CN117465780B - 打包采棉机的棉包重量主动控制方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法、系统、设备及介质，涉及机械智能控制系统技术领域，包括：根据测绘得到的打包机构参数计算出可变段打包带总长度，由此得到摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸；通过结合棉包尺寸，对棉包进行受力分析，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系；设定棉包重量和尺寸，并根据棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系得到打包带支持力和辊子支持力的目标值；根据打包带支持力和辊子支持力的目标值、测量值以及摇臂转角，对摇臂运动进行反馈控制，以使得棉包重量和尺寸满足设定值。实现主动控制棉包的重量和尺寸，确保每个棉包的重量基本一致并省去称重过程。
Description
技术领域
本发明涉及机械智能控制系统技术领域，特别是涉及一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法、系统、设备及介质。
背景技术
通过打包采棉机可以实现对棉包质量和尺寸的主动控制，使得打出的棉包均匀一致，省去后续称重过程。在现有技术中，有研究通过对采棉打包一体机的托棉架处于水平状态时进行受力分析得出自动称重算法，通过检测油缸的油压进行棉包称重，不会受到车辆行驶状态的影响，实现对已经打好的需要排出的棉包进行称重；但是在打包过程中棉包的重量不能在线主动控制，也不能使棉包为预设的重量。
有研究利用角度传感器和压力传感器来实现棉包尺寸和重量的均匀一致，但是不能得到棉包的具体重量信息，后续还需要对棉包进行称重。
有研究通过棉包密度的压力传感器和棉包尺寸的角度传感器，自动判断棉包是否压实符合棉包密度要求、棉包尺寸是否符合要求、是否继续进行打包以及是否对棉包进行卸棉，实现打包的棉包尺寸以及棉包密度的控制；但是由于棉包不是标准的圆柱形，没有建立棉包密度与重量的具体关系，后续也需要对棉包进行称重才能知道棉包的实际重量。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法、系统、设备及介质，主动控制棉包的重量和尺寸，确保每个棉包的重量基本一致并省去称重过程。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法，包括：
根据测绘得到的打包机构参数计算出可变段打包带总长度，由此得到摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸；
通过结合棉包尺寸，对棉包进行受力分析，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系；
设定棉包重量和尺寸，并根据棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系得到打包带支持力和辊子支持力的目标值；
根据打包带支持力和辊子支持力的目标值、测量值以及摇臂转角，对摇臂运动进行反馈控制，以使得棉包重量和尺寸满足设定值。
作为可选择的实施方式，确定摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸的过程包括：
通过测绘得到的打包机构参数计算初始状态下的可变段打包带总长度，在摇臂转过任意转角时，可变段打包带总长度不变，由此确定中间状态下的可变段打包带总长度；
摇臂转过任意转角时，确定棉包与打包带的接触切点，以及与棉包接触的辊子和打包带的接触切点；
根据各切点在各自所在圆上的切线方程，以及中间状态下的可变段打包带总长度，计算棉包尺寸，包括圆心坐标、半径、棉包与打包带的接触切点坐标以及打包带与辊子的接触切点坐标。
作为可选择的实施方式，初始状态下的可变化段打包带总长度为：
；
其中，为驱动辊半径，/>为张紧辊半径，/>为压辊件半径，/>为打包带与各辊子接触切点的坐标。
作为可选择的实施方式，中间状态下的可变段打包带总长度为：
；
其中，为半径，/>、/>为棉包与打包带的接触切点坐标，/>、/>、/>、/>为打包带与辊子的接触切点坐标。
作为可选择的实施方式，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系的过程包括：在已知棉包半径、圆心和各接触切点坐标的基础上，对棉包进行受力分析，打包带支持力的方向为过棉包与辊子的接触切点和棉包与打包带的接触切点的圆弧中点并指向棉包圆心，辊子支持力的方向沿着辊子与棉包中心连线并指向棉包圆心，求得打包带支持力与竖直方向的夹角，以及辊子支持力与水平方向的夹角，由此得出棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系。
作为可选择的实施方式，棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系为：
；
其中，表示棉包重量系数；/>为棉包质量；/>为棉包与打包带间的摩檫系数；/>为下侧打包带对棉包的支持力，/>为上侧打包带对棉包的支持力，/>和/>分别为/>和与竖直方向的夹角；/>和/>分别为驱动辊和张紧辊对棉包的支持力，/>和/>分别为/>和/>与水平方向的夹角。
作为可选择的实施方式，通过在打包带上布置两个压力传感器，两个压力传感器交替测量，分别测量和/>的值，且/>和/>的值相等，在对棉包有支持力的辊子上设压力传感器，用于分别测量/>和/>的值。
第二方面，本发明提供一种打包采棉机的棉包重量主动控制系统，包括：
第一分析模块，被配置为根据测绘得到的打包机构参数计算出可变段打包带总长度，由此得到摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸；
第二分析模块，被配置为通过结合棉包尺寸，对棉包进行受力分析，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系；
目标设定模块，被配置为设定棉包重量和尺寸，并根据棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系得到打包带支持力和辊子支持力的目标值；
主动控制模块，被配置为根据打包带支持力和辊子支持力的目标值、测量值以及摇臂转角，对摇臂运动进行反馈控制，以使得棉包重量和尺寸满足设定值。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法、系统、设备及介质，通过对打包机构的打包机理进行分析和角度传感器获得摇臂转角，得出摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸；对棉包进行受力分析，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系，由此可通过布置在打包带和辊子上的压力传感器检测出支持力，再进一步获得棉包重量；通过设定棉包的重量和尺寸，以压力传感器的测量值作为摇臂运动的反馈，直至压力传感器的测量值满足设定值，从而保证棉包的重量和尺寸基本一致，能够省去称重过程，实现棉包重量和尺寸的主动控制，解决现有技术中虽然能控制棉包尺寸和重量的均匀一致，但是不能得到该重量，后续还需要称重，也不能在打包过程中对棉包重量进行实时控制的问题。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的打包采棉机的棉包重量主动控制方法流程图；
图2为本发明实施例1提供的打包机构结构简图；
图3为本发明实施例1提供的初始状态打包机构模型图；
图4为本发明实施例1提供的中间状态打包机构模型图；
图5为本发明实施例1提供的平移前棉包受力分析图；
图6为本发明实施例1提供的平移后棉包受力分析图；
图7为本发明实施例1提供的传感器安装位置示意图；
其中，1、输棉皮带组件，2、摇臂，3、打包带，4、前打包仓，5、后打包仓，6、第一压力传感器，7、第二压力传感器，8、第一光电开关，9、第二光电开关。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“包含”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提出一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法，如图1所示，包括：
根据测绘得到的打包机构参数计算出可变段打包带总长度，由此得到摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸；
通过结合棉包尺寸，对棉包进行受力分析，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系；
设定棉包重量和尺寸，并根据棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系得到打包带支持力和辊子支持力的目标值；
根据打包带支持力和辊子支持力的目标值、测量值以及摇臂转角，对摇臂运动进行反馈控制，以使得棉包重量和尺寸满足设定值。
本实施例提出的用于打包采棉机实现棉包重量在线主动控制的方法，可以确保每个棉包的重量基本一致并达到设定的棉包重量，能够省去称重过程，解决现有技术中虽然能控制棉包尺寸和重量的均匀一致，但是不能得到该重量，后续还需要称重，也不能在打包过程中对棉包重量进行实时控制的问题。
由于籽棉为黏弹性材料，打包带为弹性材料，在整个打包过程中的相互作用比较复杂，想要直接通过机理分析复现其打包过程比较困难，故有必要进行简化处理。在进行机理分析前，本实施例做出以下假设：
（1）棉包为标准的圆柱形。在实际打包过程中，由于受力不均可能会导致棉包出现不圆的情况，但棉包在打包带的带动下不停转动，棉包不圆带来的影响较小，故为了方便分析计算，可近似认为棉包为标准的圆柱形。
（2）棉包的质量分布均匀。当棉包有一定的压实密度时，不断的滚动能使得各部分的组分基本一致，可以将其视为质量均匀分布的物体，在后续受力分析计算中便能更易于求解；且最终得到的重量基本一致的棉包其尺寸也基本一致。
以上假设应用于下述的具体分析过程，下面对本实施例方法进行详细阐述。
S1、对如图2所示的打包采棉机的打包机构的参数进行测绘，其中，A为驱动辊，均为张紧辊，/>均为压辊件，具体地：
如图3所示，在初始状态下，以摇臂2的旋转中心为坐标原点O，水平方向为X轴，垂直于X轴方向为Y轴，其正方向已在图3中用箭头标出；驱动辊A的旋转中心坐标为，半径为/>；各张紧辊/>的旋转中心坐标分别为/>、/>、、/>、/>、/>、/>和/>，半径为/>；摇臂2上的各压辊件/>，在初始状态下，/>、/>、/>、/>线段的长度分别为/>、/>、/>、/>，与X轴的夹角分别为/>、/>、/>、/>，处于第四象限为负锐角，各压辊件的旋转中心坐标分别为/>、/>、和/>，半径为/>；上述参数可通过对打包采棉机的打包机构进行测绘得到，均为已知参数。
S2、计算初始状态下可变段打包带的总长度；
根据打包机构的工作原理可知，驱动辊、张紧辊/>位置固定不动，压辊件随摇臂一同做定轴转动，但各点相对位置保持不变，由于在定轴转动的驱动辊/>和各张紧辊/>处缠绕的打包带3的长度不发生变化，故只考虑发生变化的长度段，各辊子与打包带的接触切点分别为/>，则初始状态下可变段打包带的总长度表示为：
（1）；
进一步的，需要计算出弧长、/>、/>、/>、/>、/>、/>、/>、/>以及直线段/>、/>、/>、/>、/>、/>的长度。
以弧长为例，需要分别求出/>、/>的坐标；求/>坐标时，根据缠绕在驱动辊与张紧辊/>上的打包带为驱动辊/>与张紧辊/>的公共切线求得，设/>，在张紧辊/>处的切点设为/>，此时驱动辊/>与张紧辊/>的方程分别为：；/>。
切点和/>分别在两个辊子的圆周上，故有：
（2）；
（3）；
对于驱动辊圆周上的切点/>，其切线方程为：
；
由于切点也在该切线上，则有：
（4）；
同理，对于张紧辊圆周上的切点/>，其切线方程为：
；
且切点在该切线上，则有：
（5）；
通过式（2）-式（5）可以求出，但是两不相交圆的公共切线共有四条，求出来会有四组解，所有需要根据实际的位置情况确定其中一组解；如，两个切点的纵坐标都低于其圆心坐标，也就是最终的/>，求解两个相离圆公共切线和切点的方法不唯一，这里只是具体介绍了其中一种。
求时，根据缠绕在驱动辊/>与压辊件/>圆周上的打包带为两个辊子的公共切线求得，则利用与上述同样的方法求出/>、/>，由此得到：
（6）；
打包带在其他辊子处的接触切点坐标和弧长也采用同样的方法求得，则依次有：
（7）；
（8）；
（9）；
（10）；
（11）；
（12）；
（13）；
（14）；
其他直线段的长度在求得各切点坐标后也得出：
（15）；
（16）；
（17）；
（18）；
（19）；
（20）；
则在初始状态下可变化段打包带的总长度为：
（21）；
其中，表示驱动辊半径，/>表示张紧辊半径，/>表示压辊件半径，/>表示打包带与各辊子接触切点的坐标。
S3、通过摇臂的转角计算任意中间位置棉包的尺寸；
当摇臂逆时针转过角时，如图4所示，籽棉从输棉皮带组件1进入，打包带3将圆柱形棉包包裹，由于重力作用棉包会同时与驱动辊A和张紧辊/>外切，且在压辊件/>和/>处分别有一段切线与圆柱形棉包相切，且切点分别为Q、P；打包带在各辊子处的接触切点和圆弧长度同理根据步骤S2的方法求出；此时，压辊件的坐标分别为：；/>；；/>。
此时，可变段打包带的总长度表示为：
（22）；
式中，棉包的圆心坐标未知，半径为/>未知，棉包与打包带的接触切点坐标/>、/>未知，打包带与辊子的接触切点坐标/>、、/>、/>待求，故共有15个未知数，需要联立15个方程进行求解。
圆柱形棉包的方程表示为：
（23）；
由于棉包同时外切于驱动辊和张紧辊/>，故棉包圆心T到驱动辊/>和张紧辊/>的距离分别减去对应半径的长度相等，为棉包的半径，即为：
（24）；
切点P、Q都在圆上，则有：
（25）；
（26）；
切点P、Q在棉包所在圆上的切线方程分别为：
；
；
由于、/>分别处于过P、Q点的切线上，则有：
（27）；
（28）；
点、/>在各辊子所在圆上的切线方程分别为：
；
；
点P、Q分别处于过、/>的切线上，则有：
（29）；
（30）；
且、/>、/>、/>分别处于/>、/>、/>、/>辊子的圆上，则有：
（31）；
（32）；
（33）；
（34）；
且和/>也处于棉包的圆周上，则有：
（35）；
（36）；
在初始状态下和中间状态下可变段打包带的总长度不变，即为：
（37）；
其中， 、/>分别表示棉包与打包带的接触切点。
联立式（23）-式（37），便可分别求出圆心坐标，半径/>，各切点坐标、/>，以及/>、/>、/>、，即摇臂转角为/>时计算得出棉包的相关尺寸信息。
S4、对棉包进行受力分析，得出棉包重量与打包带支持力的关系表达式；
如图5-图6所示，对棉包进行受力分析，打包带支持力和/>的方向分别过圆弧/>和/>的中点并指向棉包圆心，与竖直方向的夹角分别为/>和/>，其中/>表示前打包仓4的上侧打包带对棉包的支持力，/>表示后打包仓5的下侧打包带对棉包的支持力；/>和/>分别表示驱动辊/>和张紧辊/>对棉包的支持力，其方向沿着辊子与棉包中心连线并指向棉包圆心，与水平方向的夹角分别为/>和/>。
由于和/>提供的是对棉包的压缩力，对于一个质量均匀分布的物体，各处的压缩力是相同的，故有：
（38）；
通过上述对打包机理的分析，可以知道，在棉包半径为的情况下，棉包圆心和各切点/>、P、Q、/>的坐标，则可分别求得/>、/>、/>和/>，可视为已知量。
根据受力分析，在瞬时可认为受力平衡，即匀速转动，分别将力分解在x轴和y轴方向，有：
（39）；
正常打包时，需要保证棉包和打包带同步转动，即摩擦为静摩擦，此时有：，为了方便计算，可取临界条件/>，且有：
（40）；
式中，为棉包与打包带间摩檫力；/>为棉包与打包带间摩檫系数。
将式（40）带入式（39）得：
（41）；
进一步整理得：
（42）；
（43）；
通过多次实验得到棉包重量系数，利用棉包重量系数对棉包重量计算公式进行修正，得到的修正后的棉包重量为：
（44）；/>
其中，表示棉包重量系数。
S5、通过分别在A和C3上安装第一光电开关8，在B8和C4上安装第二光电开关9，在打包带上布置第一压力传感器6和第二压力传感器7，这两个压力传感器用于测量和/>的值，如图7所示，其中A和C3上的第一光电开关8与第一压力传感器6成一个测量子系统，B8和C4上的第二光电开关9与第二压力传感器7成一个测量子系统，再将两个测量子系统一同接入到总测量系统中；
在打包的过程中，打包带不断循环滚动，第一压力传感器6会先后经过A和C3上的第一光电开关8，分别作为第一压力传感器6开始采样和结束采样的信号，并从采集的一组数据中挑选一个最大值作为和/>的测量值（两者数值相等，见式（38））；同理，第二压力传感器7会先后经过B8和C4上的第二光电开关9，并采样测量出/>和/>的值，且两个压力传感器的采样时间差较小，分别作为第一压力传感器6开始采样和结束采样的信号，并从采集的一组数据中挑选一个最大值作为/>和/>的测量值，第一压力传感器6和第二压力传感器7的测量值交替参与计算，这样可以缩小测量的时间间隔；
再利用布置在驱动辊A和张紧辊B8上的两个压力传感器分别测定出和/>，这两个传感器也接入总测量系统中，带入式（44）可得到棉包重量。
其中，布置第一压力传感器6和第二压力传感器7的目的是，若只布置1个的话，打包带循环一周才会测量一次，时间间隔太大，则两个压力传感器交替进行测量，大大缩小测量的时间间隔。
S6、通过控制系统设定棉包的重量和尺寸后，利用程序自动计算出打包带支持力和/>的值以及支持力/>和/>的值，将四个支持力测量值作为摇臂旋转运动的反馈，直至4个压力传感器测量值与计算出的值基本保持一致，从而保证棉包的重量基本一致且满足设定值，同时在棉包重量满足设定值后，停止输棉皮带组件1，防止新的籽棉进入当前棉包，控制棉包尺寸一致，棉包重量基本保持不变，实现棉包重量和尺寸的主动控制。
具体地，四个支持力的计算过程如下：
根据图6的受力分析，可以得到棉包的转矩T为：
（45）；
棉包的转矩T、转动惯量J和角加速度的关系为：
（46）；
对于圆柱形物体，转动惯量为：
（47）；
角加速度为：
（48）；
式中，为棉包的角速度，t为时间，当时间间隔/>较小时上述等式可成立。
假设在时间间隔内，棉包的半径从/>增加到/>，式（48）表示为：/>
（49）；
式中，为棉包的圆周速度，也是打包带运行的速度，为已知量；
联立式（45）-式（49），可以得到：
（50）；
式中，为人为设置的时间间隔，视为已知量；并且通过机理分析可以求得R和/>的值，故式（50）只有/>和/>两个未知数。
最后再联立式（38）、式（42）和式（50），在棉包质量为设定值时，四个方程四个未知数，便可以分别计算出、/>、/>、/>的数值。
实施例2
本实施例提供一种打包采棉机的棉包重量主动控制系统，包括：
第一分析模块，被配置为根据测绘得到的打包机构参数计算出可变段打包带总长度，由此得到摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸；
第二分析模块，被配置为通过结合棉包尺寸，对棉包进行受力分析，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系；
目标设定模块，被配置为设定棉包重量和尺寸，并根据棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系得到打包带支持力和辊子支持力的目标值；
主动控制模块，被配置为根据打包带支持力和辊子支持力的目标值、测量值以及摇臂转角，对摇臂运动进行反馈控制，以使得棉包重量和尺寸满足设定值。
此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1中所述的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1中所述的方法。
实施例1中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法，其特征在于，包括：
根据测绘得到的打包机构参数计算出可变段打包带总长度，由此得到摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸；
通过结合棉包尺寸，对棉包进行受力分析，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系；
设定棉包重量和尺寸，并根据棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系得到打包带支持力和辊子支持力的目标值；
根据打包带支持力和辊子支持力的目标值、测量值以及摇臂转角，对摇臂运动进行反馈控制，以使得棉包重量和尺寸满足设定值；
初始状态下的可变化段打包带总长度为：
其中，为驱动辊半径，/>为张紧辊半径，/>为压辊件半径，/>为打包带与各辊子接触切点的坐标，驱动辊 A、张紧辊 B1-B8位置固定不动，压辊件 C1-C4 随摇臂一同做定轴转动，但各点相对位置保持不变；
中间状态下的可变段打包带总长度为：
其中，为半径，/>、/>为棉包与打包带的接触切点坐标，/>、、/>、/>为打包带与辊子的接触切点坐标，当摇臂逆时针转过/>角时，籽棉从输棉皮带组件1进入，打包带3将圆柱形棉包包裹，由于重力作用棉包会同时与驱动辊A和张紧辊/>外切，且在压辊件/>和/>处分别有一段切线与圆柱形棉包相切；
棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系为：
；
其中，表示棉包重量系数；/>为棉包质量；/>为棉包与打包带间的摩檫系数；/>为下侧打包带对棉包的支持力，/>为上侧打包带对棉包的支持力，/>和/>分别为/>和/>与竖直方向的夹角；/>和/>分别为驱动辊和张紧辊对棉包的支持力，/>和/>分别为和/>与水平方向的夹角。
2.如权利要求1所述的一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法，其特征在于，确定摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸的过程包括：
通过测绘得到的打包机构参数计算初始状态下的可变段打包带总长度，在摇臂转过任意转角时，可变段打包带总长度不变，由此确定中间状态下的可变段打包带总长度；
摇臂转过任意转角时，确定棉包与打包带的接触切点，以及与棉包接触的辊子和打包带的接触切点；
根据各切点在各自所在圆上的切线方程，以及中间状态下的可变段打包带总长度，计算棉包尺寸，包括圆心坐标、半径、棉包与打包带的接触切点坐标以及打包带与辊子的接触切点坐标。
3.如权利要求1所述的一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法，其特征在于，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系的过程包括：在已知棉包半径、圆心和各接触切点坐标的基础上，对棉包进行受力分析，打包带支持力的方向为过棉包与辊子的接触切点和棉包与打包带的接触切点的圆弧中点并指向棉包圆心，辊子支持力的方向沿着辊子与棉包中心连线并指向棉包圆心，求得打包带支持力与竖直方向的夹角，以及辊子支持力与水平方向的夹角，由此得出棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系。
4.如权利要求1所述的一种打包采棉机的棉包重量主动控制方法，其特征在于，通过在打包带上布置两个压力传感器，两个压力传感器交替测量，分别测量和/>的值，且和/>的值相等，在对棉包有支持力的辊子上设压力传感器，用于分别测量/>和/>的值。
5.一种打包采棉机的棉包重量主动控制系统，其特征在于，包括：
第一分析模块，被配置为根据测绘得到的打包机构参数计算出可变段打包带总长度，由此得到摇臂在任意转角位置时的棉包尺寸；
第二分析模块，被配置为通过结合棉包尺寸，对棉包进行受力分析，确定棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系；
目标设定模块，被配置为设定棉包重量和尺寸，并根据棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系得到打包带支持力和辊子支持力的目标值；
主动控制模块，被配置为根据打包带支持力和辊子支持力的目标值、测量值以及摇臂转角，对摇臂运动进行反馈控制，以使得棉包重量和尺寸满足设定值；
初始状态下的可变化段打包带总长度为：
其中，为驱动辊半径，/>为张紧辊半径，/>为压辊件半径，/>为打包带与各辊子接触切点的坐标，驱动辊 A、张紧辊 B1-B8位置固定不动，压辊件 C1-C4 随摇臂一同做定轴转动，但各点相对位置保持不变；
中间状态下的可变段打包带总长度为：
其中，为半径，/>、/>为棉包与打包带的接触切点坐标，/>、、/>、/>为打包带与辊子的接触切点坐标，当摇臂逆时针转过/>角时，籽棉从输棉皮带组件1进入，打包带3将圆柱形棉包包裹，由于重力作用棉包会同时与驱动辊A和张紧辊/>外切，且在压辊件/>和/>处分别有一段切线与圆柱形棉包相切；
棉包重量与打包带支持力和辊子支持力的关系为：
；
其中，表示棉包重量系数；/>为棉包质量；/>为棉包与打包带间的摩檫系数；/>为下侧打包带对棉包的支持力，/>为上侧打包带对棉包的支持力，/>和/>分别为/>和/>与竖直方向的夹角；/>和/>分别为驱动辊和张紧辊对棉包的支持力，/>和/>分别为和/>与水平方向的夹角。
6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-4任一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-4任一项所述的方法。
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