[发明专利]一种智能谷物清选试验台多参数模糊控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种智能谷物清选试验台多参数模糊控制系统及方法，采用双风机系统，上筛、下筛独立可控，能够根据试验台工作状态进行自动决策并调整试验参数，降低清选损失与含杂率，提高清选试验台的工作效率。该系统包括机械部分、上位计算机、下位控制器、模拟量输入/输出装置、传感采集装置、人机交互装置、执行机构和限位报警装置。上位计算机通过设置在机械部分内的多个传感器获得清选试验台的实时工作状态，将籽粒含杂率与设定值进行比较，当籽粒含杂率大于预设值时，依据模糊控制策略进行自动决策，并周期性调节上筛、下筛转速、风速、风量、喂入量，实现多参数的自适应调节，并自动存储清选试验台的工作状态参数与控制参数，为研究分析各参数对清选效果的影响、设计高效合理的清选系统提供依据。

技术领域

本发明属于谷物清选技术领域，更确切地说，本发明涉及一种智能谷物清选试验台多参数模糊控制系统及方法。

背景技术

清选试验台是研制开发新型清选装置、验证清选参数的重要试验设备，对于降低收获机械的清选损失率和含杂率，提高清选质量和效率有重要意义。目前常见的清选试验台往往将清选装置与脱粒装置组合在一起进行试验，且清选上筛、下筛无法单独控制，风量、风向无法调整，无法单独分析清选筛的上筛、下筛以及风机、风道设计对清选效果的影响；现有实验台参数设定大多采用手动模式开环控制，参数多、设定复杂，缺乏多参数的自适应控制决策，无法快速寻找最适合的参数匹配组合。

发明内容

一种智能谷物清选试验台多参数模糊控制系统，包括机械部分、上位计算机、下位控制器、模拟量输入/输出装置、传感采集装置、人机交互装置、执行机构和限位报警装置。

所述的机械部分包括喂料机构、逐稿器、机架、上筛、杂质收集机构、下筛、出粮收集机构、大风机、小风机和智能控制柜；

所述的喂料机构安装于机架的最前端，其出料口悬于逐稿器上方；逐稿器与上筛相连，安装于机架的上部，下筛安装于上筛下方，大风机和小风机由下至上依次安装于逐稿器下方；杂质收集机构固定于机架尾部，出粮收集机构安装于下筛下方；智能控制柜A放置于机架外部。

所述的上位计算机、下位控制器、模拟量输入/输出装置和人机交互装置安装于智能控制柜内部，上位计算机通过以太网总线连接到下位控制器，进而下位控制器通过开关信号输出接口和脉冲信号输出接口连接到执行机构；传感采集装置连接到模拟量输入/输出装置，进而通过USB总线连接到上位计算机；人机交互装置通过HDMI和USB信号总线连接到上位计算机；

所述的上位计算机为带防尘屏蔽功能的金属机壳工业控制计算机，其处理核心数量不少于4个、主频不低于3.0GHz，内部存储单元RAM不低于8GB，USB接口不少于4个，以太网接口不少于2个；

所述的下位控制器为包含开关信号输入接口、开关信号输出接口和脉冲信号输出接口的可编程控制器PLC，其内存容量不少于5000步，开关信号输入点不少于4个，开关信号输出点不少于8个，脉冲信号输出频率不少于100kHz，输出点不少于2个；

所述的模拟量输入/输出装置为USB总线的多功能模拟量输入/输出采集卡，A/D输入通道不少于8路，D/A输出通道不少于6路，采样精度不低于12位。

所述的传感采集装置包括上筛转速传感器、下筛转速传感器、风速传感器、喂料称重传感器、籽粒称重传感器和杂质称重传感器；

所述的上筛转速传感器安装在上筛电机的主轴末端，可测量出上筛电机的旋转速度，从而计算出上筛的振动频率；下筛转速传感器安装在下筛电机的主轴末端，可测量出下筛电机的旋转速度，从而计算出下筛的振动频率；

所述的风速传感器安装在上筛、下筛与杂质收集机构连接处，用于测量上筛和下筛风道末端的风速；风速传感器为三杯式微型风速传感器，量程0-30m/s，系统误差不高于1％；

所述的喂料称重传感器为柱式称重传感器，量程不低于500kg，安装在喂料机构支架底座上，可以测量出喂料机构输送的谷物喂入量；