一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统

本发明涉及农机机械自动控制，具体为一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统。

背景技术：

1、随着农业机械化的快速发展和智能化趋势的加强，采棉机作为一种重要的农业机械设备，在棉花采摘中发挥着至关重要的作用。在采棉机的诸多技术环节中，采摘头的高度控制是一个尤为关键的问题。然而，传统的采棉机在采摘过程中往往存在采摘头高度固定、无法根据地形变化自适应调节的问题，容易导致采摘头与地面发生碰撞，影响采摘效率和采摘质量，甚至可能造成机械损伤。此外，手动调节采摘头高度的方式不仅操作繁琐，而且调节精度低，难以满足现代农业生产的精准化需求。

2、近年来，随着传感器技术和控制算法的不断发展，越来越多的研究开始关注农机高度、耕深等的自适应调节技术。通过安装传感器实时监测采摘头与地面的距离，并结合先进的控制算法，可以实现采摘头高度的自动调整，从而提高采摘效率和采摘质量。然而，尽管现有技术已经在一定程度上实现了采棉机采摘头高度的自动调节，但仍存在一些问题和挑战。例如，一些系统的调节精度和响应速度仍需提高，以适应复杂多变的棉田路况；同时，系统的稳定性和可靠性也需要进一步加强，以确保在长时间连续作业中能够保持稳定的性能。

3、因此，本专利提出一种新型的采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统。该系统采用先进的仿形角度传感器和模糊pid控制算法，能够实时、精确地监测和调节采摘头的高度，实现自动仿形模式和手动操作模式的灵活切换。同时，系统还具备高度的稳定性和可靠性，能够适应各种复杂的工作环境，为现代农业生产提供有力的技术支持。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，上位机设定目标高度，控制器根据高度传感器实时测量的采摘头离地高度调节液压提升臂的升降动作，进而对采摘头离地高度进行自适应调节，使其保持稳定高度，从而解决了传统采棉机在采摘过程中因采摘头高度固定或调节不精确而导致的采摘效率低下、棉花损失严重以及机械损伤等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，该系统包括距离传感器、控制器、执行机构、上位机。

3、在本发明中，距离传感器安装在采摘头上，用于实时测量采摘头与地面的距离。这一实时距离数据是控制系统进行自适应调节的关键依据。

4、控制器作为本发明的核心部件，接收来自距离传感器的实时数据，并根据预设的高度阈值判断采摘头的高度是否需要调整。为了实现精确且快速的调节，控制器采用了模糊pid控制算法。该算法结合了模糊推理和pid调节的优点，能够根据实时数据动态调整控制参数，从而确保采摘头的高度始终保持在最佳范围内。

5、执行机构在接收到控制器的指令后，会驱动电磁阀和液压缸驱动采摘头提升臂进行伸缩运动，具有结构紧凑、调节精度高的特点，能够精确控制采摘头的高度，以适应不同地形和采摘需求此外。

6、本发明还引入了上位机作为人机交互界面。上位机不仅能够实时显示控制器的数据和监控系统的运行状态，使操作员能够全面了解系统的运行情况，还能够允许操作员通过界面设定参数、调整设备设置，并发送控制指令至控制器，从而实现对控制系统的远程控制和智能化管理。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果如下

8、本发明提供的一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，通过引入先进的模糊pid控制算法，实现了对采摘头高度的实时、精确调节。这一算法结合了模糊推理和pid调节的优点，能够根据实时测量的距离数据动态调整控制参数，从而确保采摘头的高度始终保持在最佳范围内。这不仅避免了采摘头与地面发生碰撞，还显著提高了采摘效率和采摘质量；

9、本发明提供的一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，引入了上位机作为人机交互界面，实现了对控制系统的远程控制和智能化管理。操作员可以通过上位机实时了解系统的运行状态，设定参数和调整设备设置，从而实现对系统的全面监控和灵活操作。这不仅提高了操作的便捷性，还降低了操作难度，使得系统更易于被广大农户接受和使用；

10、本发明提供的一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，采用了采摘头液压提升臂作为高度调节装置，该装置具有结构紧凑、调节精度高的特点。与传统的机械式高度调节装置相比，液压提升臂能够更快速、更准确地响应控制器的指令，实现采摘头高度的快速调整。

技术特征：

1.一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，包括采摘头、距离传感器、控制器、执行机构、上位机；其中，所述距离传感器安装在采摘头上，用于实时测量采摘头与地面的距离；所述控制器包括硬件和软件，硬件采用plc，软件采用模糊pid控制算法，用于接收距离传感器的信号并根据预设的高度阈值判断采摘头的高度是否需要调整；所述执行机构与控制器连接，根据执行机构的驱动实现采摘头高度的自适应调节；所述上位机与控制器连接，用于实时接收并显示控制器的数据，同时能够发送指令至控制器以调整控制系统的工作状态。

2.根据权利要求书第一条所述的采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，其特征在于：所述距离传感器采用超声波或红外传感器，能够精确测量采摘头与地面的距离，并将测量数据实时传输给控制器，以供控制器进行高度调节控制。

3.根据权利要求书第一条或第二条所述的采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，其特征在于：所述控制器选用plc，软件部分采用模糊pid控制算法，通过模糊推理和pid调节计算得出精确的控制指令，以实现采摘头高度的自适应调节，确保采摘头与地面的距离保持在预设范围内。

4.根据权利要求书第一条至第三条中任一项所述的采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，其特征在于：所述执行机构为电磁阀和液压缸，用于根据控制器的指令驱动采摘头提升臂进行伸缩运动，具有结构紧凑、调节精度高的特点，能够精确控制采摘头的高度，以适应不同地形和采摘需求。

5.根据权利要求书第一条至第四条中任一项所述的采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，其特征在于，所述上位机具有监控和数据采集、功能，能够实时接收控制器传输的数据，显示监控过程中的各种参数和状态信息，使操作员能够全面了解控制系统的运行情况。还具有控制和指令传输功能，操作员可以通过上位机界面设定参数、调整设备设置，并发送控制指令至控制器，实现对控制系统的自动化控制。

技术总结一种采棉机采摘头离地高度自适应调节控制系统，包括采摘头、距离传感器、控制器、执行机构、上位机；其中，所述距离传感器安装在采摘头上，用于实时测量采摘头与地面的距离；所述控制器包括硬件和软件，硬件采用PLC，软件采用模糊PID控制算法，用于接收距离传感器的信号并根据预设的高度阈值判断采摘头的高度是否需要调整；所述执行机构与控制器连接，根据执行机构的驱动实现采摘头高度的自适应调节；所述上位机与控制器连接，用于实时接收并显示控制器的数据，同时能够发送指令至控制器以调整控制系统的工作状态。本发明通过多传感器实时检测和先进控制算法等控制技术实现采摘头离地高度自适应调节，从而一定程度上解决了背景技术中棉花采摘质量差、采摘头机械磨损等问题。技术研发人员：张立新,张雄业,李文春,胡雪,谭玲,彭霞,殷关蓉受保护的技术使用者：石河子大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2