龙门实验室孙经纬获国家专利权
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龙图腾网获悉龙门实验室申请的专利一种稻麦联合收获机的作业行走速度预测与调控方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121329084B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511874876.3,技术领域涉及:G06Q10/0631;该发明授权一种稻麦联合收获机的作业行走速度预测与调控方法是由孙经纬;姬江涛;赵凯旋;李倩文;任艺涵;全朋坤;李明勇;王海渊;张巍鹏;陈凯康设计研发完成,并于2025-12-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种稻麦联合收获机的作业行走速度预测与调控方法在说明书摘要公布了:一种稻麦联合收获机的作业行走速度预测与调控方法,根据稻麦联合收获机的行走速度使用自助Bootstrap算法进行速度扩展数据采样,采用全连接构建生成对抗网络GAN模型,通过对GAN模型进行训练得到多变量序列数据生成模型,将扩展速度样本输入多变量序列数据生成模型,生成与扩展速度样本相对应的扩展多模态样本,采用随机森林算法构建稻麦联合收获机的行走速度预测模型,将扩展多模态样本输入行走速度预测模型进行随机森林训练,得到最优行走速度预测模型,将稻麦联合收获机的实时数据输入最优行走速度预测模型,得到最优速度预测值,然后通过增量PID进行稻麦联合收获机的行走速度调控,具有速度合理性高、算法鲁棒性高、速度预测实时性好的优点。
本发明授权一种稻麦联合收获机的作业行走速度预测与调控方法在权利要求书中公布了:1.一种稻麦联合收获机的作业行走速度预测与调控方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、稻麦联合收获机在多种不同的工况下进行作业,记录稻麦联合收获机行走速度,并通过多个传感器的检测数据得到稻麦联合收获机的实际收割幅宽、稻麦穗头密度、实际割高、秸秆含水率、脱粒滚筒转速、割台主轴转速、过桥输送链耙主轴转速; 步骤2、根据稻麦联合收获机行走速度得到原始速度的最小值P和最大值N,然后设定速度扩展区域,速度扩展区域的下限值L<P,上限值U>N,然后使用自助Bootstrap算法进行速度扩展数据采样; 在数据扩散区间[L,P]和[N,U],采用均匀分布生成新的速度样本; 在原始速度区间[P,N],首先进行原始样本分布拟合,以固定的间隔统计每个速度区间的分布频数,记作C={C1,C2,C3,…,Cn}; 然后计算各频数与最大频数Cmax的比值,记作R={R1,R2,R3,…,Rn},计算每个速度区间中值与Cmax所对应区间中值的绝对差值,记作D={D1,D2,D3,…,Dn}; 然后对各个速度区间进行随机样本生成,样本生成量N的计算公式为: 1; 最后在原始数据区间[P,N],采用均匀分布再次生成新的速度样本; 将所有区间新生成速度样本的集合作为扩展速度样本; 步骤3、采用全连接构建生成对抗网络GAN模型,所述的GAN模型包括生成器和判别器,生成器包括批量归一化层和线性整流激活函数,并引入非线性因素,生成器的最后一层应用双曲正切激活函数进行数据缩放处理; 判别器的输入维度与生成器的输出维度相匹配并均设置为7,对应由实际收割幅宽、稻麦穗头密度、实际割高、秸秆含水率、脱粒滚筒转速、割台主轴转速、过桥输送链耙主轴转速组成的多模态样本; 判别器的输出层采用sigmoid激活函数,生成介于0和1之间的概率值,用于表示输入数据为真实数据的可能性; 对GAN模型进行训练,将随机噪声数据作为生成器的初始输入,通过生成器输出多变量数据,选择二元交叉熵损失作为损失函数,根据判别器输出的概率值及数据样本的真实标签来计算损失,通过迭代优化得到多变量序列数据生成模型; 步骤4、将步骤2得到的扩展速度样本输入多变量序列数据生成模型,生成与扩展速度样本相对应的扩展多模态样本,包括7类扩增后的样本数据:实际收割幅宽、稻麦穗头密度、实际割高、秸秆含水率、脱粒滚筒转速、割台主轴转速、过桥输送链耙主轴转速; 步骤5、采用随机森林算法构建稻麦联合收获机的行走速度预测模型,将扩展多模态样本输入行走速度预测模型进行随机森林训练,利用贝叶斯算法对决策树数量、决策树最大深度和叶节点最大数量进行优化,得到最优行走速度预测模型; 步骤6、对稻麦联合收获机的实时行走速度进行平滑处理: vr,t=D[0]×vr,t0+D[1]×vr,t-1+D[2]×vr,t-2+D[3]×vr,t-3+D[4]×vr,t-42; 式2中,D=[0.5,0.2,0.1,0.1,0.1],代表速度平滑参数,vr,t为平滑后的速度,vr,t0为当前时刻的速度,vr,t-1为上一时刻的速度; 步骤7、将稻麦联合收获机的实时数据输入最优行走速度预测模型,得到最优速度预测值,然后通过增量PID进行稻麦联合收获机的行走速度调控; 增量PID控制器的输出为控制电压增量,输入为平滑处理后的实际速度与最优速度预测值的差值,增量PID控制器的公式为: 3; 式3中,为当前时刻的误差,为前一个时刻的误差;为前两个时刻的误差,为控制量的增量,Kp、Ki、Kd分别为比例增益、积分增益、微分增益; 增量PID控制器再结合前一时刻控制电压得到当前时刻控制电压,车载控制器得到与对应的最优速度,从而实现稻麦联合收获机作业行走速度的控制。
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