高速插秧机液压自动调平系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高速插秧机液压自动调平系统及其工作方法，属于农机控制领域。高速插秧机液压自动调平系统包括检测装置、控制器、调平执行机构和动力系统，检测装置能够实时检测高速插秧机插植部机具相对于水平面的倾角数据，并且能够迅速将获得的倾角数据发送给所述控制器；控制器能够实时接收所述检测装置采集到的倾角数据，对所述倾角数据进行程序算法处理，判断是否需要对高速插秧机插植部机具进行调平，如果需要调平，则对所述调平执行机构发送调整数据指令，控制所述调平执行机构达到水平状态，从而实现调平功能；动力系统用于为调平执行机构提供动力源。本发明专利技术能够在插秧机高速运转状况下，及时调节插植部机具平衡，使插秧深度一致。

【技术实现步骤摘要】
高速插秧机液压自动调平系统及其工作方法
本专利技术涉及农机控制领域，特别是指一种高速插秧机液压自动调平系统及其工作方法。
技术介绍
水稻在众多粮食作物生产中，所要求的技术性最高、季节性最强。插秧机是代替人工插秧而进行水稻种植的农业机具，其不仅可以大大的减少农民的劳动用工量，而且可以有效的提高水稻的产量。因此，水稻机械化种植是我国未来水稻生产发展的方向。在水稻种植技术中，秧苗的栽插深度对插秧机有很高的要求，直接决定着秧苗的成活率及分蘖效果。虽然目前步进式和独轮乘坐式插秧机占据着插秧机生产的主要市场，但从插秧机机型上来看，高速乘坐式插秧机将会逐步取代步进式插秧机和独轮乘坐式插秧机。液压自动调平系统是高速插秧机插植部的升降装置，它可以有效的控制秧苗的入土深度、提高秧苗存活率，是影响插秧机工作性能的重要环节。如专利号为CN201220608475的一种插秧机仿形平衡调节机构中所述，通过浮板与地面接触，根据浮板与地面接触的压力变化来控制升降调节组件和左右摆动调节组件达到自由升降和左右调节位置的效果，解决了现有技术下插秧机的插秧深度不一的问题。但传感器杆两端使用弹簧连接，测量精度不高，对于插秧机高速运转状况下，不能及时调节插秧机具平衡，导致局部插秧深度不一。又如专利号为CN201210249182的一种插秧机的前后方向的平衡系统中所述，中央浮船的前端与一个拉动机构相连，拉动机构由感知拉索和与中央浮船直接相连的刚性拉动机构构成。该设计在对插植深度进行检测的时候，由于刚性拉动机构本身具有动作虚位，导致监测精度和灵敏度不佳，同样对于插秧机高速运转状况下，不能及时调节插秧机具平衡，导致局部插秧深度不一。
技术实现思路
本专利技术提供一种高速插秧机液压自动调平系统及其工作方法，其能够在插秧机高速运转状况下，及时调节插植部机具平衡，使插秧深度一致。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种高速插秧机液压自动调平系统，包括检测装置、控制器、调平执行机构和动力系统，其中：所述检测装置能够实时检测高速插秧机插植部机具相对于水平面的倾角数据，并且能够迅速将获得的倾角数据发送给所述控制器；所述控制器能够实时接收所述检测装置采集到的倾角数据，对所述倾角数据进行程序算法处理，判断是否需要对高速插秧机插植部机具进行调平，如果需要调平，则对所述调平执行机构发送调整数据指令，控制所述调平执行机构达到水平状态，从而实现调平功能；所述动力系统用于为所述调平执行机构提供动力源。进一步的，所述调平执行机构包括第一提升臂、第二提升臂、第一液压油缸、第二液压油缸、第一提升杆、第二提升杆、第一下拉杆、第二下拉杆和上拉杆，其中：所述第一提升臂和第二提升臂并排设置，其一端均铰接在高速插秧机安装板的上部，另一端分别与所述第一提升杆和第二提升杆的一端铰接连接，所述第一提升杆和第二提升杆的另一端分别铰接在所述第一下拉杆和第二下拉杆的中部，所述第一下拉杆和第二下拉杆的一端均铰接在高速插秧机安装板的下部，另一端均铰接在高速插秧机的插植部上；所述第一液压油缸和第二液压油缸的一端均铰接在高速插秧机安装板的中下部，另一端分别铰接在所述第一提升臂和第二提升臂的中部，所述上拉杆的一端铰接在高速插秧机安装板的中上部，另一端与高速插秧机的秧苗滑盘采用轴套连接。进一步的，所述第一下拉杆和第二下拉杆的中部分别设置有用于初始安装调节的第一长圆孔和第二长圆孔，所述第一提升杆和第二提升杆的末端分别铰接在所述第一长圆孔和第二长圆孔处。进一步的，所述检测装置为倾角传感器，所述倾角传感器为一对，且分别设置在所述第一提升臂和第二提升臂的顶端，所述控制器为单片机。进一步的，所述动力系统依次包括液压油箱、齿轮泵、三位四通M型电磁换向阀和双作用单杆活塞缸，其中：所述齿轮泵的进油口与所述液压油箱之间设置有过滤器，所述齿轮泵的出油口与所述液压油箱之间设置有溢流阀；所述齿轮泵的出油口经所述三位四通M型电磁换向阀连接用于驱动所述第一液压油缸和第二液压油缸的双作用单杆活塞缸。另一方面，本专利技术还提供一种上述的高速插秧机液压自动调平系统的工作方法，包括：步骤1：系统程序进行初始化；步骤2：所述检测装置实时检测高速插秧机插植部机具相对于水平面的倾角数据，并且迅速将获得的倾角数据发送给所述控制器；步骤3：所述控制器将接收的倾角数据与设定值进行对比，判断是否需要对高速插秧机插植部机具进行调平，如果需要调平，则对所述调平执行机构发送调整数据指令；步骤4：所述调平执行机构根据接收的调整数据指令按照调平算法完成对所述调平执行机构的三位四通M型电磁换向阀的控制；步骤5：判断高速插秧机插植部机具是否满足水平要求，如果满足，则关闭所述三位四通M型电磁换向阀，调平结束，如果不满足，则执行所述步骤3。进一步的，所述步骤4中：所述三位四通M型电磁换向阀的开度决定所述第一液压油缸和第二液压油缸的伸缩量，从而改变所述第一提升臂和第二提升臂的高度，又由于所述插植部和秧苗滑盘均与所述调平执行机构连接，所以，所述第一液压油缸和第二液压油缸的伸缩量最终与所述插植部的高度相对应，因此，对所述第一液压油缸和第二液压油缸的伸缩量与所述插植部的升降量建模。进一步的，所述步骤4中，对所述第一液压油缸和第二液压油缸的伸缩量与所述插植部的升降量建立如下模型：式中，αD为第一提升臂和第二提升臂上ND连线与水平方向的夹角，rad；xL为第一液压油和第二液压油缸的活塞杆位移，mm；lACO为第一液压油缸和第二液压油缸的活塞杆完全缩回时的初始长度，mm；αC为第一提升臂上和第二提升臂上NC连线与水平方向的夹角，rad；αCDN为第一提升臂和第二提升臂上CD连线与ND连线的夹角，rad；βAN为第一液压油缸和第二液压油缸下铰接点A与第一提升臂和第二提升臂轴心N连线与垂直方向的夹角，rad；l表示各标注点之间的长度，mm。进一步的，所述步骤4中，所述调平算法采用模糊控制算法，包括：步骤41：确定高速插秧机自动调平系统模糊控制器的输入和输出；输入变量倾角传感器偏离角和倾角传感器偏离角变化率的基本论域为{-33}，其模糊集合论域为{-3-2-10123}，量化因子KeKec的大小意味着对倾角传感器偏离角和倾角传感器偏离角变化率的不同加权程度，这里取Ke＝Kec＝1.2；倾角传感器偏离角和倾角传感器偏离角变化率分为7个等级，模糊子集分别为{NBNMNSZPSPMPB}，模糊子集中元素依次代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大；输出控制量U的基本论域为{-4.54.5}，其模糊集合论域为{-4.5-3-1.501.534.5}；输出比例因子Ku的大小影响着高速插秧机自动调平系统模糊控制器的输出，这里取比例因子Ku＝1/3；控制量分为7个等级，模糊子集分别为{NBNMNSZPSPMPB}；由于输出有上调和下调之分，分别用正负号表示；论域中负数表示输出第一提升臂和第二提升臂提升角αD下调，正数表示输出第一提升臂和第二提升臂提升角αD上调；步骤42：高速插秧机自动调平系统模糊控制器的输入变量模糊化，建立输入输出变量隶属度函数；步骤43：建立如下所示的高速插秧机自动调平系统模糊控制器控制规则表，根据调平经验知识库，得到高速插秧机自动调平系统模糊控制器控制规则图。进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速插秧机液压自动调平系统，其特征在于，包括检测装置、控制器、调平执行机构和动力系统，其中：所述检测装置能够实时检测高速插秧机插植部机具相对于水平面的倾角数据，并且能够将获得的倾角数据发送给所述控制器；所述控制器能够实时接收所述检测装置采集到的倾角数据，对所述倾角数据进行程序算法处理，判断是否需要对高速插秧机插植部机具进行调平，如果需要调平，则对所述调平执行机构发送调整数据指令，控制所述调平执行机构达到水平状态，从而实现调平功能；所述动力系统用于为所述调平执行机构提供动力源。

【技术特征摘要】
1.一种高速插秧机液压自动调平系统，其特征在于，包括检测装置、控制器、调平执行机构和动力系统，其中：所述检测装置能够实时检测高速插秧机插植部机具相对于水平面的倾角数据，并且能够将获得的倾角数据发送给所述控制器；所述控制器能够实时接收所述检测装置采集到的倾角数据，对所述倾角数据进行程序算法处理，判断是否需要对高速插秧机插植部机具进行调平，如果需要调平，则对所述调平执行机构发送调整数据指令，控制所述调平执行机构达到水平状态，从而实现调平功能；所述动力系统用于为所述调平执行机构提供动力源。2.根据权利要求1所述的高速插秧机液压自动调平系统，其特征在于，所述调平执行机构包括第一提升臂、第二提升臂、第一液压油缸、第二液压油缸、第一提升杆、第二提升杆、第一下拉杆、第二下拉杆和上拉杆，其中：所述第一提升臂和第二提升臂并排设置，其一端均铰接在高速插秧机安装板的上部，另一端分别与所述第一提升杆和第二提升杆的一端铰接连接，所述第一提升杆和第二提升杆的另一端分别铰接在所述第一下拉杆和第二下拉杆的中部，所述第一下拉杆和第二下拉杆的一端均铰接在高速插秧机安装板的下部，另一端均铰接在高速插秧机的插植部上；所述第一液压油缸和第二液压油缸的一端均铰接在高速插秧机安装板的中下部，另一端分别铰接在所述第一提升臂和第二提升臂的中部，所述上拉杆的一端铰接在高速插秧机安装板的中上部，另一端与高速插秧机的秧苗滑盘采用轴套连接。3.根据权利要求2所述的高速插秧机液压自动调平系统，其特征在于，所述第一下拉杆和第二下拉杆的中部分别设置有用于初始安装调节的第一长圆孔和第二长圆孔，所述第一提升杆和第二提升杆的末端分别铰接在所述第一长圆孔和第二长圆孔处。4.根据权利要求2所述的高速插秧机液压自动调平系统，其特征在于，所述检测装置为倾角传感器，所述倾角传感器为一对，且分别设置在所述第一提升臂和第二提升臂的顶端，所述控制器为单片机。5.根据权利要求2所述的高速插秧机液压自动调平系统，其特征在于，所述动力系统依次包括液压油箱、齿轮泵、三位四通M型电磁换向阀和双作用单杆活塞缸，其中：所述齿轮泵的进油口与所述液压油箱之间设置有过滤器，所述齿轮泵的出油口与所述液压油箱之间设置有溢流阀；所述齿轮泵的出油口经所述三位四通M型电磁换向阀连接用于驱动所述第一液压油缸和第二液压油缸的双作用单杆活塞缸。6.权利要求2-5任一所述的高速插秧机液压自动调平系统的工作方法，其特征在于，包括：步骤1：系统程序进行初始化；步骤2：所述检测装置实时检测高速插秧机插植部机具相对于水平面的倾角数据，并且迅速将获得的倾角数据发送给所述控制器；步骤3：所述控制器将接收的倾角数据与设定值进行对比，判断是否需要对高速插秧机插植部机具进行调平，如果需要调平，则对所述调平执行机构发送调整数据指令；步骤4：所述调平执行机构根据接收的调整数据指令按照调平算法完成对所述调平执行机构的三位四通M型电磁换向阀的控制；步骤5：判断高速插秧机插植部机具是否满足水平要求，如果满足，则关闭所述三位四通M型电磁换向阀，调平结束，如果不满足，则执行所述步骤3。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁守银，张兴杨，张蔚然，王涛，隋首钢，赵慧如，汤承龙，段星光，谭立勇，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东,37