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卡尔曼滤波融合遗传PID控制算法在提高播种精度中的应用

2021-10-14马利强陈雪辉俞传阳

安徽农业大学学报 2021年4期
关键词:卡尔曼滤波

刘 伟,马 彪,马利强,陈雪辉,俞传阳,黄 磊,李 昊

(安徽建筑大学机械与电气工程学院,合肥 230601)

精密播种作为一种先进的现代化农作物种植技术,通过控制播种量精度、株间距精确度及播种深度的精确度来实现减少种子投放量、提高出苗率和增加农作物产量的目标[1],播种器作为实现精密播种的一个重要器件,其结构形式和驱动方式直接影响到播种质量的好坏。采用地轮驱动的播种器,由于受到复杂地势的影响很容易发生地轮打滑和传动机构卡死的现象,造成漏播以及种间距不均匀的现象[1],直接影响农作物的产量;采用电机驱动的播种器,利用内外气压差将种子吸附在播种盘上,解决了因地轮打滑造成漏播影响农作物产量的问题[2],但播种质量会受到播种盘转速、真空压力大小以及导种管形式等因素的影响[3]。播种盘转速过高时,种子离心惯性力大,若气压不足便会导致漏吸,造成播种精度下降;当播种盘转速过低时,部分吸孔会重复吸种,重播率增大,造成种子的浪费。由此可见,要实现精密播种就需对播种器驱动电机的转速进行精密的控制。

PID控制因其算法简单和鲁棒性好,被广泛应用于各种工业过程控制,但当控制系统中存在控制干扰信号和测量噪声时,控制系统会产生系统精度差,响应时间长,稳定性不高等缺陷,导致控制系统达不到理想的控制精度。为解决PID控制存在的缺陷,赵红等[4]和王婷婷等[5]把模糊控制器与PID控制器相结合,设计了一套基于模糊控制的PID控制算法,通过对模糊控制器隶属度函数进行优化,提高了PID控制器的响应时间和抗干扰能力;……

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