[发明专利]一种采棉机自动对行控制系统及方法

说明书

本发明提供一种采棉机自动对行控制系统，包括航向偏差角传感器、行走速度传感器、后轮转向角度传感器和自动对行控制器；航向偏差角传感器安装在采棉机的采头上，用于检测航向偏差角，并输出航向偏差角信号给自动对行控制器；行走速度传感器用于检测前轮转速，并输出行走速度脉冲信号到自动对行控制器；后轮转向角度传感器安装在后轮转向液压缸上，用于测量后轮转向角，输出后轮转向角信号到自动对行控制器；自动对行控制器用于采集和计算航向偏差角、行走速度和后轮转向角，根据航向偏差角判断对行的偏离程度，输出电压信号到液压控制器，由液压控制器控制转向液压缸驱动后轮转向达到自动对行。

技术领域

本发明涉及农机自动化领域，尤其是涉及一种采棉机自动对行控制系统及方法。

背景技术

随着农业自动化进程的不断发展，对农业机械自动化程度有了更高的要求，田间作业效率和质量的要求也越来越高。采棉机属于大型农业机械，机械结构复杂，操作复杂度高，在棉花采摘方面扮演着十分重要的角色，机收作业时，需要将采头始终对齐棉行，目前，采棉机对行操作一般是由驾驶员目视控制实现，驾驶员对行的精准程度影响采棉机的收获效率和质量，要求驾驶员长时间集中注意力，尤其在能见度差的晚上，十分耗费驾驶员的精力，也存在很多安全隐患。为了降低采棉机的操作门槛、降低驾驶员的工作强度，提高采棉机的自动化水平，研究采棉机自动对行技术具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种采棉机自动对行控制系统及方法。

本方法采用技术方案如下：

所述的一种采棉机自动对行控制系统包含航向偏差角传感器、行走速度传感器、后轮转向角度传感器和自动对行控制器；航向偏差角传感器安装在采头上，输出4-20mA航向偏差角信号到自动对行控制器；行走速度传感器用于检测前轮转速，并输出行走速度脉冲信号到自动对行控制器；后轮转向角度传感器安装在后轮转向液压缸上，用于测量后轮转向角，输出4-20mA后轮转向角信号到自动对行控制器；自动对行控制器实时采集和计算航向偏差角、行走速度和后轮转向角，根据航向偏差角判断对行的偏离程度，采用自动对行控制方法，输出0-10V电压信号到液压控制器，进而由液压控制器控制转向液压缸驱动后轮转向，实现自动对行。

所述的自动对行控制方法包含如下步骤：

步骤11：设定航向偏差目标角为A0，设定允许偏离范围为β，启动采棉机作业，并启动自动对行。

步骤12：读取航向偏差角传感器信号，经过滤波处理后得到航向偏差角A1，读取后轮转向角度传感器，经过滤波处理后得到后轮转向角A2，读取行走速度传感器信号，经过脉冲计数计算得到行走速度V。

步骤13：计算A1相对A0的偏离程度，如果|A1-A0|β，则表示航线未偏离，转到步骤17；否则，如果|A1-A0|β，则认为航线偏离，转到步骤14。

步骤14：设航向偏差检测装置达到运动极限时，对应角度传感器数值分别为H1和H2，且H1，H2关于A0对称，期间运动过程的数值为δ(t)，将偏差转换为角度偏差控制目标为90°，转到步骤15。

步骤15：将σ(t)传递给行走速度参数适应的PID算法，得到PID控制输出u_pid(t)，以当前行走速度大小为V，将V当做参数带入进行速度适应修正，得出适应行走速度的最佳控制电压u(t)

其中，[0.5.4.5]和[5.5,9.5]为传送给液压控制器的控制电压范围，分别控制后轮左转和右转，k为速度适应比例系数，因车体状况不同可进行人为设置，转到步骤16。

步骤16：自动对行控制器向液压控制器输出最佳控制电压u(t)，进而控制后轮转向，达到实时控制车体航向以减小航向误差的效果。