基于遗传算法优化的收获机割台高度模糊PID控制研究①

曹向虎，张春雨，段文远，张卫民

(安徽科技学院 机械工程学院，安徽 凤阳 233100)

0 引 言

玉米是我国三大主要粮食作物之一，其种植面积较广[1-2]。随着我国城市化进程的推进，农村劳动力逐渐减少，对收获机械的需求较为迫切。目前国内使用的玉米收获机，割台高度依靠人工控制，操作难度大，留茬高度一致性差，造成的漏割、错割等问题比较严重。近年来，相关研究者已对收获机割台高度的控制策略进行研究。伟利国等[3]研发了割台地面仿形控制系统，能够根据地面浮动情况进行割台高度的自动调节，但该系统采用机械式仿形传感器，易受外界复杂作业环境的干扰而影响割台调控精度。胡焉为等[4]设计了一种双输入、双输出的叶菜收获机割台高度控制系统，但该系统需要建立精准的动力学模型，实现较为复杂。周冬冬等[5]提出了一种基于模糊逻辑的割台高度控制系统，用于大豆联合收获机割台高度的自动调控。然而模糊逻辑控制参数的选取一般采用试凑法或经验法，有一定的局限性，很难达到最优状态。针对上述控制策略所存在的问题，设计了一种玉米收获机割台高度仿形自适应控制策略，利用遗传算法优化模糊PID控制器中的控制规则，以最优控制参数实现割台高度在线自适应控制。运用MATLAB进行仿真，与常规模糊PID控制进行比较分析以及试验运行测试，验证控制优化的有效性。

1 割台高度仿形自适应控制系统

1.1 系统组成

针对丘陵地区或非标准农田，田地平整度较低，维持固定的割台收获高度，容易导致割台与地面碰撞或者收获高度不符合要求等问题，设计一种玉米收获机割台高度仿形自适应控制系统。……