CN113383644A - 小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置和该装置的控制方法，与收获机的机架、割台、割刀、绞龙、拨禾轮、拨禾轮支架、拨禾轮升降油缸和拨禾轮驱动马达配合使用，包括行驶速度传感器、割台高度传感器、拨禾轮高度传感器、拨禾轮转速传感器和禾高检测装置，禾高检测装置连接至用于保证其始终处于水平状态的禾高检测调平装置，且在收获机控制器和PID控制器的控制下，能根据收获机的行驶速度自动调整拨禾轮转速、调整拨禾轮的高度和割台高度，使拨禾轮始终能够垂直入禾，避免拨禾轮打击小麦穗，而且拨禾位置始终处于秸秆切断后重心偏上位置，进一步降低拨禾轮打击小麦穗形成的籽粒损失以及秸秆喂入杂乱拥挤导致的其他损失。

Description

小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及小麦收获机技术领域，尤其涉及一种能够降低割台损失的自动控制装置，还涉及该自动控制装置的自动控制方法。
背景技术
我国是粮食生产大国，粮食生产直接关系着全国人民的基本生活，因此农业粮食生产领域是我国最重视的领域之一。随着农业技术的发展，越来越多的自动化农业设备被研发并投入到农业生产的种植、管理和收获工作中，小麦收割机便是其中典型的先进农业设备之一，在麦收季节保障了小麦抢收工作的高效、顺利完成。
小麦收割机虽然工作效率高，但在收割行进过程中普遍存在粮食损失现象，其中因割台造成的粮食损失占整机粮食总损失的比例较大。因割台造成的粮食损失主要表现在下几个方面：
一、因拨禾轮的转速与收获机的行进速度不匹配，造成拨禾轮击打小麦穗头，导致的掉粒损失严重；
二、拨禾轮高度与小麦株高不匹配，导致拨禾轮在进入麦丛的过程中，不是由小麦株的间隙垂直插入，而是击打并下压小麦穗头而进入，造成掉粒、丢穗损失严重；
三、当麦秸较高时，隔断部分的麦秸长度也远大于割刀距搅龙的距离，导致割断的小麦搭在搅龙上方，而造成搅龙喂入不畅，甚至会因此造成杂乱挤堵在搅龙喂入口处，进而造成整个麦穗的丢穗损失严重；
四、割台和过桥间存在的缝隙，也是造成漏粒损失的重要因素。
目前为了减轻上述各环节中产生的粮食损失，主要是通过调整拨禾轮转速和高度的方法来实现，其中对拨禾轮转速的调整方法由驾驶员停车，并手动调整驱动拨禾轮的无级变速皮带轮来实现；对拨禾轮高度的调整方法由驾驶员通过液压手柄，驱动油缸来调整拨禾轮高度。由此可见，上述两种调整方法均存在效率低下，增加驾驶员劳动强度的技术缺陷，而且对驾驶员的经验要求较高，普通驾驶员无法调整并解决相应问题。
因此，通过技术创新来降低因割台造成的粮食损失，对我国的粮食生产具有重大意义，也是该技术领域亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够根据收获机的行驶速度、小麦株高实时调整拨禾轮转速、拨禾轮高度及割台高度，最终降低麦籽粒损失的小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置，与收获机的机架、割台、割刀、绞龙、拨禾轮、拨禾轮支架、拨禾轮升降油缸和拨禾轮驱动马达配合使用，包括安装于收获机上的行驶速度传感器、安装于所述割台上的割台高度传感器、安装于所述拨禾轮支架上的拨禾轮高度传感器、安装于所述拨禾轮驱动马达动力输出轴侧部的拨禾轮转速传感器，还包括在所述割台侧部设置的传感器支架，所述传感器支架一端延伸至所述割台的前方且固定连接有禾高检测装置，所述传感器支架的另一端向所述绞龙延伸设置，所述传感器支架与所述割台之间连接有禾高检测调平装置，所述行驶速度传感器、所述割台高度传感器、所述拨禾轮高度传感器、所述拨禾轮转速传感器、所述禾高检测装置和所述禾高检测调平装置分别连接至设于收获机驾驶室内的收获机控制器，所述收获机控制器信号连接有至少两个PID控制器。
作为优选的技术方案，所述禾高检测装置包括仿锤形结构的检测分禾器，所述检测分禾器内安装有禾高检测立轴，所述禾高检测立轴上自上而下依次布置安装有相对设置的检测触须，相对设置的所述检测触须分别向两侧呈分离状态延伸设置，各所述检测触须与所述禾高检测立轴之间设有触须回位扭簧，所述检测触须上固定安装有条形磁铁，与所述条形磁铁对应设有与供电电源连接的干簧管，贯穿所述检测分禾器相对布置有水平检测槽，所述检测触须与所述水平检测槽一一贯穿对应设置。
作为优选的技术方案，所述禾高检测调平装置包括两个在所述割台侧部前后相对布置安装的第一调平链轮，两所述第一调平链轮之间设有第一调平链条，所述传感器支架固定安装于前侧的所述第一调平链轮上。
作为优选的技术方案，与所述第一调平链轮固定连接有调平链轴，所述调平链轴转动安装于所述割台的后端，所述调平链轴上安装有与所述第一调平链轮相对设置的中间链轮，所述机架上安装有与所述中间链轮配合使用的第二调平链轮，所述中间链轮与所述第二调平链轮之间连接有第二调平链条。
本发明还公开了该自动控制装置的控制方法，包括以下过程，
初始化
启动所述收获机控制器，并通过所述收获机控制器初始化拨禾轮的轴与所述割刀之间的距离H初始、割茬高度h初始；
在所述收获机控制器内设置拨禾轮速比a的计算公式：
拨禾轮速比a＝拨禾轮线速度v线/收获机的行驶速度v行；
在所述收获机控制器内设置拨禾轮速比a的取值方式，该取值方式包括固定取值a固和计算取值a算，所述固定取值a固的设定值为固定值，所述计算取值a算的计算公式为：
a算＝1.437+0.1119×cos(2.286×v行)+0.2659×sin(2.286×v行)
拨禾轮转速控制过程
S1-1、所述收获机控制器通过所述行驶速度传感器的检测，实时获取收获机的行进速度v行，并根据所述行进速度v行自动调用所述固定取值a固或所述计算取值a算；
S1-2、当所述行进速度v行＜0.34m/s时，所述收获机控制器自动调用所述固定取值a固；
当所述行进速度v行为0.34～1.9m/s时，所述收获机控制器自动调用所述计算取值a算；
S1-3、将S1-2步骤中已获知的所述行进速度v行、所述固定取值a固或所述计算取值a算分别代入拨禾轮速比a的公式中，通过计算获得所述拨禾轮线速度v线，并通过所述收获机控制器将该值自动换算为拨禾轮转速v转；
S1-4、计算拨禾轮转速目标值n目，计算公式为：
n目＝a固×(v行/π)或n目＝a算×(v行/π)；
S1-4、将计算获得的所述拨禾轮转速目标值n目和所述拨禾轮转速v转传送至控制拨禾轮转速的所述PID控制器中，利用所述PID控制器控制相应的液压件，实现拨禾轮转速的自动调整；
拨禾轮高度控制过程
S2-1、在所述收获机控制器内设置所述拨禾高度目标值H目的计算公式：
H目＝I-h+D/(2a)，公式中：拨禾高度H目为所述拨禾轮的轴与所述割刀之间的距离，I为小麦株高，h为收获机的割茬高度，D为拨禾轮的直径，a为拨禾轮的拨禾轮速比；
S2-2、在S2-1步骤的公式中，I、h为两个变量测量值，利用所述收获机控制器实时调整所述禾高检测调平装置，利用所述禾高检测调平装置控制所述禾高检测装置始终处于水平状态，使S2-1步骤公式中I-h的值始终为小麦植株顶端至所述割刀之间的距离，将检测的I-h值代入公式中，利用所述收获机控制器按照上述公式计算即获得所述拨禾高度的目标值H目；
S2-3、将计算获得的述拨禾高度的目标值H目和所述拨禾轮高度传感器的检测值传送至控制拨禾轮高度的所述PID控制器中，利用所述PID控制器控制所述拨禾轮升降油缸动作，实现拨禾轮高度的自动调整；
割台高度控制过程
S3-1、在所述收获机控制器内预设小麦株高的下限值；
S3-2、所述禾高检测装置将其检测值实时传送至所述收获机控制器，该检测值即为I-h；
S3-3、当所述禾高检测装置的检测值即I-h≥700mm，且持续时间大于等于2秒时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，控制所述割台进行下调高度Δh1，所述下调高度Δh1的计算公式为：Δh1＝I-h-700，使所述割台高度保持在550～700mm的范围内；
S3-4、当所述禾高检测装置的检测值即I-h＜550mm，且持续时间大于等于2秒时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，控制所述割台进行下调高度Δh2，所述下调高度Δh2为固定值；
S3-5、调整所述下调高度Δh2值后，所述割台高度传感器检测所述割台的实际高度是否为最低值，是则调整过程结束，否则返回至步骤S3-4；
S3-6、当所述禾高检测装置的检测值即I-h小于等于小麦株高的下限值时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，使所述割台自动回落到最低值。
作为优选的技术方案，还包括禾高检测装置的检测控制过程
S4-1、各所述干簧管分别并联于所述供电电源上，各所述干簧管的输入端还分别串联有分压电阻，在所述干簧管的另一端形成检测电压Vo；
所述检测触须自然状态下从对应的所述水平检测槽内伸出，在收获机的行走过程中与小麦秸秆触碰，在小麦秸秆的阻力下所述检测触须带动所述条形磁铁转动，所述条形磁铁朝向对应的所述干簧管转动靠近，当所述检测触须的转动角度达到α时，与其对应的所述干簧管导通，产生检测电压Vo并传送至所述收获机控制器；
S4-2、所述收获机控制器根据不同的检测电压Vo预标定有对应高度，即检测值I-h。
作为优选的技术方案，所述检测触须的转动角度α设定为15°。
作为对上述技术方案的改进，拨禾轮的轴与所述割刀之间距离H的初始化值为120mm、割茬高度h的初始化值为1000mm；所述固定取值a固设定值的固定值N为1.75；所述下调高度Δh2的固定值50mm。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、能根据收获机的行驶速度自动调整拨禾轮转速，使拨禾轮的转速始终处于最理想的状态，以避免拨禾轮打击小麦穗而造成小麦籽粒损失；
2、能根据行驶速度和小麦株高自动的调整拨禾轮的高度，使拨禾轮始终能够垂直入禾，而且拨禾位置始终处于秸秆切断后重心偏上位置，以减少拨禾轮打击小麦穗形成的籽粒损失以及秸秆喂入杂乱拥挤导致的其他损失；
3、能根据小麦株高调整割台高度，使割断作物的长度合适，且能够有序的倒在喂入搅龙的前段，平顺的喂入到过桥中，以减少秸秆杂乱导致的麦穗掉落和籽粒掉落损失；
4、禾高检测装置采用干簧管、条形磁铁和检测触须相结合的结构形式，检测简单且精确。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的俯视图；
图3是本发明实施例禾高检测装置的结构简易图；
图4是本发明实施例检测触须与水平检测槽的布置结构示意图；
图5是本发明实施例干簧管的电路连接原理图；
图6是本发明实施例的工作流程图；
图7是本发明实施例拨禾轮转速PID调节框图；
图8是本发明实施例拨禾轮高度PID调节框图；
图9是本发明实施例行走速度逐渐变快时拨禾轮高度的变化示意图；
图10是本发明实施例拨禾轮高度随小麦株高的变化示意图；
图中：1-机架；2-割台；3-割刀；4-绞龙；5-拨禾轮；6-拨禾轮支架；7-拨禾轮升降油缸；8-拨禾轮驱动马达；9-行驶速度传感器；10-割台高度传感器；11-割台油缸；12-拨禾轮高度传感器；13-拨禾轮转速传感器；14-传感器支架；15-检测分禾器；16-禾高检测立轴；17-检测触须；18-触须回位扭簧；19-条形磁铁；20-干簧管；21-水平检测槽；22-第一调平链轮；23-第一调平链条；24-调平链轴；25-中间链轮；26-第二调平链轮；27-第二调平链条。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1和图2所示，小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置，与收获机的机架1、割台2、割刀3、绞龙4、拨禾轮5、拨禾轮支架6、拨禾轮升降油缸7和拨禾轮驱动马达8配合使用，包括安装于收获机上的行驶速度传感器9，所述行驶速度传感器9用于检测收获机的行进速度，可安装于收获机轮边减速器的输人轴周围，并且要与输入轴垂直设置，以保证速度检测的准确性；安装于所述割台2上的割台高度传感器10，所述割台高度传感器10与割台油缸11平行安装并通过销轴与所述割台油缸11铰接在一起；安装于所述拨禾轮支架6上的拨禾轮高度传感器12，所述拨禾轮高度传感器12安装在所述拨禾轮支架6的旋转中心，用于通过角度计算所述拨禾轮5的高度；安装于所述拨禾轮驱动马达8动力输出轴侧部的拨禾轮转速传感器13，所述拨禾轮转速传感器13安装在所述拨禾轮驱动马达8的轴周围，并与所述拨禾轮驱动马达8垂直设置。
本实施例还包括在所述割台2侧部设置的传感器支架14，所述传感器支架14一端延伸至所述割台2的前方且固定连接有禾高检测装置，所述禾高检测装置要安装在所述割台2右侧或无摆环箱的一侧，所述禾高检测装置的分禾中心与所述割台2的分禾器中心对齐，所述传感器支架14的另一端向所述绞龙4延伸设置，用于在收割作业时顺导作物，减少粮食损失。
所述传感器支架14与所述割台2之间连接有禾高检测调平装置，所述禾高检测调平装置实际为一套自动调平机构，可以始终使所述禾高检测装置处于水平状态，以保证其测量结果的精准性。所述行驶速度传感器9、所述割台高度传感器10、所述拨禾轮高度传感器12、所述拨禾轮转速传感器13、所述禾高检测装置和所述禾高检测调平装置分别连接至设于收获机驾驶室内的收获机控制器，所述收获机控制器信号连接有至少两个PID控制器，其中一所述PID控制器用于调整所述拨禾轮5的转速，另一所述PID控制器用于调整所述拨禾轮5的高度，两所述PID控制器与所述收获机控制器、各传感器、检测部件及液压部件配合，最终达到调整控制目的。
如图3和图4所示，所述禾高检测装置包括仿锤形结构的检测分禾器15，所述检测分禾器15内安装有禾高检测立轴16，所述禾高检测立轴16上自上而下依次布置安装有相对设置的检测触须17，相对设置的所述检测触须17分别向两侧呈分离状态延伸设置，各所述检测触须17与所述禾高检测立轴16之间设有触须回位扭簧18，所述检测触须17上固定安装有条形磁铁19，与所述条形磁铁19对应设有与供电电源连接的干簧管20，贯穿所述检测分禾器15相对布置有水平检测槽21，所述检测触须17与所述水平检测槽21一一贯穿对应设置。
所述禾高检测装置的结构是完成本实施例测量的关键部件，各所述干簧管20处于中间位置，两边各有一根所述检测触须17，所述检测触须17和所述条形磁铁19能够围绕中心点旋转，旋转中心处设置所述触须回位扭簧18，所述触须回位扭簧18为微型扭簧。在收获机的作业行走过程中，纺锤型结构的所述检测分禾器15在小麦丛中顺利穿行，并保护内部的电路及其具体检测部件，所述检测分禾器15和所述检测触须17分别采用非磁性且耐候性好的材料制成，以避免与所述干簧管20配合使用使减少磁性干扰。
如图1和图2所示，所述禾高检测调平装置包括两个在所述割台2侧部前后相对布置安装的第一调平链轮22，两所述第一调平链轮22之间设有第一调平链条23，所述传感器支架14固定安装于前侧的所述第一调平链轮22上，该部分可看作是所述检测分禾器15的初级调平机构；与所述第一调平链轮22固定连接有调平链轴24，所述调平链轴24转动安装于所述割台2的后端，所述调平链轴24上安装有与所述第一调平链轮22相对设置的中间链轮25，所述机架1上安装有与所述中间链轮25配合使用的第二调平链轮26，所述中间链轮25与所述第二调平链轮26之间连接有第二调平链条27，该部分可看作是所述检测分禾器15的二级调平机构，与初级调平机构配合保证所述检测分禾器15一直保持于水平状态。
所述第二调平链轮26与所述机架1连接，与所述第二调平链条27、所述第一调平链轮22、第一调平链轮22和第一调平链条23配合，实现两级链条传动，带动所述传感器支架14通过类似于平行四边形调平的原理实现自动调平。即当所述割台2带动所述传感器支架14上升时，所述第二调平链条27和第一调平链条23的下半边拉紧，带动所述传感器支架14形成顺时针方向的转动，使其始终保持水平状态；当所述割台2带动所述传感器支架14下降时，所述第二调平链条27和第一调平链条23的上半边拉紧，带动所述传感器支架14实现逆时针方向的转动，也使其始终保持水平状态。
如图6、图7、图8、图9和图10所示，本发明还公开了该自动控制装置的控制方法，包括以下过程：
初始化
启动所述收获机控制器，并通过所述收获机控制器初始化拨禾轮的轴与所述割刀之间的距离H初始、割茬高度h初始，本实施例中拨禾轮的轴与所述割刀之间距离H的初始化值为120mm、割茬高度h的初始化值为1000mm。
在所述收获机控制器内设置拨禾轮速比a的计算公式：拨禾轮速比a＝拨禾轮线速度v线/收获机的行驶速度v行；在所述收获机控制器内设置拨禾轮速比a的取值方式，该取值方式包括固定取值a固和计算取值a算，所述固定取值a固的设定值为固定值，所述计算取值a算的计算公式为：
a算＝1.437+0.1119×cos(2.286×v行)+0.2659×sin(2.286×v行)
拨禾轮转速控制过程
S1-1、所述收获机控制器通过所述行驶速度传感器的检测，实时获取收获机的行进速度v行，并根据所述行进速度v行自动调用所述固定取值a固或所述计算取值a算。
S1-2、当所述行进速度v行＜0.34m/s时，所述收获机控制器自动调用所述固定取值a固，所述固定取值a固设定值的固定值N为1.75；当所述行进速度v行为0.34～1.9m/s时，所述收获机控制器自动调用所述计算取值a算。
S1-3、将S1-2步骤中已获知的所述行进速度v行、所述固定取值a固或所述计算取值a算分别代入拨禾轮速比a的公式中，通过计算获得所述拨禾轮线速度v线，并通过所述收获机控制器将该值自动换算为拨禾轮转速v转。
S1-4、计算拨禾轮转速目标值n目，计算公式为：
n目＝a固×(v行/π)或n目＝a算×(v行/π)。
S1-4、将计算获得的所述拨禾轮转速目标值n目和所述拨禾轮转速v转传送至控制拨禾轮转速的所述PID控制器中，利用所述PID控制器控制相应的液压件，实现拨禾轮转速的实时自动调整。
拨禾轮高度控制过程
S2-1、在所述收获机控制器内设置所述拨禾高度目标值H目的计算公式：
H目＝I-h+D/(2a)，公式中：拨禾高度H目为所述拨禾轮的轴与所述割刀之间的距离，I为小麦株高，h为收获机的割茬高度，D为拨禾轮的直径，a为拨禾轮的拨禾轮速比。
S2-2、在S2-1步骤的公式中，I、h为两个变量测量值，利用所述收获机控制器实时调整所述禾高检测调平装置，利用所述禾高检测调平装置控制所述禾高检测装置始终处于水平状态，使S2-1步骤公式中I-h的值始终为小麦植株顶端至所述割刀之间的距离，将检测的I-h值代入公式中，利用所述收获机控制器按照上述公式计算即获得所述拨禾高度的目标值H目。
S2-3、将计算获得的述拨禾高度的目标值H目和所述拨禾轮高度传感器的检测值传送至控制拨禾轮高度的所述PID控制器中，利用所述PID控制器控制所述拨禾轮升降油缸动作，实现拨禾轮高度的实时自动调整。
在拨禾轮高度控制过程中，I和h两个变量测量值的准确性是整个控制系统的重中之重，如果按照目前普遍使用的测量方法，即分别测量两个变量的值，会计入两次测量的误差，测量误差大，而且测量机构复杂，所以为提高测量的精度和简化整个控制系统，采用直接测量I-h的方法，测量的结果始终是所述割刀到小麦植株顶端的高度，即利用所述禾高检测装置直接检测的数据。
割台高度控制过程
S3-1、在所述收获机控制器内预设小麦株高的下限值。
S3-2、所述禾高检测装置将其检测值实时传送至所述收获机控制器，该检测值即为I-h。
S3-3、当所述禾高检测装置的检测值即I-h≥700mm，且持续时间大于等于2秒时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，控制所述割台进行下调高度Δh1，所述下调高度Δh1的计算公式为：Δh1＝I-h-700，使所述割台高度保持在550～700mm的范围内。
S3-4、当所述禾高检测装置的检测值即I-h＜550mm，且持续时间大于等于2秒时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，控制所述割台进行下调高度Δh2，所述下调高度Δh2为固定值，本实施例中所述下调高度Δh2的固定值50mm。
S3-5、调整所述下调高度Δh2值后，所述割台高度传感器检测所述割台的实际高度是否为最低值，是则调整过程结束，否则返回至步骤S3-4。
S3-6、当所述禾高检测装置的检测值即I-h小于等于小麦株高的下限值时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，使所述割台自动回落到最低值。
当I-h≥700mm时，割倒的作物会搭在所述搅龙上方，导致喂入不顺畅，在过桥喂入口堆积的作物会被拨禾轮反带出去或者掉落地面，最终造成收获损失。因此，控制所述割台高度随I-h变化而自动调整，使得I-h的高度处于550～700mm之间，当小麦过矮时将割台自动落到最低位置。
结合图5所示，本实施例还包括禾高检测装置的检测控制过程
S4-1、各所述干簧管分别并联于所述供电电源上，各所述干簧管的输入端还分别串联有分压电阻，在所述干簧管的另一端形成检测电压Vo。
所述检测触须自然状态下从对应的所述水平检测槽内伸出，在收获机的行走过程中与小麦秸秆触碰，在小麦秸秆的阻力下所述检测触须带动所述条形磁铁转动，所述条形磁铁朝向对应的所述干簧管转动靠近，当所述检测触须的转动角度达到α时，与其对应的所述干簧管导通，产生检测电压Vo并传送至所述收获机控制器，例如所述检测触须的转动角度α设定为15°。
S4-2、所述收获机控制器根据不同的检测电压Vo预标定有对应高度，即检测值I-h。
本步骤通过内部的分压电路，使不同的所述干簧管导通就能输出不同的电压值，所述收获机控制器内标定有不同电压值对应的高度，就实现了实时测量I-h值的功能。所述禾高检测装置利用5V电源线和地线连接至所述收获机控制器的模拟量输出端和模拟地端，且其输出直接至所述收获机控制器的模拟量输入，实现监测数据的传输。
本发明通过实时采集拨禾轮转速、行驶速度、割台高度、拨禾轮高度、小麦株高等信息，利用收获机控制器的计算功能，使割台根据不同工况，达到综合控制拨禾轮转速、拨禾轮高度、割台高度三个要素，即收获过程中检测行驶速度，计算拨禾轮线速度与行驶速度的比值，进一步计算拨禾轮的转速，通过收获机控制器控制液压件，实现拨禾轮转速自动调整；收获过程中测量秸秆的高度和行驶速度，计算拨禾轮的高度，通过收获机控制器控制液压件，实现拨禾轮高度随着行驶速度和小麦株高自动调整；收获过程中测量秸秆的高度，计算割台的高度，通过收获机控制器控制液压件，实现割台高度随着小麦株高自动调整，最终达到了降低割台损失的效果。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置，与收获机的机架、割台、割刀、绞龙、拨禾轮、拨禾轮支架、拨禾轮升降油缸和拨禾轮驱动马达配合使用，包括安装于收获机上的行驶速度传感器、安装于所述割台上的割台高度传感器、安装于所述拨禾轮支架上的拨禾轮高度传感器、安装于所述拨禾轮驱动马达动力输出轴侧部的拨禾轮转速传感器，其特征在于：还包括在所述割台侧部设置的传感器支架，所述传感器支架一端延伸至所述割台的前方且固定连接有禾高检测装置，所述传感器支架的另一端向所述绞龙延伸设置，所述传感器支架与所述割台之间连接有禾高检测调平装置，所述行驶速度传感器、所述割台高度传感器、所述拨禾轮高度传感器、所述拨禾轮转速传感器、所述禾高检测装置和所述禾高检测调平装置分别连接至设于收获机驾驶室内的收获机控制器，所述收获机控制器信号连接有至少两个PID控制器。
2.如权利要求1所述的小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置，其特征在于：所述禾高检测装置包括仿锤形结构的检测分禾器，所述检测分禾器内安装有禾高检测立轴，所述禾高检测立轴上自上而下依次布置安装有相对设置的检测触须，相对设置的所述检测触须分别向两侧呈分离状态延伸设置，各所述检测触须与所述禾高检测立轴之间设有触须回位扭簧，所述检测触须上固定安装有条形磁铁，与所述条形磁铁对应设有与供电电源连接的干簧管，贯穿所述检测分禾器相对布置有水平检测槽，所述检测触须与所述水平检测槽一一贯穿对应设置。
3.如权利要求2所述的小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置，其特征在于：所述禾高检测调平装置包括两个在所述割台侧部前后相对布置安装的第一调平链轮，两所述第一调平链轮之间设有第一调平链条，所述传感器支架固定安装于前侧的所述第一调平链轮上。
4.如权利要求3所述的小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置，其特征在于：与所述第一调平链轮固定连接有调平链轴，所述调平链轴转动安装于所述割台的后端，所述调平链轴上安装有与所述第一调平链轮相对设置的中间链轮，所述机架上安装有与所述中间链轮配合使用的第二调平链轮，所述中间链轮与所述第二调平链轮之间连接有第二调平链条。
5.如权利要求3所述的小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置的控制方法，其特征在于：包括以下过程，
初始化
启动所述收获机控制器，并通过所述收获机控制器初始化拨禾轮的轴与所述割刀之间的距离H初始、割茬高度h初始；
在所述收获机控制器内设置拨禾轮速比a的计算公式：
拨禾轮速比a＝拨禾轮线速度v线/收获机的行驶速度v行；
在所述收获机控制器内设置拨禾轮速比a的取值方式，该取值方式包括固定取值a固和计算取值a算，所述固定取值a固的设定值为固定值，所述计算取值a算的计算公式为：
a算＝1.437+0.1119×cos(2.286×v行)+0.2659×sin(2.286×v行)
拨禾轮转速控制过程
S1-1、所述收获机控制器通过所述行驶速度传感器的检测，实时获取收获机的行进速度v行，并根据所述行进速度v行自动调用所述固定取值a固或所述计算取值a算；
S1-2、当所述行进速度v行＜0.34m/s时，所述收获机控制器自动调用所述固定取值a固；
当所述行进速度v行为0.34～1.9m/s时，所述收获机控制器自动调用所述计算取值a算；
S1-3、将S1-2步骤中已获知的所述行进速度v行、所述固定取值a固或所述计算取值a算分别代入拨禾轮速比a的公式中，通过计算获得所述拨禾轮线速度v线，并通过所述收获机控制器将该值自动换算为拨禾轮转速v转；
S1-4、计算拨禾轮转速目标值n目，计算公式为：
n目＝a固×(v行/π)或n目＝a算×(v行/π)；
S1-4、将计算获得的所述拨禾轮转速目标值n目和所述拨禾轮转速v转传送至控制拨禾轮转速的所述PID控制器中，利用所述PID控制器控制相应的液压件，实现拨禾轮转速的自动调整；
拨禾轮高度控制过程
S2-1、在所述收获机控制器内设置所述拨禾高度目标值H目的计算公式：
H目＝I-h+D/(2a)，公式中：拨禾高度H目为所述拨禾轮的轴与所述割刀之间的距离，I为小麦株高，h为收获机的割茬高度，D为拨禾轮的直径，a为拨禾轮的拨禾轮速比；
S2-2、在S2-1步骤的公式中，I、h为两个变量测量值，利用所述收获机控制器实时调整所述禾高检测调平装置，利用所述禾高检测调平装置控制所述禾高检测装置始终处于水平状态，使S2-1步骤公式中I-h的值始终为小麦植株顶端至所述割刀之间的距离，将检测的I-h值代入公式中，利用所述收获机控制器按照上述公式计算即获得所述拨禾高度的目标值H目；
S2-3、将计算获得的述拨禾高度的目标值H目和所述拨禾轮高度传感器的检测值传送至控制拨禾轮高度的所述PID控制器中，利用所述PID控制器控制所述拨禾轮升降油缸动作，实现拨禾轮高度的自动调整；
割台高度控制过程
S3-1、在所述收获机控制器内预设小麦株高的下限值；
S3-2、所述禾高检测装置将其检测值实时传送至所述收获机控制器，该检测值即为I-h；
S3-3、当所述禾高检测装置的检测值即I-h≥700mm，且持续时间大于等于2秒时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，控制所述割台进行下调高度Δh1，所述下调高度Δh1的计算公式为：Δh1＝I-h-700，使所述割台高度保持在550～700mm的范围内；
S3-4、当所述禾高检测装置的检测值即I-h＜550mm，且持续时间大于等于2秒时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，控制所述割台进行下调高度Δh2，所述下调高度Δh2为固定值；
S3-5、调整所述下调高度Δh2值后，所述割台高度传感器检测所述割台的实际高度是否为最低值，是则调整过程结束，否则返回至步骤S3-4；
S3-6、当所述禾高检测装置的检测值即I-h小于等于小麦株高的下限值时，所述收获机控制器驱动与所述割台连接的液压件，使所述割台自动回落到最低值。
6.如权利要求5所述的小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置的控制方法，其特征在于：还包括，
禾高检测装置的检测控制过程
S4-1、各所述干簧管分别并联于所述供电电源上，各所述干簧管的输入端还分别串联有分压电阻，在所述干簧管的另一端形成检测电压Vo；
所述检测触须自然状态下从对应的所述水平检测槽内伸出，在收获机的行走过程中与小麦秸秆触碰，在小麦秸秆的阻力下所述检测触须带动所述条形磁铁转动，所述条形磁铁朝向对应的所述干簧管转动靠近，当所述检测触须的转动角度达到α时，与其对应的所述干簧管导通，产生检测电压Vo并传送至所述收获机控制器；
S4-2、所述收获机控制器根据不同的检测电压Vo预标定有对应高度，即检测值I-h。
7.如权利要求6所述的小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置的控制方法，其特征在于：所述检测触须的转动角度α设定为15°。
8.如权利要求5所述的小麦收获机用降低割台损失的自动控制装置的控制方法，其特征在于：拨禾轮的轴与所述割刀之间距离H的初始化值为120mm、割茬高度h的初始化值为1000mm；所述固定取值a固设定值的固定值N为1.75；所述下调高度Δh2的固定值50mm。
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