[发明专利]履带式联合收割机的自动驾驶系统及其控制方法

摘要

一种履带式联合收割机的自动驾驶系统及其控制方法，属于农业自动化领域。它由RTK‑GPS、姿态仪、自动导航电子系统、电子转向手柄、摇杆调速手柄、电磁转向液压阀和电控HST调速机构等组成。在获得田块四个角点的经纬度值之后，导航控制器自动规划出回形作业路径，并采用逻辑步的顺序控制方法，按照I段直行、转弯、II段直行、转弯、III段直行、转弯、IV段直行、转弯、卸粮等顺序控制收割机作业。在每一步中，导航控制器不断接收传感器的数据，采用Kalman滤波器生成位姿数据，与规划的路径比较，发出控制指令使得左右履带产生速度差异，达到轨迹纠偏的目的。本发明由导航控制系统代替枯燥、乏味和紧张的驾驶任务，可使驾驶员集中精力于收割机工况的监控。

主权项

一种履带式联合收割机的自动驾驶系统，包括RTK‑GPS、姿态仪、自动导航电子系统、电子转向手柄、电磁液压控制系统、电控HST调速机构、摇杆电子调速手柄，其特征是：自动导航电子系统采用分布式体系结构，由导航控制器、履带ECU卡、HST‑ECU卡、GPS‑ECU卡和姿态ECU组成，驾驶仪表板的上方是导航控制器，驾驶仪表板的右侧是电子转向手柄，驾驶仪表板的左侧、收割机纵轴线上，是一支GPS支架，GPS支架的顶端是一台移动站RTK‑GPS天线和移动站电台天线，在驾驶仪表板左侧的调速面板上，是摇杆电子调速手柄，摇杆电子调速手柄的下方是电控HST调速机构，驾驶仪表板的下方从上到下依次是ECU插件箱、RTK‑GPS接收机、电磁转向液压阀；在车载蓄电池的底部是阻尼器，该电池的上方是姿态ECU；摇杆电子调速手柄与电控HST调速机构之间通过信号线联结；履带ECU卡采用单片机采集电子转向手柄的位置信号、控制电磁转向液压阀的继电器及电控节流阀的工作方式，电子转向手柄的位置信号通过光电隔离输入到单片机的I/O端口，单片机再通过光电隔离把控制信号输出到功率三极管；单片机的CCP引脚输出PWM脉冲波和电平信号，同样通过光电隔离，把PWM脉冲波和电平信号分别输入到两只开关三极管的基极，从这两只开关三极管的集电极连接到电控节流阀的电机驱动器的PWM输入和方向输入的引脚。