[發(fā)明專利]一種菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910215896.8
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109901602A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉慶庭;甘翔天;武濤;鄒小平;張?jiān)鰧W(xué);徐鳳英;陳曉光;朱墨進(jìn);楊鵬輝;張順生
• 申請（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

1.一種菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于：包括傳感器、控制器和執(zhí)行器；其中傳感器包括用于實(shí)時測量菱形四輪中耕機(jī)行駛加速度的三軸加速度傳感器、用于分別實(shí)時測量菱形四輪中耕機(jī)行駛角速度的陀螺儀Ⅰ和陀螺儀Ⅱ；三軸加速度傳感器、陀螺儀Ⅰ和陀螺儀Ⅱ分別與控制器電連接；控制器與執(zhí)行器電連接。

2.按照權(quán)利要求1所述的菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于：控制器包括A/D、D/A轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)；執(zhí)行器包括電磁閥和液壓油缸；通過單片機(jī)控制電磁閥的通斷使液壓油缸上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)調(diào)平。

3.按照權(quán)利要求2所述的菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于：單片機(jī)預(yù)先設(shè)定了預(yù)設(shè)角值。

4.按照權(quán)利要求1所述的菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于：傳感器放置在菱形四輪中耕機(jī)的質(zhì)心位置，液壓油缸分別安裝于菱形四輪中耕機(jī)兩側(cè)的懸架上。

5.按照權(quán)利要求1所述的菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于：通過卡爾曼濾波器將加速度和陀螺儀Ⅰ測量的角速度的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償和信息整合得到姿態(tài)角Ⅰ。

6.按照權(quán)利要求1所述的菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平系統(tǒng)，其特征在于：通過陀螺儀Ⅱ測量的角速度的數(shù)據(jù)計算得到姿態(tài)角Ⅱ做負(fù)反饋判斷。

7.一種菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平方法，其特征在于，預(yù)先在單片機(jī)設(shè)定預(yù)設(shè)角值，調(diào)平方法包括以下步驟：

(1)利用三軸加速度傳感器、陀螺儀分別實(shí)時采集菱形四輪中耕機(jī)的加速度和角速度值；通過卡爾曼濾波器將加速度和陀螺儀Ⅰ測量的角速度的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償和信息整合得到姿態(tài)角Ⅰ；

(2)比較姿態(tài)角Ⅰ與預(yù)設(shè)角，若姿態(tài)角Ⅰ小于預(yù)設(shè)角，則跳轉(zhuǎn)至步驟(1)；若姿態(tài)角大于等于預(yù)設(shè)角，則進(jìn)入步驟(3)；

(3)將步驟(1)得到的姿態(tài)角Ⅰ結(jié)合菱形四輪中耕機(jī)懸架的幾何關(guān)系解算得到車身被調(diào)至水平時各個懸架液壓缸的伸縮位移量；

(4)將步驟(3)計算得到的液壓缸伸縮位移量，結(jié)合菱形四輪中耕機(jī)的液壓系統(tǒng)參數(shù)，計算得到各電磁閥的信號輸出量，控制電磁閥的通斷時間；

(5)根據(jù)陀螺儀Ⅱ測量的角速度信號計算得到菱形四輪中耕機(jī)的姿態(tài)角Ⅱ并與預(yù)設(shè)角相比；若姿態(tài)角Ⅱ小于預(yù)設(shè)角則跳轉(zhuǎn)至(1)進(jìn)行循環(huán)，若姿態(tài)角Ⅱ大于等于預(yù)設(shè)角則停止調(diào)平。

8.按照權(quán)利要求7所述的菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平方法，其特征在于：步驟(1)中，利用控制器讀取三軸加速度傳感器和陀螺儀Ⅰ所采集的數(shù)據(jù)值，由三軸加速度傳感器測得的加速度值計算得出菱形四輪中耕機(jī)初始姿態(tài)角；采用卡爾曼濾波方法，對由三軸加速度傳感器計算得出的初始姿態(tài)角和陀螺儀Ⅰ的角速度信號建立特征模型和姿態(tài)角度測量系統(tǒng)，對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償及信息融合，得到姿態(tài)角Ⅰ。

9.按照權(quán)利要求7所述的菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平方法，其特征在于：步驟(2)中，單片機(jī)比較姿態(tài)角Ⅰ和預(yù)設(shè)角并輸出控制信號。

10.按照權(quán)利要求9所述的菱形四輪中耕機(jī)主動調(diào)平方法，其特征在于：步驟(3)中，電磁閥接收單片機(jī)發(fā)出的控制信號改變通斷時間，從而控制液壓油缸的舉升量程，以達(dá)到調(diào)平目的。