一种基于BLDCM的智能播种控制方法技术

一种基于BLDCM的智能播种控制方法，属于传感器检测技术领域，是主要由霍尔测速传感器、LCD显示器、单片机主控单元、无线收发模块、单片机从控单元、电机驱动器、无刷直流电机、指夹式排种器和编码器组成的，本发明专利技术以STM32单片机作为PID控制器的核心处理器，为实现PID控制的最优化，在Simulink环境下建立无刷直流电机的仿真模型，并结合PSO粒子群优化算法对PID参数进行优化设计，能明显提高播种合格率。

An intelligent seeding control method based on BLDCM

【技术实现步骤摘要】
一种基于BLDCM的智能播种控制方法
本专利技术涉及一种基于BLDCM的智能播种控制方法，属于传感器检测

技术介绍
随着保护性耕作地开展，免耕播种技术越来越受到重视。目前，免耕播种机排种器的驱动力来源于地轮的转动，地轮在免耕播种机上是随动轮，容易发生打滑现象，在复杂的免耕播种作业环境中打滑尤为严重，进一步增大了排种器的漏播率。目前，国内外关于精量播种的研究不少，并且也取得了一定的成效，然而，大部分研究基本上集中在排种器结构改进和性能参数优化设计上，并不能从根本上解决地轮打滑的问题。本专利技术研发一种基于BLDCM的智能播种控制方法。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供了一种基于BLDCM的智能播种控制方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于BLDCM的智能播种控制方法，是主要由霍尔测速传感器、LCD显示器、单片机主控单元、无线收发模块、单片机从控单元、电机驱动器、无刷直流电机、指夹式排种器和编码器组成的，其特征在于：所述霍尔测速传感器、LCD显示器均与单片机主控单元相连接，单片机主控单元和无线收发模块相连接，无线收发模块和单片机从控单元相连接，单片机从控单元与电机驱动器相连接，电机驱动器和无刷直流电机相连接，无刷直流电机和指夹式排种器相连接，指夹式排种器和编码器相连接，编码器和单片机从控单元相连接。所述的单片机主控单元，采用STM32F103ZET6单片机，NRF24LO1作为无线发射模块，可将播种机前进速度及播种株距无线发射到从控制单元模块，将其连接在STM32单片机的SPI2接口上；采用2.8寸的TFTLCD液晶屏作为显示屏，并使用STM32单片机内部FSMC模块的存储块1的第4区作为其控制接口。NJK-5002C为霍尔测速传感器，用于实时采集播种机前进速度，其信号输出口与STM32单片机的通用I/0口PE6相连；S1一S4是独立按键，主要用于设定播种株距，其分别与STM32单片机的PE2一PE4相连；主控制单元软件用于驱动主控制单元硬件电路，以实现播种机前进速度的采集、播种株距的输入、相应的无线发射及相关数据信息的显示。所述的单片机从控单元，采用与主控制单元同一型号的无线通信模块NRF24LO1作为无线接收模块，其与STM32从控制单片机的SPI2接口相连；4096线编码器，用于采集排种器的转速，其A,B两相脉冲输出引脚直接与STM32从控制单片机的PC1和PC2口相连接；无刷直流电机驱动器，型号为ZM一6615；STM32从控制单片机通过定时器TIM3的通道3输出PWM信号来控制驱动器ZM-6615，从而实现无刷直流电机的调速控制；光电隔离器，型号为TLP521，用于实现STM32从控制单片机与驱动器ZM-6615之间的电磁隔离；软件接收来自主控制单元所发射的无线数据，并产生相应的PWM信号用以驱动直流电机的运转，在MatLab/simulink环境下，编写PSO算法程序及建立仿真模型。该专利技术的有益之处是：本专利技术的基于BLDCM的智能播种控制方法，以STM32单片机作为PID控制器的核心处理器，为实现PID控制的最优化，在Simulink环境下建立无刷直流电机的仿真模型，并结合PSO粒子群优化算法对PID参数进行优化设计，能明显提高播种合格率。附图说明图1为本专利技术的系统示意图。图中，1、霍尔测速传感器，2、LCD显示器，3、单片机主控单元，4、无线收发模块，5、单片机从控单元，6、电机驱动器，7、无刷直流电机，8、指夹式排种器，9、编码器。具体实施方式一种基于BLDCM的智能播种控制方法，是主要由霍尔测速传感器1、LCD显示器2、单片机主控单元3、无线收发模块4、单片机从控单元5、电机驱动器6、无刷直流电机7、指夹式排种器8和编码器9组成的，其特征在于：所述霍尔测速传感器1、LCD显示器2均与单片机主控单元3相连接，单片机主控单元3和无线收发模块4相连接，无线收发模块4和单片机从控单元5相连接，单片机从控单元5与电机驱动器6相连接，电机驱动器6和无刷直流电机7相连接，无刷直流电机7和指夹式排种器8相连接，指夹式排种器8和编码器9相连接，编码器9和单片机从控单元5相连接。所述的单片机主控单元3，采用STM32F103ZET6单片机，NRF24LO1作为无线发射模块，可将播种机前进速度及播种株距无线发射到从控制单元模块，将其连接在STM32单片机的SPI2接口上；采用2.8寸的TFTLCD液晶屏作为显示屏，并使用STM32单片机内部FSMC模块的存储块1的第4区作为其控制接口。NJK-5002C为霍尔测速传感器，用于实时采集播种机前进速度，其信号输出口与STM32单片机的通用I/0口PE6相连；S1一S4是独立按键，主要用于设定播种株距，其分别与STM32单片机的PE2一PE4相连；主控制单元软件用于驱动主控制单元硬件电路，以实现播种机前进速度的采集、播种株距的输入、相应的无线发射及相关数据信息的显示。所述的单片机从控单元5，采用与主控制单元同一型号的无线通信模块NRF24LO1作为无线接收模块，其与STM32从控制单片机的SPI2接口相连；4096线编码器，用于采集排种器的转速，其A,B两相脉冲输出引脚直接与STM32从控制单片机的PC1和PC2口相连接；无刷直流电机驱动器，型号为ZM一6615；STM32从控制单片机通过定时器TIM3的通道3输出PWM信号来控制驱动器ZM-6615，从而实现无刷直流电机的调速控制；光电隔离器，型号为TLP521，用于实现STM32从控制单片机与驱动器ZM-6615之间的电磁隔离；软件接收来自主控制单元所发射的无线数据，并产生相应的PWM信号用以驱动直流电机的运转，在MatLab/simulink环境下，编写PSO算法程序及建立仿真模型。本装置在工作时，播种株距可以通过单片机主控单元的按键模块输入，霍尔测速传感器负责实时采集免耕播种机的前进速度；单片机主控单元对该霍尔速度信号进行处理，然后控制无线发射模块将用户输入的播种株距和播种机前进速度发射出去。单片机从控制单元通过无线接收模块可以有效地接收单片机主控单元发射而来的速度信号和播种株距；根据播种机前进速度和播种株距，单片机从控制单元运行经PSO算法整定后的PID控制程序，从而输出PWM控制信号用以调节电机电枢两端的均值电压，进而实现排种器转速与播种机前进速度的匹配，以达到精量播种的目的。转速的测量采用4096线编码器来实现。对于本领域的普通技术人员而言，根据本专利技术的教导，在不脱离本专利技术的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BLDCM的智能播种控制方法，是主要由霍尔测速传感器、LCD显示器、单片机主控单元、无线收发模块、单片机从控单元、电机驱动器、无刷直流电机、指夹式排种器和编码器组成的，其特征在于：所述霍尔测速传感器、LCD显示器均与单片机主控单元相连接，单片机主控单元和无线收发模块相连接，无线收发模块和单片机从控单元相连接，单片机从控单元与电机驱动器相连接，电机驱动器和无刷直流电机相连接，无刷直流电机和指夹式排种器相连接，指夹式排种器和编码器相连接，编码器和单片机从控单元相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于BLDCM的智能播种控制方法，是主要由霍尔测速传感器、LCD显示器、单片机主控单元、无线收发模块、单片机从控单元、电机驱动器、无刷直流电机、指夹式排种器和编码器组成的，其特征在于：所述霍尔测速传感器、LCD显示器均与单片机主控单元相连接，单片机主控单元和无线收发模块相连接，无线收发模块和单片机从控单元相连接，单片机从控单元与电机驱动器相连接，电机驱动器和无刷直流电机相连接，无刷直流电机和指夹式排种器相连接，指夹式排种器和编码器相连接，编码器和单片机从控单元相连接。


2.如权利要求1所述的一种基于BLDCM的智能播种控制方法，其特征在于：所述的单片机主控单元，采用STM32F103ZET6单片机，NRF24LO1作为无线发射模块，可将播种机前进速度及播种株距无线发射到从控制单元模块，将其连接在STM32单片机的SPI2接口上；采用2.8寸的TFTLCD液晶屏作为显示屏，并使用STM32单片机内部FSMC模块的存储块1的第4区作为其控制接口。NJK-5002C为霍尔测速传感器，用于实时采集播种机前进速度，其信号输出口与STM32单片机的通用I/0口PE...

【专利技术属性】
技术研发人员：马驰，朱悦，张鹏，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61