一種農(nóng)機犁具自動控制裝置和控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)機犁具自動化技術領域，具體涉及一種農(nóng)機犁具自動控制裝置和控 制方法。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)耕地用的農(nóng)機包括牽引車和犁具兩部分，其中牽引車的功能是提供行駛和工 作動力、對犁具進行必要的控制等。
[0003] 農(nóng)機在進行犁地作業(yè)時，需要對犁具進行以下控制：1.耕深控制，即一般通過液 壓驅(qū)動犁具，控制犁具切入土壤的深度；2.轉(zhuǎn)向時提起犁具，當農(nóng)機轉(zhuǎn)向時，需要把犁具完 全提起，否則會導致犁具變形或損壞；3.越障控制，即當農(nóng)機跨越田埂等障礙物時，需要犁 具適時提起來，等農(nóng)機越過障礙物以后，再重新放下犁具繼續(xù)作業(yè)。越障控制的關鍵是對犁 具提起和放下的時機控制，時機過早或過晚，都會對作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。
[0004] 傳統(tǒng)的農(nóng)機對犁具實施手動控制，上述對犁具的控制都需要駕駛員通過手動完 成，對駕駛員的熟練程度要求高，導致駕駛員的勞動強度大。
[0005] 針對上述農(nóng)機犁具控制的缺點，本發(fā)明提供了一種農(nóng)機犁具自動控制裝置和方 法，可以提高農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量，減輕駕駛員勞動強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是，一種農(nóng)機犁具自動控制裝置和方法，不僅能夠自 動完成耕深控制、轉(zhuǎn)向控制以及越障控制，通過農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量較高，大大降低駕駛員勞動強 度。
[0007] 本發(fā)明的技術方案如下： 一種農(nóng)機犁具自動控制裝置，包括信號監(jiān)測模塊、可編程控制器、液壓驅(qū)動模塊、犁具 執(zhí)行模塊，可編程控制器用于向液壓驅(qū)動模塊發(fā)送動作指令，液壓驅(qū)動模塊與犁具執(zhí)行模 塊直接連接，通過液壓驅(qū)動模塊中的液壓缸驅(qū)動犁具執(zhí)行模塊中的犁具實施深耕、轉(zhuǎn)向以 及越障等動作，信號監(jiān)測模塊用于監(jiān)測犁具狀態(tài)、牽引車運行狀態(tài)并反饋至可編程控制器， 使可編程控制器能夠準確地進行下一步控制指令的發(fā)送。
[0008] 其中，信號監(jiān)測模塊包括行駛角度傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、車速傳感器、犁具角 度傳感器； 轉(zhuǎn)向角度傳感器與牽引車轉(zhuǎn)向開關連接，通過通訊電纜與可編程控制器連接，用于監(jiān) 測牽引車轉(zhuǎn)向角度的變化，構成轉(zhuǎn)向時犁具提起的自動控制閉環(huán)； 犁具角度傳感器安裝在犁具上，通過通訊電纜與控制器連接，監(jiān)測犁具的作業(yè)角度，構 成犁具工作角度的控制閉環(huán)； 行駛角度傳感器安裝在牽引車駕駛室頂端，通過通訊電纜與可編程控制器連接，用于 實時監(jiān)測農(nóng)機主機的行駛角度； 車速傳感器與牽引車的車速儀連接，并通過通訊電纜與可編程控制器連接，用于監(jiān)測 農(nóng)機的行駛速度；車速傳感器與行駛角度傳感器通過與可編程控制器連接，構成犁具越障 控制閉環(huán)。
[0009] 其中，可編程控制器接收到來自行駛角度傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、車速傳感器、 犁具角度傳感器采集到狀態(tài)信號，同時可編程控制器結(jié)合內(nèi)置的控制方法算法進行運算、 處理并產(chǎn)生電磁閥鐵控制電流信號，電磁閥鐵接收到來自可編程控制器的控制信號執(zhí)行相 應的動作。
[0010] 其中，液壓驅(qū)動模塊包括液壓缸、電磁式液壓比例閥、液壓泵、油箱，液壓缸缸體固 定在牽引車上，輸出端與犁具執(zhí)行模塊連接，通過電磁式液壓比例閥控制液壓缸動作，電磁 式液壓比例閥包括比例閥、電磁鐵A、電磁鐵B，電磁鐵A得電，從而推動比例閥動作，比例閥 驅(qū)動油缸伸出，將犁具放下；電磁鐵B得電，從而推動比例閥動作，比例閥驅(qū)動油缸收縮，將 犁具提起，電磁鐵A、電磁鐵B均不得電，比例閥不動作，梨具正常工作或停止。
[0011] 一種農(nóng)機犁具自動控制裝置的控制方法，包括犁具轉(zhuǎn)向自動控制、犁具越障自動 控制： 轉(zhuǎn)向時犁具自動控制包括以下步驟： 當可編程控制器檢測到轉(zhuǎn)向角度傳感器的輸出角度值大于某個預設的角度后，可編程 控制器輸出控制電流給液壓比例閥電磁鐵B，通過液壓比例閥控制液壓缸縮進，把犁具提起 到最高位置；當方向盤轉(zhuǎn)向角度回復到預設角度以內(nèi)后，根據(jù)駕駛員的操作恢復犁具的作 業(yè)狀態(tài)。
[0012] 具體步驟如下： Al.在可編程控制器中預設一個回轉(zhuǎn)角度的激活閾值*!>0、￡>0,且《>￡; A2.當駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤進行轉(zhuǎn)向時，可編程控制器接收來自轉(zhuǎn)向角度傳感器采集到 的方向盤實際的轉(zhuǎn)向角度值δ; A3.可編程控制器判斷實際轉(zhuǎn)向角度絕對值結(jié)果為|6| > a，則可編程控制器判定駕駛 員正在操作車輛轉(zhuǎn)向，可編程控制器向電磁鐵B傳送信號，使得電磁鐵B得電，從而推動比 例閥并驅(qū)動液壓缸縮進，將犁具提起； 或，可編程控制器判斷實際轉(zhuǎn)向角度絕對值結(jié)果為C<M<S，且駕駛員發(fā)出放犁指令 時，可編程控制器向電磁鐵A傳送信號，使得電磁鐵A得電，從而推動比例閥并驅(qū)動液壓缸 伸出，將犁具放下； 或，可編程控制器判斷實際轉(zhuǎn)向角度絕對值結(jié)果為可編程控制器則判定駕駛 員未轉(zhuǎn)向，犁具狀態(tài)不變。
[0013] 越障時犁具自動控制步驟： 首先通過行駛角度傳感器的信號判斷出正常行駛狀態(tài)和越障狀態(tài)，如果行駛角度在短 時間內(nèi)變大又迅速變小，說明車輪在通過障礙；再通過車速傳感器計算障礙物到達犁具位 置的時間，計算依據(jù)包括車輛的尺寸、車速等；最后通過可編程控制器向液壓比例閥的電磁 鐵B發(fā)出控制信號，通過液壓比例閥驅(qū)動油缸提起犁具； 當障礙物通過犁具后，控制器自動控制犁具恢復原作業(yè)狀態(tài)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動控制 越障功能。
[0014] 具體步驟如下： Al.在可編程控制器中預設一個行駛角度的激活閾值c >0 ; A2.當行駛并跨越障礙時，行駛角度傳感器輸出實際的行駛角度: A3.可編程控制器判斷實際行駛角度絕對值結(jié)果為M>e，則可編程控制器判定車輛 為正在跨越障礙物并開始計，經(jīng)過Π 時間，可編程控制器向電磁鐵B發(fā)出控制信號，使得電 磁鐵B得電，從而推動比例閥動作，比例閥驅(qū)動液壓缸縮進，將犁具提起；其中，H = ib/v， ??為經(jīng)驗系數(shù)，一般為常數(shù)，V為車輛行駛速度； 或，可編程控制器判斷實際行駛角度絕對值結(jié)果為￡<Ml <c，則可編程控制器判定車 輛障礙物跨越完成并開始計，經(jīng)過1*2時間后，可編程控制器向電磁鐵A發(fā)出控制信號，使 得電磁鐵A得電，從而推動比例閥動作，比例閥驅(qū)動油缸伸出，將犁具放下；其中，Γ2 = h/v，n為經(jīng)驗系數(shù)，一般為常數(shù)，v為車輛行駛速度； 或，可編程控制器判斷實際行駛角度絕對值結(jié)果為M ，可編程控制器則判定車輛 并未跨越障礙物，犁具狀態(tài)不變。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 通過本發(fā)明有效解決傳統(tǒng)農(nóng)機對犁具使用控制困難的問題，實現(xiàn)農(nóng)機犁具自動完成耕 深控制、轉(zhuǎn)向控制以及越障控制，使用簡單，大大降低了對駕駛員的熟練程度要求及其勞動 強度。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明一種農(nóng)機犁具自動控制裝置結(jié)構示意圖； 圖2為本發(fā)明轉(zhuǎn)向時犁具提起控制流程圖； 圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)向時犁具放下控制流程圖； 圖4為本發(fā)明越障時犁具控制流程圖； 附圖標記說明：1.行駛角度傳感器；2.牽引車；3.轉(zhuǎn)向開關；4.轉(zhuǎn)向角度傳感器； 5.車速傳感器；6.車速儀；7.比例閥；8.電磁閥B ;9.油箱；10.液壓泵；11.可編程控制 器；12.電磁閥A ;13.犁具；14.犁具角度傳感器；15.液壓缸。
【具體實施方式】
[0017] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明作詳細描述。
[0018] 如圖1所示，一種農(nóng)機犁具自動控制裝置，包括信號監(jiān)測模塊、可編程控制器11、 液壓驅(qū)動模塊、犁具13,可編程控制器11是自動控制裝置的核心部件，負責對其他部件的 協(xié)調(diào)處理工作。
[0019] 信號監(jiān)測模塊包括行駛角度傳感器1、轉(zhuǎn)向角度傳感器4、車速傳感器6、犁具角度 傳感器14 ; 轉(zhuǎn)向角度傳感器4與牽引車2的轉(zhuǎn)向開關3連接，并通過通訊電纜連接至可編程控制 器11，牽引車4轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向角度傳感器4產(chǎn)生轉(zhuǎn)向角度信號，傳送至可編程控制器11，可編 程控制器11結(jié)合設定的算法控制犁具13產(chǎn)生相應的動作，構成轉(zhuǎn)向時犁具13提起的自動 控制閉環(huán)； 犁具角度傳感器14安裝在犁具13上，并通過通訊電纜連接至可編程控制器11，可編程 控制器11接收到犁具角度傳感器14傳送來的角度信號，控制犁具13工作角度，構成犁具 13工作角度的控制閉環(huán)； 行駛角度傳感器1安裝在牽引車2駕駛室頂端，并通過通訊電纜連接至可編程控制器 11，實時監(jiān)測農(nóng)機主機的行駛角度； 車速傳感器6與車速儀6連接，并通過通訊電纜連接至可編程控制器11，實時監(jiān)測農(nóng)機 的行駛速度；車速傳感器6與行駛角度傳感器1通過與可編程控制器11連接，構成犁具13 越障控制閉環(huán)。
[0020] 可編程控制器11接收到來自行駛角度傳感器1、轉(zhuǎn)向角度傳感器4、車速傳感器 6、犁具角度傳感器14采集到信號，同時可編程控制器11結(jié)合內(nèi)置的控制方法、算法進行運 算、處理并產(chǎn)生控制電流信號控制電磁鐵8、電磁鐵12動作，電磁閥鐵8、電磁鐵12接收到 來自可編程控制器11的控制信號操作比例閥7,控制液壓缸15,進一步達到控制犁具13提 起或下放的目的。