[發明專利]液壓式農機自動轉向控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201210578890.5
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103895698A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 胡靜濤;高雷;遲浩東;白曉平;王鶴;李逃昌;劉曉光
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B62D5/06
• 分類號: B62D5/06;B62D6/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

1.液壓式農機自動轉向控制裝置，其特征在于包括：相互連接的控制器（12）和液壓驅動模塊（11）；

控制器（12）：接收與其連接的上位機的命令，并通過對液壓驅動模塊（11）的控制進而控制農機自動轉向；

液壓驅動模塊（11）：與農機原轉向器（8）、轉向油缸（10）、油泵（7）、油箱（6）連接；接收控制器（12）的控制信號進行手動/自動轉向油路切換：即應用農機原轉向器（8）手動轉向或者通過比例換向閥（2）改變轉向油缸（10）內的液壓油的流向、流量實現農機的自動轉向。

2.根據權利要求1所述的液壓式農機自動轉向控制裝置，其特征在于：所述液壓驅動模塊（11）包括電磁開關閥（1）、比例換向閥（2）和減壓閥（3）；電磁開關閥（1）為三個兩位三通的電磁開關閥A、B、C；電磁開關閥A的常閉端口和農機原轉向器（8）的P口連接，常開端口與比例換向閥（2）的P口連接，公共端口與油泵（7）的輸出連接；電磁開關閥B的常閉端口和農機原轉向器（8）的A口連接，常開端口與比例換向閥（2）的A口連接，公共端口與轉向油缸（10）的A口連接；電磁開關閥C的常閉端口和農機原轉向器（8）的B口連接，常開端口與比例換向閥（2）的B口連接，公共端口與轉向油缸（10）的B口連接；減壓閥（3）與油泵（7）的輸出端連接。

3.根據權利要求1所述的液壓式農機自動轉向控制裝置，其特征在于：所述控制器（12）包括：處理器（13）與CAN通信模塊（14）、電磁開關閥控制模塊（15）、比例換向閥控制模塊（16）、緊急開關檢測模塊（17）連接；緊急開關檢測模塊（17）通過緊急開關（18）與電源連接；電磁開關閥控制模塊（15）與液壓驅動模塊（11）的電磁開關閥（1）連接；比例換向閥控制模塊（16）與液壓驅動模塊（11）的比例換向閥（2）連接。

4.根據權利要求1所述的液壓式農機自動轉向控制裝置，其特征在于：所述電磁開關閥控制模塊（15）包括順序連接的達林頓晶體管（21）、繼電器（22）；達林頓晶體管（21）的輸入端與處理器（13）連接，輸出端與繼電器（22）的線圈控制端連接，繼電器（22）的兩個觸點分別連接電源和電磁開關閥（1）的線圈控制端。

5.根據權利要求1所述的液壓式農機自動轉向控制裝置，其特征在于：所述比例換向閥控制模塊（16）包括：兩個數字隔離芯片（24）分別與兩個電流源數模轉換芯片（23）順序連接；數字隔離芯片（24）與處理器（13）連接，電流源數模轉換芯片（23）通過電流輸入放大器（4）與比例換向閥（2）的兩個電磁鐵（25）連接。

6.根據權利要求1所述的液壓式農機自動轉向控制裝置，其特征在于：所述緊急開關檢測模塊（17）包括：串聯的達林頓晶體管A（31）和靜電放電保護芯片（33）；達林頓晶體管A（31）輸出端與處理器（13）的中斷引腳連接，該輸出端連有上拉電阻（32）；靜電放電保護芯片（33）輸入端通過手動開關（18）與電源連接。

7.液壓式農機自動轉向控制方法，其特征在于包括以下步驟：

控制器（12）接收上位機的開始命令，控制液壓驅動模塊（11）內的電磁開關閥（1）閉合使農機切換為自動轉向模式；

控制器（12）根據轉向角度設定命令中的角度設定值以及來自傳感器的轉向角度測量值、農機速度測量值進行自適應模糊PID控制；得到的流向和流量的控制量輸出至控制液壓驅動模塊（11）的比例換向閥（2）實現自動轉向控制；

控制器（12）接收上位機的轉向停止命令，控制液壓驅動模塊（11）內的電磁開關閥（1）斷開使農機切換為手動轉向模式，結束自動轉向控制。

8.根據權利要求7所述的液壓式農機自動轉向控制方法，其特征在于：

所述進行自適應模糊PID控制包括以下步驟：

將轉向角度設定值θk)與轉向角度測量值y(k)的差值e(k)和農機速度測量值v(k)作為自適應模糊控制器的輸入，通過自適應模糊控制得到PID控制器的比例參數k_p、積分參數k_i、微分參數k_d輸出至PID控制器；

PID控制器根據輸入的e(k)得到控制量P(k)，P(k)轉換成為電流控制信號控制放大器（4），通過控制比例換向閥（2）的導通方向和流量大小，從而控制農機轉向的方向和速度。

9.根據權利要求7所述的液壓式農機自動轉向控制方法，其特征在于：控制器（12）檢測到緊急開關（18）按下時，農機由自動轉向模式切換為手動轉向模式，液壓驅動模塊（11）恢復為初始狀態，即電磁開關閥（1）斷開，比例換向閥（2）停止在中位。