[发明专利]一种旋耕机耕深自适应调节系统及其方法

说明书

本发明公开了一种旋耕机耕深自适应调节系统及其方法，其调节系统包括扭矩检测模块、转速检测模块、车速测量模块、液压执行模块、液压压力检测模块、悬挂升降液压控制模块及动力模块；其调节方法，悬挂升降液压控制模块根据旋耕机扭矩大小、主刀轴转速以及行驶速度的信号输入，根据旋耕深度需要，计算旋耕机扭矩工作范围并输出控制信号给到液压执行模块，液压执行模块实时控制升降杆起降从而带动旋耕机的起降。本发明实时探测旋耕机的负载情况，并根据负载情况以及转速情况进行旋耕机深度自适应调整，能够在保证作业质量和作业效率的情况下，有效的节能并同时避免了负载过大对发动机以及动力输出轴、万向节的损害，保护机具并延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及农业机械智能控制，确切地说是一种旋耕机耕深自适应调节系统及其方法。

背景技术

拖拉机悬挂作业过程中，作业机具调节方式有力调节的方式，即农具有对应于某个牵引阻力的工作深度，当土壤比阻变化时，农具工作深度相应改变以保持牵引阻力不变的方法称为阻力调节法，简称力调节。它适合在土壤比阻变化不大的不平地面上工作，能在一定程度上保持耕深的稳定。拖拉机负荷基本不变，但轻负荷时，反应不灵敏，而土壤变硬，阻力变大时，反会引起耕深变浅，甚至不入土。且在作业过程中，需要人工根据所需耕深定位操纵手杆，具有很大的不确定性。尤其是人为确定的耕深时，无法准确获得旋耕机负载扭矩，加上地块作业状况复杂，万向节等后驱动连接部件会时刻承受超出应力范围的扭矩，导致万向节连接部位发生损坏，严重影响作业安全和效率。

申请号为201480044132.2的中国专利公开了“作业机的姿势控制装置”，存在机械结构复杂，实现困难，以及仅仅考虑旋耕深度的控制，一方面，没有考虑其他因素影响，如：由于田间地面凹凸不平，会有强烈的震动，拖拉机作业时，各类工作部件一般都是处理高强度状态，稳定性方面较差，再加上拖拉机作业的土壤的复杂情况，如土壤中杂物、湿度等的各类不确定性，些都会对工作形成各类不确定性和扰动，影响控制效果；另一方面，没有考虑拖拉机输出动力与旋耕机负载力的匹配问题，容易导致拖拉机与旋耕机的动力连接部件损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旋耕机耕深自适应调节系统及其方法，该系统及其方法，机械结构简单，控制方便，不仅考虑旋耕深度的控制，还考虑拖拉机输出动力与旋耕机负载力的匹配问题，避免了拖拉机与旋耕机的动力连接部件损坏；同时，本文采用的自适应控制方法具有较强的环境适应能力，能够有效应对田间复杂工作环境引起的各类不确定性和扰动等，使耕深控制更加稳定有效。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：

一种旋耕机耕深自适应调节系统，包括扭矩检测模块、转速检测模块、车速测量模块、液压执行模块、液压压力检测模块、悬挂升降液压控制模块及动力模块，所述的扭矩检测模块设有安装于动力输出轴与旋耕机之间的扭矩传感器，扭矩检测模块实时测量旋耕机的运行载荷；转速检测模块设有安装于旋耕机主轴上的转速传感器，转速检测模块实时测量旋耕机主刀轴的转速；车速测量模块设有加速度计，车速测量模块实时测量拖拉机作业行驶速度；悬挂升降液压控制模块根据扭矩检测模块检测到的载荷信息和转速检测模块检测到的旋耕机主刀轴转速信息，采用自适应控制算法，计算控制信号，输出给到液压执行模块；液压执行模块设有液压电磁阀、液压管路以及后悬挂连杆机构，电磁阀在收到悬架升降液压控制模块的控制信号进行相应的开闭动作，用于实时控制升降杆起降从而带动旋耕机的起降；动力模块设有发动机、液压泵、溢流阀及节流阀，发动机带动液压泵持续产生液压压力，驱动液压在液压管路中持续运动。

本系统悬挂升降液压控制模块根据旋耕机扭矩大小、主刀轴转速以及行驶速度等的信号输入，根据旋耕深度需要，计算适旋耕机扭矩工作范围，此为理想的扭矩控制范围，从而可以构建旋耕机耕深自适应调节系统，避免了拖拉机与旋耕机的动力连接部件损坏。

进一步的优选技术方案如下：