[發明專利]果園開溝機分級響應負荷反饋調控裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201310491313.7
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103529867A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 劉繼展;馮上海
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05D13/00
• 分類號: G05D13/00;A01B13/04;A01B13/16
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

技術領域

本發明屬于農業裝備領域，具體涉及開溝機分級響應負荷反饋調控技術。

背景技術

果園開溝作業時，由于果園的土壤條件變化、雜草纏繞甚至石塊阻擋等因素造成開溝載荷逐漸增大甚至突然急劇增加，而現有開溝機無法感知開溝載荷變化，更無法對由于雜草纏繞、堵塞等造成的載荷漸增和石塊阻擋造成的載荷急劇變大等不同情況進行區分，進而根據載荷的變化和變化急劇程度進行主動的調整，因此常常導致機器的刀片、傳動部件甚至發動機故障，造成停機維修率高，作業效率受到很大影響。專利CN101653069、CN201263315提出了聯合收割機的負荷反饋調控裝置及控制方法，但上述專利僅針對喂入量的變化，提出通過對聯合收割機不同部位監測信息的融合進行收割機的行走速度調節，以避免割臺堵塞或效率過低問題；專利CN102155033B提出了靜液壓推土機驅動系統負荷反饋速度控制方法，但其僅根據監測的工作油路油壓和發動機轉速進行進油量和變量泵、變量馬達排量的調整，進而保持推土機的理想車速。上述專利均未見載荷變化程度的自動區分及針對性的分級響應模式與控制方法相關內容。

發明內容

本發明的目的在于提供果園開溝機分級響應負荷反饋調控裝置及控制方法，實現果園開溝機作業的分級響應負荷反饋調控，有效降低開溝機的故障率，提高開溝機的作業效率。

為了解決以上技術問題，本發明通過開溝作業載荷變化程度的自動區分及分級動作響應，具體技術方案如下：

果園開溝機分級響應負荷反饋調控裝置，其特征在于：由電機驅動器(15)、電磁制動器(17)、行走速度傳感器(19)、電磁離合器(20)、開溝速度傳感器(22)、控制器(23)、報警系統(24)和兩個繼電器(25)組成；電磁制動器(17)安裝于HST液壓無級變速系統與行走驅動軸(18)之間，行走速度傳感器(19)安裝于行走驅動軸(18)上；電磁離合器(20)安裝于減速器(14)與開溝器軸(21)之間，開溝速度傳感器(22)安裝于開溝器軸(21)上；行走速度傳感器(19)和開溝速度傳感器(22)的傳感信號分別接入控制器(23)，報警系統(24)與兩個繼電器(25)由控制器(23)接出，控制系統(23)通過電機驅動器(15)控制電機(9)的轉動與停止，進而通過調速執行機構(16)對開溝機的前進速度進行調整；控制系統(23)通過一個繼電器(25)控制電磁離合器(20)的接合與分離，通過另一個繼電器(25)控制電磁制動器(17)的制動與脫離。

對所述的一種果園開溝機分級響應負荷反饋調控裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一，通過開溝速度傳感器(22)實時監測開溝器軸(21)的轉速，并將轉速信號n_s輸入控制器(23)；

步驟二，利用控制器(23)對開溝器軸(21)的轉速信號n_s進行濾波；

步驟三，通過控制器(23)對濾波后的轉速信號n_s進行微分計算△n_s/△t，得到開溝器軸(21)的實時加速度a，并將實時加速度a與加速度閾值a₀進行比較，如果a<a₀，表明載荷增加速度趨勢明顯，則觸發時間采樣；

步驟四，將濾波后的轉速信號ns與開溝器軸(21)的穩定轉速n₀進行比較，以判斷開溝載荷變化是否達到需進行調控的程度：

如果n_s/n₀≥0.6，則開溝載荷變化在可控范圍內，不做調控響應；

如果n_s/n₀<0.6，則根據轉速n_s達到0.6n₀時的時間采樣數確定載荷變化時間t；

步驟五，將載荷變化時間t與時間閾值t₀比較，以監測開溝載荷變化的急劇程度：

如果t<t₀，表明載荷急劇增加，前方存在大石塊等障礙物，則控制器(23)發出命令，電磁離合器(20)迅速分離，使開溝器軸(21)不再有動力輸入；同時電磁制動器(17)迅速制動使開溝機停止行進，報警系統(24)發出報警，提示駕駛員下車檢查；

如果t≥t₀，表明載荷由于排土不暢等造成載荷持續增加，則控制器(23)發出命令，電機(9)轉動，自動調整開溝機的前進速度，使開溝載荷下降至最佳狀態。

所述最佳狀態為發動機(13)功率條件下的最快開溝作業狀態。