本發(fā)明涉及農機控制領域，特別是指一種高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術：

水稻在眾多糧食作物生產中，所要求的技術性最高、季節(jié)性最強。插秧機是代替人工插秧而進行水稻種植的農業(yè)機具，其不僅可以大大的減少農民的勞動用工量，而且可以有效的提高水稻的產量。因此，水稻機械化種植是我國未來水稻生產發(fā)展的方向。

在水稻種植技術中，秧苗的栽插深度對插秧機有很高的要求，直接決定著秧苗的成活率及分蘗效果。雖然目前步進式和獨輪乘坐式插秧機占據著插秧機生產的主要市場，但從插秧機機型上來看，高速乘坐式插秧機將會逐步取代步進式插秧機和獨輪乘坐式插秧機。液壓自動調平系統(tǒng)是高速插秧機插植部的升降裝置，它可以有效的控制秧苗的入土深度、提高秧苗存活率，是影響插秧機工作性能的重要環(huán)節(jié)。

如專利號為cn201220608475的一種插秧機仿形平衡調節(jié)機構中所述，通過浮板與地面接觸，根據浮板與地面接觸的壓力變化來控制升降調節(jié)組件和左右擺動調節(jié)組件達到自由升降和左右調節(jié)位置的效果，解決了現有技術下插秧機的插秧深度不一的問題。但傳感器桿兩端使用彈簧連接，測量精度不高，對于插秧機高速運轉狀況下，不能及時調節(jié)插秧機具平衡，導致局部插秧深度不一。

又如專利號為cn201210249182的一種插秧機的前后方向的平衡系統(tǒng)中所述，中央浮船的前端與一個拉動機構相連，拉動機構由感知拉索和與中央浮船直接相連的剛性拉動機構構成。該設計在對插植深度進行檢測的時候，由于剛性拉動機構本身具有動作虛位，導致監(jiān)測精度和靈敏度不佳，同樣對于插秧機高速運轉狀況下，不能及時調節(jié)插秧機具平衡，導致局部插秧深度不一。

技術實現要素：

本發(fā)明提供一種高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)及其工作方法，其能夠在插秧機高速運轉狀況下，及時調節(jié)插植部機具平衡，使插秧深度一致。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供技術方案如下：

一方面，本發(fā)明提供一種高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)，包括檢測裝置、控制器、調平執(zhí)行機構和動力系統(tǒng)，其中：

所述檢測裝置能夠實時檢測高速插秧機插植部機具相對于水平面的傾角數據，并且能夠迅速將獲得的傾角數據發(fā)送給所述控制器；

所述控制器能夠實時接收所述檢測裝置采集到的傾角數據，對所述傾角數據進行程序算法處理，判斷是否需要對高速插秧機插植部機具進行調平，如果需要調平，則對所述調平執(zhí)行機構發(fā)送調整數據指令，控制所述調平執(zhí)行機構達到水平狀態(tài)，從而實現調平功能；

所述動力系統(tǒng)用于為所述調平執(zhí)行機構提供動力源。

進一步的，所述調平執(zhí)行機構包括第一提升臂、第二提升臂、第一液壓油缸、第二液壓油缸、第一提升桿、第二提升桿、第一下拉桿、第二下拉桿和上拉桿，其中：

所述第一提升臂和第二提升臂并排設置，其一端均鉸接在高速插秧機安裝板的上部，另一端分別與所述第一提升桿和第二提升桿的一端鉸接連接，所述第一提升桿和第二提升桿的另一端分別鉸接在所述第一下拉桿和第二下拉桿的中部，所述第一下拉桿和第二下拉桿的一端均鉸接在高速插秧機安裝板的下部，另一端均鉸接在高速插秧機的插植部上；

所述第一液壓油缸和第二液壓油缸的一端均鉸接在高速插秧機安裝板的中下部，另一端分別鉸接在所述第一提升臂和第二提升臂的中部，所述上拉桿的一端鉸接在高速插秧機安裝板的中上部，另一端與高速插秧機的秧苗滑盤采用軸套連接。

進一步的，所述第一下拉桿和第二下拉桿的中部分別設置有用于初始安裝調節(jié)的第一長圓孔和第二長圓孔，所述第一提升桿和第二提升桿的末端分別鉸接在所述第一長圓孔和第二長圓孔處。

進一步的，所述檢測裝置為傾角傳感器，所述傾角傳感器為一對，且分別設置在所述第一提升臂和第二提升臂的頂端，所述控制器為單片機。

進一步的，所述動力系統(tǒng)依次包括液壓油箱、齒輪泵、三位四通m型電磁換向閥和雙作用單桿活塞缸，其中：

所述齒輪泵的進油口與所述液壓油箱之間設置有過濾器，所述齒輪泵的出油口與所述液壓油箱之間設置有溢流閥；

所述齒輪泵的出油口經所述三位四通m型電磁換向閥連接用于驅動所述第一液壓油缸和第二液壓油缸的雙作用單桿活塞缸。

另一方面，本發(fā)明還提供一種上述的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的工作方法，包括：

步驟1：系統(tǒng)程序進行初始化；

步驟2：所述檢測裝置實時檢測高速插秧機插植部機具相對于水平面的傾角數據，并且迅速將獲得的傾角數據發(fā)送給所述控制器；

步驟3：所述控制器將接收的傾角數據與設定值進行對比，判斷是否需要對高速插秧機插植部機具進行調平，如果需要調平，則對所述調平執(zhí)行機構發(fā)送調整數據指令；

步驟4：所述調平執(zhí)行機構根據接收的調整數據指令按照調平算法完成對所述調平執(zhí)行機構的三位四通m型電磁換向閥的控制；

步驟5：判斷高速插秧機插植部機具是否滿足水平要求，如果滿足，則關閉所述三位四通m型電磁換向閥，調平結束，如果不滿足，則執(zhí)行所述步驟3。

進一步的，所述步驟4中：

所述三位四通m型電磁換向閥的開度決定所述第一液壓油缸和第二液壓油缸的伸縮量，從而改變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盤均與所述調平執(zhí)行機構連接，所以，所述第一液壓油缸和第二液壓油缸的伸縮量最終與所述插植部的高度相對應，因此，對所述第一液壓油缸和第二液壓油缸的伸縮量與所述插植部的升降量建模。

進一步的，所述步驟4中，對所述第一液壓油缸和第二液壓油缸的伸縮量與所述插植部的升降量建立如下模型：

式中，αd為第一提升臂和第二提升臂上nd連線與水平方向的夾角，rad；xl為第一液壓油和第二液壓油缸的活塞桿位移，mm；laco為第一液壓油缸和第二液壓油缸的活塞桿完全縮回時的初始長度，mm；αc為第一提升臂上和第二提升臂上nc連線與水平方向的夾角，rad；αcdn為第一提升臂和第二提升臂上cd連線與nd連線的夾角，rad；βan為第一液壓油缸和第二液壓油缸下鉸接點a與第一提升臂和第二提升臂軸心n連線與垂直方向的夾角，rad；l表示各標注點之間的長度，mm。

進一步的，所述步驟4中，所述調平算法采用模糊控制算法，包括：

步驟41：確定高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器的輸入和輸出；輸入變量傾角傳感器偏離角和傾角傳感器偏離角變化率的基本論域為{-33}，其模糊集合論域為{-3-2-10123}，量化因子kekec的大小意味著對傾角傳感器偏離角和傾角傳感器偏離角變化率的不同加權程度，這里取ke＝kec＝1.2；傾角傳感器偏離角和傾角傳感器偏離角變化率分為7個等級，模糊子集分別為{nbnmnszpspmpb}，模糊子集中元素依次代表負大，負中，負小，零，正小，正中，正大；輸出控制量u的基本論域為{-4.54.5}，其模糊集合論域為{-4.5-3-1.501.534.5}；輸出比例因子ku的大小影響著高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器的輸出，這里取比例因子ku＝1/3；控制量分為7個等級，模糊子集分別為{nbnmnszpspmpb}；由于輸出有上調和下調之分，分別用正負號表示；論域中負數表示輸出第一提升臂和第二提升臂提升角αd下調，正數表示輸出第一提升臂和第二提升臂提升角αd上調；

步驟42：高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器的輸入變量模糊化，建立輸入輸出變量隸屬度函數；

步驟43：建立如下所示的高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器控制規(guī)則表，根據調平經驗知識庫，得到高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器控制規(guī)則圖。

進一步的，所述步驟43中，為了保證控制的實時性，采用離線計算方式確定高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器控制表，輸入模糊集合合成運算的and操作采用求交法，輸入模糊集合合成運算的also操作采用求并法，模糊運算采用求交法，輸出模糊合成采用最大—最小法，反模糊化采用重心法，最終求得輸出量的模糊集合，

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)及其工作方法，檢測裝置能夠不斷地進行角度信號采集并且傳輸到控制器處理，由控制器發(fā)出命令對調平執(zhí)行機構進行控制，進而調節(jié)高速插秧機插植部機具的傾角，使插植部機具調整到水平位置狀態(tài)，系統(tǒng)結構簡單，能夠很好適應田間環(huán)境，能夠在插秧機高速運轉狀況下，及時調節(jié)插植部機具平衡，使插秧深度一致，并且在穩(wěn)定可靠運行的前提下盡可能降低了成本，提高了插秧效率和存活率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的結構框架圖；

圖2為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的調平執(zhí)行機構的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的傾角傳感器在提升臂上的安裝位置示意圖；

圖4為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的調平執(zhí)行機構中傾角傳感器測量角度示意圖；

圖5為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的動力系統(tǒng)的示意圖；

圖6為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的工作流程圖；

圖7為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的運動學模型；

圖8為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的模糊控制器；

圖9為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的輸入變量傾角傳感器偏離角隸屬度函數；

圖10為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的輸入變量傾角傳感器偏離角變化率隸屬度函數；

圖11為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的輸入提升臂提升角αd隸屬度函數；

圖12為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的調平經驗知識庫；

圖13為本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的模糊控制器控制規(guī)則示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

一方面，本發(fā)明提供一種高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)，如圖1～圖13所示，包括檢測裝置1、控制器2、調平執(zhí)行機構3和動力系統(tǒng)，其中：

檢測裝置1能夠實時檢測高速插秧機插植部機具相對于水平面的傾角數據，并且能夠迅速將獲得的傾角數據發(fā)送給控制器2；

控制器2能夠實時接收檢測裝置1采集到的傾角數據，對傾角數據進行程序算法處理，判斷是否需要對高速插秧機插植部機具進行調平，如果需要調平，則對調平執(zhí)行機構3發(fā)送調整數據指令，控制調平執(zhí)行機構3達到水平狀態(tài)，從而實現調平功能；

動力系統(tǒng)用于為調平執(zhí)行機構3提供動力源。

本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)，檢測裝置能夠不斷地進行角度信號采集并且傳輸到控制器處理，由控制器發(fā)出命令對調平執(zhí)行機構進行控制，進而調節(jié)高速插秧機插植部機具的傾角，使插植部機具調整到水平位置狀態(tài)，系統(tǒng)結構簡單，能夠很好適應田間環(huán)境，能夠在插秧機高速運轉狀況下，及時調節(jié)插植部機具平衡，使插秧深度一致，并且在穩(wěn)定可靠運行的前提下盡可能降低了成本，提高了插秧效率和存活率。

本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)，檢測裝置能夠實時檢測高速插秧機插植部機具的角度信息，在高速插秧機插植部機具角度傾斜時，能迅速將新的傾角數據發(fā)送給控制器，檢測裝置采集到的傾角信息，必須能準確表達插植部機具的傾斜度，當外界環(huán)境變化時，對傾角信息檢測過程的干擾較小，采集數據準確可靠；傾角信息檢測裝置體積較小，安裝方便，能適應農田作業(yè)要求；控制器指揮各個部件按照指定的功能實現動作，是整個系統(tǒng)的核心以及指揮中心，控制器需要對工作部件的傾角信息不停進行實時收集和處理，以維持高速插秧機水平作業(yè)。

進一步的，如圖2所示，調平執(zhí)行機構3可以包括第一提升臂4-1、第二提升臂4-2、第一液壓油缸5-1、第二液壓油缸5-2、第一提升桿6-1、第二提升桿6-2、第一下拉桿7-1、第二下拉桿7-2和上拉桿8，其中：

第一提升臂4-1和第二提升臂4-2并排設置，其一端均鉸接在高速插秧機安裝板10的上部，另一端分別與第一提升桿6-1和第二提升桿6-2的一端鉸接連接，第一提升桿6-1和第二提升桿6-2的另一端分別鉸接在第一下拉桿7-1和第二下拉桿7-2的中部，第一下拉桿7-1和第二下拉桿7-2的一端均鉸接在高速插秧機安裝板10的下部，另一端均鉸接在高速插秧機的插植部9上；

第一液壓油缸5-1和第二液壓油缸5-2的一端均鉸接在高速插秧機安裝板10的中下部，另一端分別鉸接在第一提升臂4-1和第二提升臂4-2的中部，上拉桿8的一端鉸接在高速插秧機安裝板10的中上部，另一端與高速插秧機的秧苗滑盤11采用軸套連接。

當確定好插秧深度時，操作人員需要在插秧機進行插秧工作前，確定好插植部的初始高度，此時傾角傳感器與垂直方向(縱軸)的初始夾角a確定，此時，需要對上拉桿進行調解。保證與(橫軸)水平方向的初始夾角b為零，工作前也需要對第一提升臂和第二提升臂初始高度進行初始化調平。上拉桿與秧苗滑盤的連接方式為軸套連接，保證第一提升臂和第二提升臂調平時，插植部和秧苗滑盤可以以上拉桿為軸中心做轉動，跟隨第一提升臂和第二提升臂做調平調節(jié)。上拉桿與高速插秧機的安裝板采用鉸接連接，保證在初始調節(jié)高度時，可以做上下高度調整。

優(yōu)選的，如圖2所示，第一下拉桿7-1和第二下拉桿7-2的中部可以分別設置有用于初始安裝調節(jié)的第一長圓孔12-1和第二長圓孔12-2，第一提升桿6-1和第二提升桿6-2的末端可以分別鉸接在第一長圓孔12-1和第二長圓孔12-2處。

為了準確快速地獲得高速插秧機插植部機具的傾角信息，檢測裝置1優(yōu)選為傾角傳感器，傾角傳感器可以為一對，且分別設置在第一提升臂4-1和第二提升臂4-2的頂端(應當理解的是，如圖3所示，傾角傳感器可以設置在第一提升臂和第二提升臂的頂端上沿平面的任何位置(圖3中l(wèi)所示位置)，均不影響本發(fā)明技術方案的實施)，控制器2可以為單片機。本發(fā)明選用基于傾角傳感器的三點懸掛機具的傾角數據檢測方案，傾角傳感器是運用牛頓第二定律獲得的一種加速度傳感器，當傾角傳感器相對于地球靜止時也就是其它方向沒有加速度作用，那么只有重力加速度的作用，傾斜角就是重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角，通過在高速插秧機插植部機具上安裝傾角傳感器，實時監(jiān)測機具的傾角信息。傾角傳感器設置在第一提升臂和第二提升臂的頂端，不僅可以調平，也可以調節(jié)插植部的插植深度(即高度)。本發(fā)明需要控制單元具有實時收集數據功能，相對比此項要求，單片機具有更好的實時采樣功能，同時單片機具有體積小，成本低，廣泛應用于各個行業(yè)中，在后續(xù)的調試中，單片機具有更好的優(yōu)勢。因此采用單片機作為控制器。

本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)，調平執(zhí)行機構采用該設計，在調節(jié)插植部機具高度的過程中，兩個傾角傳感器所測的角度是以第一提升臂和第二提升臂與高速插秧機的安裝板鉸接連接點為頂點，如圖4所示，橫軸即圖4中的y軸，調平角β所在平面為yoz平面，縱軸即圖4中的x軸，調高角α所在平面為xoz平面，傾角傳感器與水平方向(縱軸)的夾角，當插植部的高度發(fā)生變化時，會引起夾角的變化，測的該方向上的角度變化和角加速度變化，作為模糊控制系統(tǒng)的輸入輸出，這時是插秧機發(fā)生機身上下沉降，傾角傳感器相對上述鉸接連接點夾角發(fā)生變化，兩個傾角傳感器相對(橫軸)水平方向未改變(比如：插秧機兩個后輪同時陷入了坑里，兩個提升臂會同時下沉一段距離，它倆還是在一個相對水平的位置)。當插秧機發(fā)生左右側傾時，兩個傾角傳感器在相對(橫軸)水平方向的夾角與加速度發(fā)生變化，之后與高度調節(jié)同理。

本發(fā)明中，如圖5所示(圖5中所示上提液壓系統(tǒng)是指上拉桿做初始化高度調節(jié)時的動力輸出部分)，動力系統(tǒng)可以依次包括液壓油箱13、齒輪泵14、三位四通m型電磁換向閥15和雙作用單桿活塞缸16，其中：

齒輪泵14的進油口與液壓油箱13之間設置有過濾器17，齒輪泵14的出油口與液壓油箱13之間設置有溢流閥18；

齒輪泵14的出油口經三位四通m型電磁換向閥15連接用于驅動第一液壓油缸5-1和第二液壓油缸5-2的雙作用單桿活塞缸16。

本發(fā)明中，齒輪泵抽取液壓油箱中儲存的液壓油為調平系統(tǒng)提供動力；過濾器慮除液壓油中雜質，保障油路暢通；溢流閥起到定壓溢流作用，維持泵出口壓力恒定，從而保證活塞桿精確給進，同時溢流閥也起過載保護的作用。本發(fā)明選用雙作用單桿活塞缸，使活塞桿直接調節(jié)三點懸掛插秧機具升降的方式進行調平；三位四通m型電磁換向閥控制活塞缸進油，通過活塞桿的往復運動來實現插秧機具升降，從而在插秧機傾斜時，使插秧機插植部機具恢復到水平。

液壓傳動可以輸出大的推力或大轉矩，能夠無級調速，操作簡單便于控制，易于實現自動化，安全可靠，使用壽命長等特點。液壓裝置的調速范圍大，比機電傳動的低速性能好。在本發(fā)明中，高速插秧機插植部機具的調節(jié)響應速度快，而且對調平精度的要求不是很高，故選用液壓調平。

另一方面，本發(fā)明還提供一種上述的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的工作方法，包括：

步驟1：系統(tǒng)程序進行初始化；

步驟2：檢測裝置1實時檢測高速插秧機插植部機具相對于水平面的傾角數據，并且迅速將獲得的傾角數據發(fā)送給控制器2；

步驟3：控制器2將接收的傾角數據與設定值進行對比，判斷是否需要對高速插秧機插植部機具進行調平，如果需要調平，則對調平執(zhí)行機構3發(fā)送調整數據指令；

步驟4：調平執(zhí)行機構3根據接收的調整數據指令按照調平算法完成對調平執(zhí)行機構3的三位四通m型電磁換向閥的控制；

步驟5：判斷高速插秧機插植部機具是否滿足水平要求，如果滿足，則關閉三位四通m型電磁換向閥，調平結束，如果不滿足，則執(zhí)行步驟3。

本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的工作方法，檢測裝置能夠不斷地進行角度信號采集并且傳輸到控制器處理，由控制器發(fā)出命令對調平執(zhí)行機構進行控制，進而調節(jié)高速插秧機插植部機具的傾角，使插植部機具調整到水平位置狀態(tài)，系統(tǒng)結構簡單，能夠很好適應田間環(huán)境，能夠在插秧機高速運轉狀況下，及時調節(jié)插植部機具平衡，使插秧深度一致，并且在穩(wěn)定可靠運行的前提下盡可能降低了成本，提高了插秧效率和存活率。

本發(fā)明的高速插秧機液壓自動調平系統(tǒng)的工作方法，當系統(tǒng)電源打開后，系統(tǒng)軟件開始工作：程序進行初始化；接收傾角傳感器傳出的數據；進入調平程序，將傾角模塊所采集到的角度數據與設定值進行對比，判斷高速插秧機插植部機具的傾斜狀況，并按照特定的調平算法完成對三位四通m型電磁換向閥的控制；當判斷出機具滿足水平要求后，關閉油路，調平結束。

本發(fā)明中，每次初始話調平的時候，系統(tǒng)會記錄下傾角傳感器與縱軸和橫軸方向上的初始夾角ab，之后工作中，兩個角度ab發(fā)生變化時，均與初始值做差運算，系統(tǒng)測出角度變化率和角加速度變化，作為模糊控制系統(tǒng)的輸入。

進一步的，步驟4中：

三位四通m型電磁換向閥的開度決定第一液壓油缸5-1和第二液壓油缸5-2的伸縮量，從而改變第一提升臂4-1和第二提升臂4-2的高度，又由于插植部9和秧苗滑盤11均與調平執(zhí)行機構3連接，所以，第一液壓油缸5-1和第二液壓油缸5-2的伸縮量最終與插植部9的高度相對應，因此，對第一液壓油缸5-1和第二液壓油缸5-2的伸縮量與插植部9的升降量建模。三位四通m型電磁換向閥門開度決定液壓油缸的伸縮進程，從而改變提升臂的高度，又由于高速插秧機插植部和秧苗滑盤均與液壓調平執(zhí)行機構固定連接，所以液壓油缸的伸縮最終對應相應的插植部高度，為此，對液壓油缸伸縮量與插植部升降量的建模(由于承載機具尺寸不同，使用提升臂nd連線與水平方向夾角即提升臂提升角αd間接反映升降量)可以反映出執(zhí)行機構詳細的函數關系。

本發(fā)明中，步驟4中，對第一液壓油缸5-1和第二液壓油缸5-2的伸縮量與插植部9的升降量可以建立如下模型：

式中，αd為第一提升臂和第二提升臂上nd連線與水平方向的夾角，rad；xl為第一液壓油和第二液壓油缸的活塞桿位移，mm；laco為第一液壓油缸和第二液壓油缸的活塞桿完全縮回時的初始長度，mm；αc為第一提升臂上和第二提升臂上nc連線與水平方向的夾角，rad；αcdn為第一提升臂和第二提升臂上cd連線與nd連線的夾角，rad；βan為第一液壓油缸和第二液壓油缸下鉸接點a與第一提升臂和第二提升臂軸心n連線與垂直方向的夾角，rad；l表示各標注點之間的長度，mm。

所以，為實現高速插秧機自動調平，并使插植部在插值過程保持水平作業(yè)，就必須對液壓油缸伸縮量進行控制算法的設計。因為傾角傳感器檢測到的傾角變化對應不同的單片機輸出電壓，而單片機輸出電壓直接決定三位四通m型電磁換向閥門開度從而決定液壓油缸的伸縮量大小，所以對控制器輸入量——傾角傳感器偏差量和控制器輸出量——提升臂提升角αd設計模糊控制算法。高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器如圖8所示。

優(yōu)選的，步驟4中，調平算法采用模糊控制算法，包括：

步驟41：確定高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器的輸入和輸出；輸入變量傾角傳感器偏離角和傾角傳感器偏離角變化率的基本論域為{-33}，其模糊集合論域為{-3-2-10123}，量化因子kekec的大小意味著對傾角傳感器偏離角和傾角傳感器偏離角變化率的不同加權程度，這里取ke＝kec＝1.2；傾角傳感器偏離角和傾角傳感器偏離角變化率分為7個等級，模糊子集分別為{nbnmnszpspmpb}，模糊子集中元素依次代表負大，負中，負小，零，正小，正中，正大；輸出控制量u的基本論域為{-4.54.5}，其模糊集合論域為{-4.5-3-1.501.534.5}；輸出比例因子ku的大小影響著高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器的輸出，這里取比例因子ku＝1/3；控制量分為7個等級，模糊子集分別為{nbnmnszpspmpb}；由于輸出有上調和下調之分，分別用正負號表示；論域中負數表示輸出第一提升臂和第二提升臂提升角αd下調，正數表示輸出第一提升臂和第二提升臂提升角αd上調；

步驟42：高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器的輸入變量模糊化，建立輸入輸出變量隸屬度函數；

步驟43：建立如下所示的高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器控制規(guī)則表，根據調平經驗知識庫(如圖12所示)，得到高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器控制規(guī)則圖(如圖13所示)。

進一步的，步驟43中，為了保證控制的實時性，采用離線計算方式確定高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器控制表，輸入模糊集合合成運算的and操作采用求交法，輸入模糊集合合成運算的also操作采用求并法，模糊運算采用求交法，輸出模糊合成采用最大—最小法，反模糊化采用重心法，最終求得輸出量的模糊集合，

本發(fā)明中模糊控制算法設計原理：本發(fā)明是一種高速插秧機自動調平系統(tǒng)，通過兩個傾角傳感器測得提升臂傾角e和傾角變化率ec?？刂破鹘涍^模糊化處理，形成對應于{-33}論域上的數值，通過調平經驗知識庫，形成模糊推理過程，建立起輸入量e、ec與輸出量u之間的隸屬函數。采用離線計算方式確定高速插秧機自動調平系統(tǒng)模糊控制器控制表，求得輸出量的模糊集合。當控制量提升臂傾角e與傾角變化率ec均處于等級ns，即負大時，對應輸出量u等級為ns，即負大。此時高速插秧機插植部一側下降，且下降速率最快，則對應提升臂提升角αd上調量最大；當控制量提升臂傾角e與傾角變化率ec均處于等級ps，即正大時，對應輸出量u等級為ps，即正大。此時高速插秧機插植部一側上升，且上升速率最快，則對應提升臂提升角αd下調量最大。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。