[發明專利]基于地面仿形機械行走控制系統及方法

有效

• 申請號: 201210202676.X
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102714972A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 彭彥昆;楊偉龍;湯修映
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: A01D45/10
• 分類號: A01D45/10;G05B19/042
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及一種機械控制系統和方法，尤其涉及一種基于地面仿形機械行走控制系統及方法。

背景技術

目前國內甘蔗收割機收割底盤的仿形主要是機械仿形，而機械傳動割臺的突出代表是撓性割臺，它的特點就是割臺底部是由柔性鋼板制成，可以小范圍內變形，依靠壓力(或拉力)及自身重力自動校正仿形機構，以此達到對地面進行仿形的目的。

電液仿形技術應用在機械加工領域比較成熟，一般系統采用電傳感器將模板的形狀轉換成電信號，經過放大電路放大推動電液伺服閥(電---液轉化機構)，由液壓缸或液壓電動機(液壓馬達)等液壓執行機構驅動工作臺，帶動刀架作伺服運動，這就實現了刀具與模板形狀的隨動，實現仿形加工。電液仿形系統穩定性好，靈敏度高，加工精度能夠可靠地保證使用要求。

然而以上這兩種控制模式共同的問題是控制精度和實時性差，且不能進行割臺高度數據的獲取和分析。

發明內容

（一）技術問題

本發明解決了現有技術中控制精度和實時性差、不能進行割臺高度數據的獲取和分析的技術問題。

（二）技術方案

本發明提供一種收割機行走控制系統，該系統包括：超聲波傳感器、單片機、顯示器、三位四通電磁閥，其中，所述超聲波傳感器用于監測甘蔗收割機機械底盤的高度，并將所述信號傳送給單片機和顯示器，所述單片機對該信號進行分析處理，然后將處理后的信號傳送給三位四通電磁閥，通過控制該電磁閥的電流實現對其不同方向上對負載流量。

進一步地，所述系統還包括D/A轉換器，連接在所述單片機和三位四通電磁閥之間。

進一步地，所述系統還包括比例放大器，連接在所述D/A轉換器和三位四通電磁閥之間。

進一步地，所述比例放大器安裝在駕駛室內。

進一步地，所述超聲波傳感器為一種探測頭，至于所述底盤上方。

進一步地，所述單片機根據內置的PID算法對所述三位四通電磁閥發出反應信號。

進一步地，該系統還包括液壓缸及其附件，通過單片機進行自動控制。

進一步地，所述收割機行走控制系統為甘蔗收割機行走控制系統。

本發明還提供了一種收割機行走控制方法，其包括如下步驟：

1）利用超聲波傳感器檢測得到所述超聲波傳感器與地面的距離和所述超聲波傳感器距離底盤的距離；

2）單片機接收所述傳感器檢測到距離，計算得到底盤距離地面的距離；并根據內置的PID算法對三位四通電磁閥發出指令，從而實現液壓缸的動作控制。

進一步地，該收割機行走控制方法用于甘蔗收獲機械。

所述步驟2）進一步包括：

單片機根據所述傳感器檢測到的兩個距離計算得到底盤距離地面的距離；

單片機利用內置的PID算法不斷的將超聲波傳感器中的反饋電路得到的高度測量值與設定值性比較，用比較得到的偏差進行比例、積分、微分的計算，所得結果作為對三位四通電磁閥的輸入，從而實現液壓缸的動作控制。

（三）技術效果

通過自動控制割臺的升降使割臺達到最優的離地距離，提高其仿形能力，并以此來提高收割質量，尤其能解決甘蔗在收獲期間破頭率高和切割損失嚴重的問題。

附圖說明

圖1電液控制系統圖

圖2控制系統流程圖

圖3超聲波發射電路圖

圖4超聲波接收電路圖

圖5超聲波測距程序流程圖

圖6LCD顯示電路圖

圖7LCD顯示程序流程圖

具體實施方式

本發明將機械加工領域的電液仿形技術借鑒過來，用于收割機械的底盤仿形控制。

本方法的關鍵技術在于，單片機系統的設計和控制方法的實現，使其能夠準確的獲取超聲波傳感器的數據，并進行處理反映，再將其反映信號通過D/A轉化器和比例放大器傳送給三位四通電磁閥和液壓缸，然后將根據單片機內PID子程序實現對收割底盤高度的自動控制。

實施例1：

本發明提供的基于地面仿形機械行走控制系統及方法在收割機械地面仿形及收割底盤高度控制方面進行了改進，利用超聲波傳感器來測割臺離地的距離，再通過單片機來控制液壓系統，控制割臺的升降使割臺達到最優的離地距離。