，利用油压力建立喂入量自动控制系统，可以及时调节收获机行走速度，调整喂入量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种联合收获机喂入量控制系统，能够降低联合收获机驾驶员劳动强度，使脱粒滚筒负荷稳定，喂入量稳定，减小损失率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种联合收获机喂入量控制系统，包括用于检测联合收获机行走速度的第一转速传感器、用于检测发动机转速的第二转速传感器以及用于检测脱粒滚筒转速的第三转速传感器，第一转速传感器、第二转速传感器和第三转速传感器的信号输出端经信号处理电路与PLC控制器的数字输入引脚连接，用于检测喂入量的油压传感器经精密电阻与PLC控制器的A/D端口连接；PLC控制器采用模糊控制程序进行运算，输出控制信号到行走系统用于改变联合收获机的行走速度。
所述信号处理电路包括依次连接的放大器、波形变换电路和波形整形电路。
所述行走系统采用电控静液压系统。
PLC控制器采用iFLEX C3控制器。
本发明带来的有益效果为：利用油压力反应喂入量建立的联合收获机喂入量模糊控制系统方便可行，且控制稳定可靠，能有效预防脱粒滚筒堵塞，能充分发挥脱粒滚筒的脱粒能力和发动机功率。本系统可以改变泵输出流量的方向，从而实现前进与后退，减速箱不需要设计倒挡，简化结构。该控制系统能够明显减少联合收获机的故障率，同时降低联合收获机驾驶员劳动强度，减小损失率，提高收获效益，增强企业的竞争力。
附图说明
图1联合收获机喂入量控制系统方框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，联合收获机喂入量控制系统用第一转速传感器检测联合收获机行走速度，第二转速传感器检测发动机转速，第三转速传感器检测脱粒滚筒转速，上述三个转速传感器的输出信号经信号处理电路送入PLC控制器的数字输入引脚，同时检测喂入量的油压传感器的输出信号经精密电阻送入PLC控制器的A/D端口，将模拟信号转换为数字信号，PLC控制器将模糊控制的控制量输出控制行走系统。所述信号处理电路包括依次连接的放大器、波形变换电路和波形整形电路。放大器实现对待测信号的放大，降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量，波形变换电路和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成PLC控制器可接受的信号。PLC控制器实时计算联合收获机行走速度、发动机转速、脱粒滚筒转速和液压油压力，并将油压力误差信号与油压力误差变化信号作为模糊控制器的输入变量，通过分析脱粒滚筒的负荷状态给出联合收获机目标行走速度作为模糊控制器的输出量，经模糊控制器的推理、判断、运算给出模糊控制量，该模糊控制量通过PLC控制器的PWM端口输出给行走系统，通过调节联合收获机的行走速度来控制喂入量。
本实施例中，油压力传感器可采用压力传感器8498，输出为4～20mA电流信号，便于经串联的精密电阻，将电流信号转换为PLC控制器可以接受的电压信号。其采用螺纹连接，安装方便。三个转速传感器可采用常用的霍尔传感器。行走系统采用电控静液压系统，其中，电控泵采用桑澳公司H1P系列的泵，马达采用桑澳公司90MF系列的马达。该行走系统可以在不改变发动机转速的前提下改变泵的排量，以此改变泵的输出流量，从而改变马达的转速，改变行走速度。改变泵的排量只需要操作驾驶室的操纵杆，操作方便，并可以保证脱粒质量。本系统可以改变泵输出流量的方向，从而实现前进与后退，减速箱不需要设计倒挡，简化结构。PLC控制器采用型号为iFLEX C3的控制器进行数据采集与编程，iFlexC3是一款可编程控制器，设计可靠，具有多种标准电气接口，可根据应用需求进行灵活配置。
利用油压力表示喂入量就是将脱粒滚筒作为被控对象，将行走速度作为控制对象，PLC控制器通过分析脱粒滚筒的负荷状态给出目标行走速度，改变联合收获机的行走速度，从而控制脱粒滚筒的扭矩，使脱粒滚筒负荷稳定，喂入量稳定。
喂入量控制系统通过改变行走速度保持喂入量稳定，控制算法采用模糊控制, 将指令油压力与实测油压力误差信号和油压力误差变化信号作为模糊控制器输入，将目标行走速度作为模糊控制器的输出量，经模糊推理、判断、计算后将控制量传递给行走系统从而调整收获机的行走速度。
该控制系统开始运行时，首先进行初始化，检测系统是否正常。系统正常，则开始采集发动机速度、脱粒滚筒速度和收获机行走速度和油压力信号，信号经处理后从不同端口送入PLC控制器，分析计算后通过比较实际喂入量和指令喂入量的差值并进行模糊控制输出初始行走速度的修正值作为控制量来控制行走系统从而使其达到目标值。

Claims (4)

1.一种联合收获机喂入量控制系统，其特征在于：包括用于检测联合收获机行走速度的第一转速传感器、用于检测发动机转速的第二转速传感器以及用于检测脱粒滚筒转速的第三转速传感器，第一转速传感器、第二转速传感器和第三转速传感器的信号输出端经信号处理电路与PLC控制器的数字输入引脚连接，用于检测喂入量的油压传感器经精密电阻与PLC控制器的A/D端口连接；PLC控制器采用模糊控制程序进行运算，输出控制信号到行走系统用于改变联合收获机的行走速度。
2.根据权利要求1所述的一种联合收获机喂入量控制系统，其特征在于：所述信号处理电路包括依次连接的放大器、波形变换电路和波形整形电路。
3.根据权利要求1所述的一种联合收获机喂入量控制系统，其特征在于：所述行走系统采用电控静液压系统。
4.根据权利要求1所述的一种联合收获机喂入量控制系统，其特征在于：PLC控制器采用iFLEX C3控制器。
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