[发明专利]一种菱形四轮中耕机主动调平系统及方法

权利要求书

1.一种菱形四轮中耕机主动调平系统，其特征在于：包括传感器、控制器和执行器；其中传感器包括用于实时测量菱形四轮中耕机行驶加速度的三轴加速度传感器、用于分别实时测量菱形四轮中耕机行驶角速度的陀螺仪Ⅰ和陀螺仪Ⅱ；三轴加速度传感器、陀螺仪Ⅰ和陀螺仪Ⅱ分别与控制器电连接；控制器与执行器电连接。

2.按照权利要求1所述的菱形四轮中耕机主动调平系统，其特征在于：控制器包括A/D、D/A转换器和单片机；执行器包括电磁阀和液压油缸；通过单片机控制电磁阀的通断使液压油缸上下运动，实现调平。

3.按照权利要求2所述的菱形四轮中耕机主动调平系统，其特征在于：单片机预先设定了预设角值。

4.按照权利要求1所述的菱形四轮中耕机主动调平系统，其特征在于：传感器放置在菱形四轮中耕机的质心位置，液压油缸分别安装于菱形四轮中耕机两侧的悬架上。

5.按照权利要求1所述的菱形四轮中耕机主动调平系统，其特征在于：通过卡尔曼滤波器将加速度和陀螺仪Ⅰ测量的角速度的数据进行补偿和信息整合得到姿态角Ⅰ。

6.按照权利要求1所述的菱形四轮中耕机主动调平系统，其特征在于：通过陀螺仪Ⅱ测量的角速度的数据计算得到姿态角Ⅱ做负反馈判断。

7.一种菱形四轮中耕机主动调平方法，其特征在于，预先在单片机设定预设角值，调平方法包括以下步骤：

(1)利用三轴加速度传感器、陀螺仪分别实时采集菱形四轮中耕机的加速度和角速度值；通过卡尔曼滤波器将加速度和陀螺仪Ⅰ测量的角速度的数据进行补偿和信息整合得到姿态角Ⅰ；

(2)比较姿态角Ⅰ与预设角，若姿态角Ⅰ小于预设角，则跳转至步骤(1)；若姿态角大于等于预设角，则进入步骤(3)；

(3)将步骤(1)得到的姿态角Ⅰ结合菱形四轮中耕机悬架的几何关系解算得到车身被调至水平时各个悬架液压缸的伸缩位移量；

(4)将步骤(3)计算得到的液压缸伸缩位移量，结合菱形四轮中耕机的液压系统参数，计算得到各电磁阀的信号输出量，控制电磁阀的通断时间；

(5)根据陀螺仪Ⅱ测量的角速度信号计算得到菱形四轮中耕机的姿态角Ⅱ并与预设角相比；若姿态角Ⅱ小于预设角则跳转至(1)进行循环，若姿态角Ⅱ大于等于预设角则停止调平。

8.按照权利要求7所述的菱形四轮中耕机主动调平方法，其特征在于：步骤(1)中，利用控制器读取三轴加速度传感器和陀螺仪Ⅰ所采集的数据值，由三轴加速度传感器测得的加速度值计算得出菱形四轮中耕机初始姿态角；采用卡尔曼滤波方法，对由三轴加速度传感器计算得出的初始姿态角和陀螺仪Ⅰ的角速度信号建立特征模型和姿态角度测量系统，对两组数据进行补偿及信息融合，得到姿态角Ⅰ。

9.按照权利要求7所述的菱形四轮中耕机主动调平方法，其特征在于：步骤(2)中，单片机比较姿态角Ⅰ和预设角并输出控制信号。

10.按照权利要求9所述的菱形四轮中耕机主动调平方法，其特征在于：步骤(3)中，电磁阀接收单片机发出的控制信号改变通断时间，从而控制液压油缸的举升量程，以达到调平目的。