本發(fā)明主要涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)是一種小麥播種機(jī)組的速度跟蹤預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的小麥播種機(jī)在作業(yè)中，常會(huì)受到田間復(fù)雜環(huán)境的影響而降低了排種/排肥的均勻性，導(dǎo)致小麥排種/排肥質(zhì)量受到較大影響。為實(shí)現(xiàn)小麥精量排種/排肥，一些學(xué)者研制出智能小麥集排控制系統(tǒng)，通過(guò)北斗報(bào)文或雷達(dá)測(cè)速等方式獲取播種機(jī)組排種/排肥行駛速度，并將速度信號(hào)傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)將速度信號(hào)發(fā)送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)排種輪精量排種/排肥。然而，受田間地面復(fù)雜路面激勵(lì)、拖拉機(jī)振動(dòng)等因素造成機(jī)身振動(dòng)，以及受天氣、建筑物和田間其他遮擋物等影響，易造成獲取的播種機(jī)組行駛速度異常，甚至為零，這將嚴(yán)重影響小麥精量播種機(jī)作業(yè)精度，進(jìn)而影響小麥的排種/排肥均勻性與各行排量的一致性。

2、近年來(lái)，一些論文和專利已經(jīng)針對(duì)特定問(wèn)題提出了各種解決方案和思路。然而，這些研究大都是就小麥播種機(jī)組勻速行駛工況下開(kāi)展丟失數(shù)據(jù)點(diǎn)的預(yù)測(cè)，并未充分考慮到實(shí)際播種過(guò)程中加速與減速工況，特別是當(dāng)所預(yù)測(cè)時(shí)刻介于變速與勻速的拐點(diǎn)時(shí)的工況，從而導(dǎo)致小麥播種機(jī)組的排種/排肥效率和精度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種小麥播種機(jī)組的速度跟蹤預(yù)測(cè)方法，以期能改善播種機(jī)在復(fù)雜田間作業(yè)環(huán)境下因測(cè)速不穩(wěn)定導(dǎo)致的排種/排肥精度降低的問(wèn)題，從而提高播種機(jī)組速度跟蹤預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，為小麥智能電控播種提供技術(shù)保障。

2、本發(fā)明為達(dá)到上述發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一種小麥播種機(jī)組的速度跟蹤預(yù)測(cè)方法的特點(diǎn)在于，包括以下步驟：

4、步驟1、獲取當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的前n個(gè)時(shí)刻{tk-i|i=1,2,3…,n}下小麥播種機(jī)組的行駛速度，其中，表示當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的前第i個(gè)時(shí)刻tk-i測(cè)量的小麥播種機(jī)組的行駛速度；

5、步驟2、判斷小麥播種機(jī)組的行駛工況，包括：完全勻速工況、完全變速工況、同時(shí)包含勻速工況和變速工況；

6、步驟2.1、利用式(1)計(jì)算當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的速度標(biāo)準(zhǔn)差sk：

7、???????????????????????????????(1)

8、式(1)中，為當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的前n個(gè)時(shí)刻小麥播種機(jī)組的行駛速度的平均值；

9、步驟2.2、若，則表示小麥播種機(jī)組在當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk處于完全勻速工況，其中，表示閾值；

10、若，則表示小麥播種機(jī)組在當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk處于非完全勻速工況：

11、當(dāng)時(shí)，表示小麥播種機(jī)組在當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk處于減速工況；

12、當(dāng)時(shí)，表示小麥播種機(jī)組在當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk處于加速工況；

13、利用式(2)計(jì)算當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的前第tk-m時(shí)刻之后的速度集標(biāo)準(zhǔn)差：

14、?????????????????????????????(2)

15、當(dāng)滿足閾值，且，則表示當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的前第tk-m時(shí)刻之前小麥播種機(jī)組處于加速工況，在前第tk-m時(shí)刻之后小麥播種機(jī)組進(jìn)入勻速工況；

16、利用式(3)計(jì)算當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的前tk-m時(shí)刻之前的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差：

17、????????????????????????????(3)

18、當(dāng)滿足閾值，且，則表示當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的前tk-m時(shí)刻之前小麥播種機(jī)組處于勻速工況，前tk-m時(shí)刻之后小麥播種機(jī)組進(jìn)入減速工況；

19、步驟3、利用式(4)建立誤差函數(shù)，并基于最小二乘法原理對(duì)誤差函數(shù)進(jìn)行求解，從而利用式(5)得到變速工況加速度a的最優(yōu)估計(jì)值，其中，a、b分別表示tk-n時(shí)刻至tk-1時(shí)刻之間的時(shí)段內(nèi)小麥播種機(jī)組行駛的加速度和初速度；

20、????(4)

21、?????(5)

22、步驟4、計(jì)算當(dāng)前第k時(shí)刻tk的速度跟蹤預(yù)測(cè)值vk；

23、若判斷速度測(cè)量集處于完全勻速工況，則以測(cè)量的n個(gè)時(shí)刻速度的平均值作為當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk的速度跟蹤預(yù)測(cè)值vk；

24、若判斷速度測(cè)量集加速工況在前，勻速工況在后，則以zk-m作為分界點(diǎn)，利用式(6)得到當(dāng)前時(shí)刻速度的速度跟蹤預(yù)測(cè)值vk：

25、??(6)

26、若判斷小麥播種機(jī)組處于完全變速工況，則利用式(7)得到當(dāng)前第k個(gè)時(shí)刻tk速度的跟蹤預(yù)測(cè)值vk：

27、??????????????????????????(7)

28、式(7)中，表示第k-1個(gè)時(shí)刻tk-1的速度測(cè)量值，表示相鄰時(shí)刻間的最優(yōu)估計(jì)值；

29、步驟5、若，則認(rèn)為小麥播種機(jī)組在當(dāng)前第k時(shí)刻tk的速度測(cè)量值z(mì)k異常，并將vk賦值給zk；否則，zk保持不變；從而按照zk對(duì)小麥播種機(jī)組在當(dāng)前第k時(shí)刻tk的排種/肥軸電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，其中，表示閾值。

30、本發(fā)明一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器以及處理器的特點(diǎn)在于，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)支持處理器執(zhí)行所述速度跟蹤預(yù)測(cè)方法的程序，所述處理器被配置為用于執(zhí)行所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的程序。

31、本發(fā)明一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序的特點(diǎn)在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行所述速度跟蹤預(yù)測(cè)方法的步驟。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

33、1、本發(fā)明基于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的前n個(gè)時(shí)刻的速度信息進(jìn)行分析，對(duì)于田間地頭的加速與減速行駛工況基于最小二乘法原理對(duì)其加速度進(jìn)行擬合求解，充分考慮小麥播種機(jī)組實(shí)際播種過(guò)程的運(yùn)行工況，解決了現(xiàn)有技術(shù)中速度跟蹤預(yù)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)不同運(yùn)行工況的問(wèn)題，尤其是在田間地頭加速與減速行駛工況下精度不高的問(wèn)題。

34、2、本發(fā)明通過(guò)對(duì)當(dāng)前時(shí)刻速度預(yù)測(cè)精度的提高，使播種機(jī)能夠更準(zhǔn)確地根據(jù)速度調(diào)整排種和排肥量，提高了播種質(zhì)量，減少了因速度波動(dòng)導(dǎo)致的播種不均勻現(xiàn)象，確保了播種的均勻性和準(zhǔn)確性，為小麥的生長(zhǎng)提供了更好的條件。

技術(shù)特征：

1.一種小麥播種機(jī)組的速度跟蹤預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器以及處理器，其特征在于，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)支持處理器執(zhí)行權(quán)利要求1所述速度跟蹤預(yù)測(cè)方法的程序，所述處理器被配置為用于執(zhí)行所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的程序。

3.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1所述速度跟蹤預(yù)測(cè)方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種小麥播種機(jī)組的速度跟蹤預(yù)測(cè)方法，包括：1.獲取相關(guān)速度數(shù)據(jù)；2.判斷行駛工況（完全勻速、完全變速、含勻速和變速）；3.建立并求解誤差函數(shù)；4.計(jì)算速度跟蹤預(yù)測(cè)值；5.判斷并處理速度測(cè)量值異常情況。本發(fā)明能實(shí)時(shí)解析采集的小麥播種機(jī)組行駛速度，分析判斷播種機(jī)組的運(yùn)行工況，并基于最小二乘法原理對(duì)該行駛工況的速度信息進(jìn)行分析計(jì)算，進(jìn)而預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻的速度值，再由此控制排種/肥軸電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而能實(shí)現(xiàn)小麥播種機(jī)的精量排種/排肥。

技術(shù)研發(fā)人員：楊騏凡,劉策,李遠(yuǎn)代,丁立,宋夢(mèng)雪,胡孔偉,張春嶺,陳黎卿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28