[發明專利]作物生長傳感器車載自平衡方法及裝置

有效

• 申請號: 201511005093.8
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105527970B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 曹衛星;余山山;倪軍;朱艷;龐方榮;姚立立
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 蔣真

1.一種作物生長傳感器自平衡裝置，包括單擺齒輪阻尼系統、單擺非圓齒輪阻尼系統、單擺齒輪驅動系統和控制組件，所述作物生長傳感器自平衡裝置通過固定板(7)可將裝置安裝于拖拉機機架上，第一齒輪(1)、第二齒輪(2)、第三齒輪(4)與第四齒輪(5)構成單擺齒輪阻尼系統，第一非圓齒輪(10)與第二非圓齒輪(11)構成單擺非圓齒輪阻尼系統，用于抑制拖拉機傾斜的影響，由第一齒輪(1)、第二齒輪(2)、第三齒輪(4)與第四齒輪(5)構成單擺齒輪阻尼系統安裝在支架(6)上，第三齒輪(4)與第四齒輪(5)均通過帶軸承的軸銷(16)安裝在固定板(7)上，第一非圓齒輪(10)與第二非圓齒輪(11)分別通過帶軸承的第一軸銷(12)、帶軸承的第二軸銷(14)安裝在支架(6)上，作物長勢傳感器(3)安裝在位置可調板(13)上，陀螺儀檢測作物長勢傳感器(3)的姿態信息，按照預定的目標將控制信號作用于單擺齒輪副以及由第一無刷電機驅動器(8)、第二無刷電機驅動器(9)和第三無刷電機驅動器(15)構成的單擺齒輪驅動系統，目標控制信號依據激勵響應模型采用PID控制策略，從而實現作物長勢傳感器的平衡穩定狀態的閉環控制，所述控制組件包括處理器和陀螺儀，所述陀螺儀檢測作物長勢傳感器的姿態信息，所述處理器根據作物長勢傳感器姿態信息控制所述無刷電機驅動器組件控制單擺齒輪傳動系統驅動所述機架組件對作物長勢傳感器進行姿態調整，以保證作物長勢傳感器始終與所監測的作物保持一定的角度范圍。

2.根據權利要求1所述的一種作物生長傳感器自平衡裝置，其特征在于：采用單擺齒輪副系統作為作物生長傳感器自平衡裝置的阻尼系統以及傳動系統。

3.一種作物生長傳感器自平衡方法，其特征在于包括以下步驟：

采用運動學和動力學分析，通過數值模擬、實驗分析方法找出如權利要求1或權利要求2中所述的作物生長傳感器自平衡裝置在不同激勵下的響應模型，單擺齒輪齒輪嚙合力F_n、嚙合點與鉸接點的長度L以及傳感器重量m都與響應模型相關，其關系為：

式中，A、為常數，決定于單擺齒輪的初始狀態，f(t)為所加的激勵；

依據作物生長傳感器自平衡裝置激勵響應模型設計PID控制算法，實現作物生長傳感器的平衡穩定狀態的閉環控制。