一種聯(lián)合收獲機(jī)清選損失率自適應(yīng)控制裝置及自適應(yīng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聯(lián)合收獲機(jī)清選裝置設(shè)計(jì)及自適應(yīng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種聯(lián)合收獲 機(jī)清選損失率自適應(yīng)控制裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 清選裝置是聯(lián)合收獲機(jī)的"消化系統(tǒng)"，是影響整機(jī)作業(yè)質(zhì)量、效率和適應(yīng)性的核 心工作部件。我國(guó)市場(chǎng)上保有量最大的水稻聯(lián)合收獲機(jī)大多采用傳統(tǒng)的風(fēng)篩式清選裝置 (單風(fēng)道離心風(fēng)機(jī)+雙層振動(dòng)篩)，單風(fēng)道離心風(fēng)機(jī)用于產(chǎn)生清選氣流，利用脫出物中各組 分(包括籽粒、短莖桿、穎殼和少量輕雜余等）漂浮特性的不同，配合雙層振動(dòng)編織篩或魚鱗 篩，共同完成籽粒與莖桿、雜余等的分離清選。研宄表明，傳統(tǒng)風(fēng)篩式清選裝置目前已成為 制約大喂入量水稻聯(lián)合收獲機(jī)發(fā)展的最主要瓶頸，其具體表現(xiàn)為：高產(chǎn)超級(jí)稻含水率高，脫 出物各組分漂浮速度交錯(cuò)、一次氣流清選吹托分層困難；高產(chǎn)超級(jí)稻脫出物清選時(shí)喂入量 大，籽粒難以快速透篩，嚴(yán)重制約了清選裝置的作業(yè)性能和效率，傳統(tǒng)清選裝置不能適應(yīng)作 物品種不斷更新、單產(chǎn)迅速提高的要求。
[0003] 國(guó)際著名的John Deere、CASE、New HollancUCLAAS等歐美農(nóng)機(jī)跨國(guó)公司近年來研 發(fā)的 988 STS (John Deere)、2388 (CASE)、CR980 (New Holland)和 TUCANO 470 (CLAAS) 等大型聯(lián)合收獲機(jī)產(chǎn)品，具有喂入量大、作業(yè)效率高、智能化程度高等特點(diǎn)，但這些機(jī)型主 要用于收獲小麥、大豆、油菜等旱作物，一般采用輪式底盤，割幅6~10米，自重8~10噸， 無法適應(yīng)我國(guó)水稻特性、南方超級(jí)稻主產(chǎn)區(qū)的10-15畝田塊尺寸和深泥角作業(yè)環(huán)境。此外， 其清選裝置采用雙風(fēng)機(jī)(或大直徑雙風(fēng)道風(fēng)機(jī))、預(yù)清選抖動(dòng)板、回程輸送板、多層清選篩等 組合結(jié)構(gòu)，幾何尺寸龐大，無法應(yīng)用到我國(guó)水稻聯(lián)合收割機(jī)上。日韓等國(guó)的半喂入聯(lián)合收獲 機(jī)受自身結(jié)構(gòu)限制，無法實(shí)現(xiàn)大型化，作業(yè)效率和收獲適應(yīng)性無法大幅提高，已逐步退出我 國(guó)水稻收獲機(jī)械的主流市場(chǎng)。更重要的是，雖然歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)大型聯(lián)合收割機(jī)產(chǎn)品， 但關(guān)于其高性能清選裝置的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)理論與方法屬于各公司的核心機(jī)密，不會(huì)對(duì)外 公開?？傊?，國(guó)外也沒有相關(guān)的理論與方法可用來指導(dǎo)我國(guó)大喂入量水稻聯(lián)合收獲機(jī)清選 裝置的設(shè)計(jì)，同時(shí)因?yàn)樽鳂I(yè)對(duì)象本身特性的差異，使得我們也無法借用國(guó)外產(chǎn)品的設(shè)計(jì)經(jīng) 驗(yàn)。
[0004] 另外，由于聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)對(duì)象差異顯著、作業(yè)工況千變?nèi)f化、作業(yè)環(huán)境異常復(fù)雜 均對(duì)清選裝置的性能造成了顯著影響，傳統(tǒng)清選裝置部分結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)只能通過手工方 式、依照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)，無法根據(jù)作業(yè)對(duì)象和環(huán)境的變化，自動(dòng)調(diào)整清選裝置的作業(yè)狀 態(tài)參數(shù)來保證作業(yè)性能，其收獲適應(yīng)性較差。在保障清選性能的條件下，工作參數(shù)可根據(jù)作 業(yè)條件進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整是清選技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)?？v觀國(guó)外先進(jìn)聯(lián)合收獲機(jī)，電子信息 技術(shù)在其上得到了廣泛運(yùn)用，聯(lián)合收獲機(jī)能根據(jù)作業(yè)過程中的作業(yè)質(zhì)量自動(dòng)調(diào)整各種工作 參數(shù)，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，將故障率控制在一定范圍內(nèi)，同時(shí)大大提高了整機(jī)的無故障 工作時(shí)間。與歐美跨國(guó)公司先進(jìn)的聯(lián)合收獲機(jī)相比，我國(guó)谷物聯(lián)合收獲機(jī)大都僅安裝有堵 塞、糧箱滿等少量報(bào)警裝置，普遍缺乏工作參數(shù)與作業(yè)性能監(jiān)測(cè)、工作參數(shù)電動(dòng)/自動(dòng)調(diào)節(jié) 等智能化監(jiān)控裝置，使得機(jī)器作業(yè)性能不穩(wěn)定，作業(yè)效率依賴機(jī)手的熟練程度，且操縱強(qiáng)度 大，堵塞故障頻發(fā)，其無故障工作時(shí)間不到國(guó)外機(jī)型的五分之一，無法適應(yīng)滿足我國(guó)水稻規(guī) ?；a(chǎn)及稻油(麥）輪作區(qū)搶收搶種等作業(yè)要求。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在聯(lián)合收獲機(jī)智能 化技術(shù)方面開展了大量的研宄工作，但大多數(shù)研宄僅是針對(duì)單一工作參數(shù)和作業(yè)性能參數(shù) 的監(jiān)測(cè)或預(yù)測(cè)模型的研宄，沒有根據(jù)監(jiān)測(cè)到的當(dāng)前作業(yè)參數(shù)值對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行反饋控制而 且對(duì)多作業(yè)參數(shù)融合控制的研宄也相對(duì)較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多風(fēng)道清選裝置及多風(fēng)道清選裝置自適應(yīng)清 選方法。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的：一種聯(lián)合收獲機(jī)清選損失率自 適應(yīng)控制裝置，包括回程板，清選篩，雜余收集攪龍，籽粒收集攪龍，清選籽粒損失監(jiān)測(cè)傳感 器和清選離心風(fēng)機(jī)，清選籽粒損失監(jiān)測(cè)傳感器位于清選篩篩框的尾部，回程板位于振動(dòng)篩 上側(cè)，雜余收集攪龍位于振動(dòng)篩尾部下側(cè)，籽粒收集攪龍與清選離心風(fēng)機(jī)底部齊平，籽粒收 集攪龍與儲(chǔ)糧箱相連，清選離心風(fēng)機(jī)位于振動(dòng)篩下側(cè)，清選離心風(fēng)機(jī)的前側(cè)與振動(dòng)篩的前 側(cè)平齊；還包括在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，所述在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的輸入端與所述清選籽粒 損失監(jiān)測(cè)傳感器相連，所述在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的輸出端與所述清選離心風(fēng)機(jī)相連，用來 控制所述清選離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)風(fēng)方向。
[0007] 上述方案中，所述的清選離心風(fēng)機(jī)包括風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口開度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，風(fēng)機(jī)葉片驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)，蝸殼，下出風(fēng)口，分風(fēng)板I及第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，分風(fēng)板II及第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，上出 風(fēng)口在上振動(dòng)篩下部，下出風(fēng)口處設(shè)有分風(fēng)板I和分風(fēng)板II，分風(fēng)板I延長(zhǎng)線過上振動(dòng)篩中 心，分風(fēng)板II延長(zhǎng)線與下振動(dòng)篩尾部相交，所述風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口開度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、所述風(fēng)機(jī)葉片驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分別于所述在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 的輸出端連接。
[0008] 上述方案中，所述風(fēng)機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)安裝板，聯(lián)軸器 (502-3)，風(fēng)機(jī)葉片，風(fēng)機(jī)軸，軸承座組成；風(fēng)機(jī)葉片均布安裝在風(fēng)機(jī)軸上，風(fēng)機(jī)軸通過兩 端的軸承座安裝在機(jī)架上，液壓馬達(dá)安裝板通過螺栓連接到機(jī)架上，液壓馬達(dá)安裝在液壓 馬達(dá)安裝板上，并使液壓馬達(dá)輸出軸的中心線與風(fēng)機(jī)軸的中心線重合，用聯(lián)軸器把風(fēng)機(jī)軸 (502-5)與液壓馬達(dá)的伸出軸相連；液壓馬達(dá)的通過信號(hào)線與在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)相連， 在在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)清選離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
[0009] 上述方案中，所述風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口開度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括直流電動(dòng)推桿，半月形遮風(fēng)板上 連接孔，半月形遮風(fēng)板，半月形遮風(fēng)板下連接孔；直流電動(dòng)推桿安裝在上出風(fēng)口側(cè)壁上，半 月形遮風(fēng)板的一端通過半月形遮風(fēng)板上連接孔與直流電動(dòng)推桿的伸出軸上的桿端關(guān)節(jié)軸 承相連，半月形遮風(fēng)板的另一端通過半月形遮風(fēng)板下連接孔與風(fēng)機(jī)下出風(fēng)口的外壁活動(dòng)連 接；直流電動(dòng)推桿通過信號(hào)線與在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)相連，在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)通過控制 直流電動(dòng)推桿伸出軸的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)推動(dòng)半月形遮風(fēng)板繞著半月形遮風(fēng)板下連接孔轉(zhuǎn)動(dòng)來控 制風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量。
[0010] 上述方案中，所述第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由吊耳I，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)桿，分風(fēng)板I，滑 道，吊耳:：，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)支撐架，風(fēng)機(jī)機(jī)壁組成；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)支撐架安裝在 機(jī)壁上，旋轉(zhuǎn)桿的一端安裝在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，吊耳I固定在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸 上；在風(fēng)機(jī)機(jī)壁上開出圓弧形滑道，旋轉(zhuǎn)桿的另一端經(jīng)過圓弧形滑道與吊耳:：相連，步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)通過信號(hào)線與在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)相連，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的控制下 實(shí)現(xiàn)正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)分風(fēng)板I轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分風(fēng)板1角度的調(diào)節(jié)。
[0011] 上述方案中，所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由吊耳I，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)桿，分風(fēng)板:：，滑 道，吊耳II，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)支撐架，風(fēng)機(jī)機(jī)壁組成；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)支撐架安裝在 機(jī)壁上，旋轉(zhuǎn)桿的一端安裝在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，吊耳I固定在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸 上；在風(fēng)機(jī)機(jī)壁上開出圓弧形滑道，旋轉(zhuǎn)桿的另一端經(jīng)過圓弧形滑道與吊耳II相連，步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)通過信號(hào)線與在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)相連，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的控制 下實(shí)現(xiàn)正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)分風(fēng)板II轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分風(fēng)板n角度的調(diào)節(jié)。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種利用聯(lián)合收獲機(jī)清選損失率自適應(yīng)控制裝置進(jìn)行自適應(yīng)控 制的方法，包括以下步驟： 51 :聯(lián)合收獲機(jī)工作過程中，實(shí)時(shí)獲取清選離心風(fēng)的下出風(fēng)口分風(fēng)