[發明專利]一種作業機具自動調平系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410403801.2
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104206063A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 胡煉;羅錫文;林潮興;許奕;楊偉偉;可欣榮;趙祚喜
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: A01B71/02
• 分類號: A01B71/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

1.一種作業機具自動調平系統，其特征在于：包括傾角檢測傳感器模塊、位移檢測傳感器、自動調平控制模塊以及執行模塊，所述執行模塊包括作業機具、旋轉機構以及伸縮機構，所述作業機具通過旋轉機構與農業機械車體連接；所述伸縮機構相對于作業機具傾斜設置，且伸縮的一端與作業機具鉸接，通過伸長或縮短驅動作業機具旋轉，以調節作業機具相對于農業機械車體的傾斜角度；所述傾角檢測傳感器模塊設置在農業機械車體上，用于檢測農業機械車體的傾斜運動信號；所述位移檢測傳感器設置在伸縮機構上，用于檢測伸縮機構所在調節位置的直線位移；所述傾角檢測傳感器模塊、位移檢測傳感器和伸縮機構分別與自動調平控制模塊連接。

2.根據權利要求1所述的一種作業機具自動調平系統，其特征在于：所述傾角檢測傳感器模塊包括加速度傳感器和角速度傳感器，所述加速度傳感器和角速度傳感器檢測到的農業機械車體的運動信號通過Kalman融合算法計算出農業機械車體的實時傾斜角度。

3.根據權利要求1所述的一種作業機具自動調平系統，其特征在于：所述自動調平控制模塊包括運算控制器、驅動單元以及人機交互單元，所述驅動單元和人機交互單元分別與運算控制器連接；所述運算控制器用于根據農業機械車體的實時傾斜角度、作業機具和車體結構的幾何模型、位移檢測傳感器數據和通過人機交互單元設定的作業機具相對于農業機械車體的目標傾斜角度，通過驅動單元控制伸縮機構伸長或縮短，以調節作業機具相對于農業機械車體的傾斜角度。

4.根據權利要求1所述的一種作業機具自動調平系統，其特征在于：所述作業機具與旋轉機構鉸接。

5.根據權利要求1所述的一種作業機具自動調平系統，其特征在于：所述伸縮機構為液壓油缸或電動缸。

6.一種作業機具自動調平系統的自動調平控制方法，其特征在于包括以下步驟：

s1、傾角檢測傳感器模塊的加速度傳感器和角速度傳感器檢測農業機械車體的傾斜運動信號，并傳輸給自動調平控制模塊的運算控制器；

S2、運算控制器根據農業機械車體的傾斜運動信號，通過Kalman融合算法計算出農業機械車體的實時傾斜角度；

S3、運算控制器讀取當前位移檢測傳感器的信號，并轉化為伸縮機構的位移量；

s4、運算控制器根據作業機具和農業機械車體結構的幾何模型，以及伸縮機構當前的位移量，通過建立伸縮機構的位移x變化與作業機具相對于農業機械車體的傾斜角度θ變化的關系θ＝f(x)，計算作業機具相對于農業機械車體的傾斜角度；

S5、運算控制器根據農業機械車體的傾斜角度和作業機具相對于農業機械車體的傾斜角度的差值，結合結構的幾何模型，將角度的差值代入θ＝f(x)，計算出作業機具調平所需的伸縮機構的控制目標位移值；

S6、運算控制器將控制信號發送給驅動單元，通過驅動單元使伸縮機構運動到目標位移，實現對作業機具的調平控制。

7.根據權利要求6所述的一種作業機具自動調平系統的自動調平控制方法，其特征在于：所述伸縮機構的位移x變化與作業機具相對于農業機械車體的傾斜角度θ變化的關系如下：

其中，∠α和∠β分別為作業機具與旋轉機構鉸接處的兩個固定角度，a和b分別為作業機具與旋轉機構的鉸接點到伸縮機構兩端的距離，x₀為伸縮機構最短長度。