恭喜華南農業大學楊丹彤獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜華南農業大學申請的專利甘蔗收割主從農機縱向相對位置控制系統及其控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115933487B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-06發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211671596.9,技術領域涉及:G05B19/042;該發明授權甘蔗收割主從農機縱向相對位置控制系統及其控制方法是由楊丹彤;王一鳴;黃世醒;鄭丁科;黃燕娟;張暢冉;王雪斐;靳曉虎設計研發完成,并于2022-12-26向國家知識產權局提交的專利申請。
本甘蔗收割主從農機縱向相對位置控制系統及其控制方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種甘蔗收割主從農機縱向相對位置控制系統及其控制方法,包括農機位姿測定裝置、轉運車倉監控攝像頭、云端服務器、車載可視化顯示終端、模糊控制器以及電子油門;農機位姿測定裝置有兩個分別裝在主從農機上,通過5G無線通信模組與云端服務器進行數據傳輸;轉運車倉監控攝像頭裝在從農機車斗上,通過串口與車載可視化顯示終端相連;云端服務器通過5G無線通信模組與車載可視化顯示終端連接;車載可視化顯示終端裝在從農機駕駛室控制臺,通過5G無線通信模組與云端服務器進行數據交互;模糊控制器裝在從農機上;電子油門與車載可視化顯示終端通過CAN總線通信。本發明可以有效減輕從農機機手勞動強度,實現甘蔗收割從農機與主農機高效協同作業。
本發明授權甘蔗收割主從農機縱向相對位置控制系統及其控制方法在權利要求書中公布了:1.甘蔗收割主從農機縱向相對位置控制系統,其特征在于,包括:農機位姿測定裝置、轉運車倉監控攝像頭、云端服務器、車載可視化顯示終端、模糊控制器以及電子油門;所述農機位姿測定裝置有兩個分別安裝在主、從農機上,并通過5G無線通信模組與云端服務器進行數據傳輸,用于在主、從農機行進作業期間獲取自身的位姿信息并上傳到云端服務器;所述轉運車倉監控攝像頭安裝在從農機的車斗上,并通過串口與車載可視化顯示終端相連,用于監測車倉蔗段實時裝載情況并發送到車載可視化顯示終端顯示;所述云端服務器通過5G無線通信模組與車載可視化顯示終端連接,用于解算信息數據并進行保存轉發;所述車載可視化顯示終端安裝在從農機駕駛室控制臺,通過5G無線通信模組與云端服務器進行數據交互;所述模糊控制器安裝在從農機上,其輸入為主從農機縱向相對位置偏差和主從農機相對速度偏差,通過預設好的模糊控制規則產生輸出,輸出為從農機的電機電流;所述電子油門與車載可視化顯示終端通過CAN總線通信,用于執行農機位姿測定裝置的微控制器下發的控制指令,通過模糊控制器輸出的電流大小控制從農機發動機轉速快慢,從而控制從農機的運行速度;所述模糊控制器的設計步驟如下:a、確定模糊控制器的輸入、輸出變量,并進行模糊化處理;將主從農機縱向相對位置偏差Ey和主從農機相對速度偏差Ev作為模糊控制器的輸入變量,模糊控制器的輸出變量是輸出電流u;當從農機位置超出目標縱向相對距離時,主從農機縱向相對位置偏差Ey為正,當從農機位置落后于目標縱向相對距離時,主從農機縱向相對位置偏差Ey為負,主從農機縱向相對位置偏差Ey的比例水平為{?6,?5,?4,?3,?2,?1,0,1,2,3,4,5,6};當從農機速度大于主農機時,主從農機相對速度偏差Ev為正,當從農機速度小于主農機時,主從農機相對速度偏差Ev為負;此外,主從農機相對速度偏差Ev的比例水平與主從農機縱向相對位置偏差Ey相同;從農機需要加速時輸出電流u為正,需要減速時輸出電流u為負;此外,輸出電流u的比例水平與主從農機縱向相對位置偏差Ey和主從農機相對速度偏差Ev相同;b、根據基本域、比例水平和因子建立模糊控制規則;將主從農機縱向相對位置偏差Ey、主從農機相對速度偏差Ev和輸出電流u這3個變量的模糊水平劃分為7個模糊子集,即大減、中減、小減、零、小加、中加和大加;根據2個輸入變量的7個模糊子集,能夠得到49個模糊規則,形成一個模糊規則表;輸入變量與輸出變量的隸屬函數相同,都使用三角形隸屬函數,隸屬函數的個數設為7,在量化級別的兩端繪制Z型和S型隸屬函數圖像;c、執行推理決策,生成模糊控制查詢表;由于需要消除主從農機縱向相對距離偏差Ey,因此引入校正系數來調整主從農機縱向相對距離偏差Ey和主從農機相對速度偏差Ev的權重,使用以下公式計算具有校正因子的控制規則; ;式中,表示舍入,Ey和Ev表示主從農機縱向相對距離偏差和主從農機相對速度偏差,u表示輸出電流;表示校正因子;根據主從農機縱向相對距離偏差和主從農機相對速度偏差的量化水平,計算具有校正因子的模糊控制查詢表;d、從模糊控制器的輸出模糊集中提取確切的輸出;根據模糊控制規則,采用質心法計算輸出模糊集的精確輸出值,公式如下: ;式中,表示模糊控制器的精確輸出值,表示輸出模糊集的離散元素,i表示輸出模糊集的離散元素的個數,表示元素的成員函數,yk和vk分別表示從農機遵循主工作路徑時的縱向相對距離偏差和相對速度偏差的輸入變量;通過上面設計的模糊控制器自動控制從農機的發動機功率,實現從農機穩定追隨主農機的作業位置。
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