BR102013020395A2 - Sistema de controle de altura do coletor - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE DE ALTURA DO COLETOR. É descrito um sistema de controle de altura do coletor com um dispositivo de entrada do operador para. selecionar uma altura de deslocamento desejada de um coletor de colheita agrícola acima do solo, é em que o sistema controla a altura do coletor de colheita agrícola com base pelo menos em um algoritmo de controle da altura do coletor que é selecionado com base pelo menos na altura de deslocamento desejada.

Description

“SISTEMA DE CONTROLE DE ALTURA DO COLETOR” CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção se refere a circuitos para controlar a altura de coletores de colheita agrícola acima do solo à medida que eles se deslocam através do campo de colheita de cultivos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Colheitadeiras agrícolas são compostas por um veículo de colheita agrícola autopropulsionado frequentemente chamado de uma "combinada" que suporta uma cabeça de colheita agrícola também conhecido como um "coletor". O coletor separa o cultivo do solo e a conduz para trás através de uma abertura no coletor. Então, o cultivo é enviado ao veículo de colheita agrícola onde ela é debulhada, separada e limpa.

Para muitos cultivos, é importante que o coletor se desloque muito próximo do solo, para que ele colete toda o cultivo que está sendo colhido. Isto é particularmente importante para cultivos, tal como soja, que são pequenas plantas tipo arbusto de apenas trinta ou sessenta centímetros (um ou dois pés) de altura. Para cultivos como estes, o coletor é frequentemente posicionado para se arrastar ao longo do solo ou ricochetear ligeiramente sobre a superfície do solo para garantir que ele capture todo o cultivo. Um dos perigos de operar um coletor nesta proximidade do solo é o risco de colisão com o solo ou de uma obstrução no solo e de ficar danificado.

Outros cultivos, como trigo ou milho, são muito mais altas. As partes de cultivo destas plantas ficam muito mais alto no ar. Para colher estes cultivos, o coletor pode ser operado relativamente alto no ar, longe de todas as obstruções. O risco de colisão com o solo é limitado e, portanto, a colheitadeira agrícola pode ser operada em uma velocidade de deslocamento mais alta através do campo.

Diferentes sistemas de controle são usados para controlar a altura do coletor acima do solo.

Em um sistema, tal como de US2011/0154795, um sensor de altura que gera um sinal que indica a distância entre a base do coletor e o solo e provê um sinal de realimentação para controlar a altura do coletor 104. Se o sensor de altura mostrar que o coletor está muito próximo do solo, um circuito de controle energiza atuadores que elevam o coletor até que a altura apropriada seja alcançada.

Em um outro sistema, a pressão do fluido nos elementos hidráulicos ou pneumáticos que suportam o coletor, e o eleva e abaixa, é monitorada. Quando esta pressão diminuir, ela indica que o coletor está colidindo com o solo. Então, um circuito de controle eleva o coletor até que a pressão retome ao seu valor nominal, que indica que o coletor está sendo suportado acima do solo.

Nenhum destes sistemas de controle é suficiente para controlar a altura do coletor em uma ampla faixa de alturas do coletor. O que é necessário é um sistema de controle que proverá controle mais preciso da altura do coletor em faixa mais ampla de definições de altura. A invenção descrita na reivindicação 1 deste pedido provê este benefício. Os outros arranjos descritos nas reivindicações dependentes proveem vantagens adicionais que são discutidas a seguir.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com um aspecto da invenção, um circuito de controle da altura do coletor é provido um coletor agrícola compreendendo adicionalmente um veículo de colheita autopropulsado e uma cabeça de colheita agrícola suportada em dito veículo de colheita autopropulsado; um ECU; pelo menos um sensor de altura acoplado ao ECU para prover um sinal ao ECU indicativo de uma altura da coleta acima do solo; pelo menos um sensor de carga acoplado ao ECU para prover um sinal ao ECU indicativo de uma carga aplicada ao coletor; e um dispositivo de entrada de operador acoplado ao ECU configurado para gerar um sinal indicando uma altura desejada de percurso do coletor acima do solo quando manipulado pelo operador; e pelo menos um suporte de coletor disposto para alterar a altura da cabeça de colheita agrícola com relação ao veículo de colheita autopropulsado, dito pelo menos um suporte de coletor sendo acoplado ao ECU de modo que o ECU póssa acionar o pelo menos um suporte de coletor para elevar e abaixar a cabeça de colheita agrícola com relação ao veículo de colheita autopropulsado; e que o ECU é configurado a (a) ler o dispositivo de entrada de operador e introduzir o sinal indicativo da altura desejada do percurso a partir do mesmo, (b) selecionar ente um primeiro algoritmo de controle de altura de coletor e um segundo algoritmo de controle de altura de coletor com base no valor do sinal indicativo da altura de percurso desejada, e (c) acionar o pelo menos um suporte de coletor para a altura de percurso desejada usando o primeiro e o segundo algoritmos de controle de altura. O primeiro algoritmo de controle de altura de coletor pode ser associado com a primeira pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador, e o segundo algoritmo de controle de altura de coletor pode ser associado com a segunda pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador. A primeira pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador pode ser maior que a segunda pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador. O primeiro algoritmo de controle de altura de coletor pode ser pelo menos responsivo a um sinal de erro de altura. O ECU pode derivar o sinal de erro de altura calculando uma diferença entre o sinal indicativo da altura de percurso desejada e uma altura de coletor indicada por pelo menos um sensor de altura. O primeiro algoritmo de controle de altura de coletor pode ser também responsivo a um sinal de erro de carga, e adicionalmente o ECU calcula o sinal de erro de carga com base em uma diferença entre o sinal indicativo de uma carga aplicada pelo coletor e um sinal de carga de referência derivada pelo ECU a partir de uma sequência de sinais no tempo a partir de pelo menos um sensor de carga. O segundo algoritmo de controle de altura de coletor pode ser responsivo a um sinal de erro de carga. O ECU pode derivar o sinal de erro de carga por calcular uma diferença entre um valor de carga de referência e uma carga de coletor indicada por pelo menos um sensor de carga. O ECU pode calcular a carga de referência pelo cálculo da média de uma sequência no tempo de sinais de carga tomados do pelo menos um sensor de carga. O ECU pode calcular o valor de carga de referência selecionando o valor de carga de referência dentre um valor de carga predeterminado e um segundo valor de carga predeterminado, e que o segundo valor de carga predeterminado é indicativo de um sinal recebido do pelo menos um sensor de carga quando estiver operando em substancialmente sua menor altura de operação ao percorrer através dos cultivos de colheita de plantação. O ECU pode ser configurado a (a) ler o dispositivo de entrada do operador e introduzir o sinal indicativo da altura desejada de percurso através dos mesmos, (b) selecionar entre um primeiro algoritmo de controle de altura de coletor, um segundo algoritmo de controle de altura de coletor, e um terceiro algoritmo de controle de altura de coletor com base no valor do sinal indicativo da altura de percurso desejada usando o algoritmo selecionado do primeiro algoritmo de controle da altura de coletor, do segundo algoritmo de controle da altura de coletor, ou do terceiro algoritmo de controle da altura de coletor. O primeiro algoritmo de controle da altura de coletor pode ser associado a uma primeira pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador, em que o segundo algoritmo de controle de altura de coletor é associado a uma segunda pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador, e que o terceiro algoritmo de controle de altura de coletor é associado com uma terceira pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador. A primeira pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador pode ser maior que a segunda pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador, e a segunda pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador pode ser maior que a terceira pluralidade de alturas de percurso desejadas selecionáveis pelo operador. O primeiro algoritmo de controle de altura de coletor pode ser predominantemente responsivo a um sinal de erro de altura, que o segundo algoritmo de controle de altura de coletor pode ser predominantemente responsivo a um sinal de erro de altura e um sinal de erro de carga, e que o terceiro algoritmo de controle de altura de coletor é predominantemente responsivo a um sinal de erro de carga. O sinal de erro de altura pode ser derivado de uma diferença entre uma altura de percurso desejada selecionada pelo operador do coletor e o sinal indicativo de uma altura do coletor provida por pelo menos um sensor de altura. O sinal de erro de carga pode ser derivado de uma diferença entre um valor de carga de referência e o sinal indicativo de uma carga aplicada pelo coletor. O primeiro algoritmo de controle de altura de coletor pode não ser derivado de um erro de carga de coletor, e que o terceiro algoritmo de controle de altura de coletor pode não ser derivado de um erro de altura de coletor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista plana de uma colheitadeira agrícola de acordo com a presente invenção. A figura 2 é um vista lateral da colheitadeira agrícola da figura 1. A figura 3 é uma representação esquemática de um circuito de controle da altura do coletor com a colheitadeira agrícola das figuras 1-2. A figura 4 é um fluxograma da operação do circuito de controle da altura do coletor da figura 3.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Nas figuras 1 e 2, é mostrada uma colheitadeira agrícola 100 que compreende um veículo de colheita autopropulsionado 102 no qual um alojamento alimentador 103 é anexado e se estende para frente deste. Um coletor de colheita agrícola (aqui chamado de um "coletor") 104 é suportado no alojamento alimentador. O coletor 104 tem uma barra cortadora 106 disposta através, substancialmente, da íntegra da borda dianteira do coletor 104. Esta barra cortadora 106 separa as plantas do cultivo em suas raízes, fazendo com que as plantas caiam para trás sobre correias transportadoras 108 que conduzem o cultivo para trás através de uma abertura 110 na armação 112 do coletor 104. As plantas do cultivo separadas são depositadas em um transportador disposto no interior do alojamento alimentador 103 que as transporta para trás até o interior do veículo de colheita autopropulsionado 102. Uma vez no interior do veículo 102, as plantas do cultivo são debulhadas, separadas e limpas.

Sensores de altura 114, 116 ficam dispostos em cada extremidade lateral oposta do coletor 104. Estes sensores são suportados em divisores de cultivo 118, 120 dispostos em cada extremidade do coletor 104. Cada um destes sensores tem um braço do sensor 122 que repousa no solo. À medida que o coletor 104 se desloca através do campo, e o coletor 104 sobe e desce em relação ao solo, os braços do sensor pivotam para cima e para baixo em suas extremidades traseiras, rotacionando um elemento sensor 124 que gera um sinal mutável indicativo da mudança de altura do coletor 104 acima do solo.

Duas rodas medidoras 126, 128 ficam dispostas em cada lado do coletor 104 para auxiliar no suporte do coletor 104 à medida que ele se desloca através do campo. Estes rodas medidoras 126, 128 são suportadas para rotação em braços flutuantes a pivô 130, 132. Braços flutuantes a pivô 130, 132 são suportados na armação 112 para pivotar em relação a esta nas extremidades frontais dos braços flutuantes 130, 132. Cada braço flutuante tem um elemento sensor 134 que percebe a pivotagem dos braços flutuantes em relação à armação 112 do coletor 104. Assim, à medida que o coletor 104 sobe e desce à medida que ele se desloca sobre o solo, as rodas medidoras 126, 128 permanecem em contato com o solo. Os braços flutuantes 130, 132, desta maneira, pivotam para cima e para baixo para manter este contato com o solo das rodas medidoras 126, 128. Esta pivotagem faz com que os elementos sensores 134 em cada braço flutuante gerem um sinal mutável. O sinal indica a altura do coletor 104 acima do solo. Portanto, os elementos sensores 134 funcionam como sensores de altura que indicam a altura do coletor 104.

Cilindros de suporte 136, 138 são acoplados entre a armação 112 do coletor 104 e os braços flutuantes a pivô 130, 132 para aplicar uma pressão para baixo nos braços flutuantes a pivô 130, 132 e, desse modo, suporta pelo menos parcialmente o peso do coletor 104 nas rodas medidoras 126, 128. Cilindros de suporte 136, 138 são, tipicamente, cilindros hidráulicos acoplados em um ou mais acumuladores carregados a gás 140. Este arranjo funciona coletivamente como um suporte de mola em cada uma das rodas medidoras 126, 128 para suportar pelo menos parcialmente o peso do coletor 104 em alguns modos de operação. A figura 2 mostra o arranjo da roda medidora 128, do cilindro de suporte 138, do braço flutuante 132 e do elemento sensor 134 no lado direito do coletor 104. O arranjo no lado esquerdo do coletor 104 é idêntico, mas em forma de imagem especular.

Os suportes do coletor 142, 144 (aqui incorporados como cilindros hidráulicos) ficam dispostos entre o chassi do veículo de colheita autopropulsionado 102 e o alojamento alimentador 103 para suportar a extremidade frontal do alojamento alimentador 103. A extremidade traseira do alojamento alimentador 103 é acoplada a pivô no chassi do veículo de colheita autopropulsionado 102. À medida que os suportes do coletor 142, 144 aumentam e diminuem no comprimento (por exemplo, os cilindros hidráulicos se estendem e retraem), a extremidade frontal do alojamento alimentador pivota para cima e para baixo ao redor do eixo geométrico de pivô 146 definido pela conexão a pivô da traseira do alojamento alimentador 103 no chassi do veículo de colheita autopropulsionado 102. Já que o peso do coletor 104 é suportado no alojamento alimentador, e já que o alojamento alimentador é suportado pelos suportes do coletor 142, 144, a pressão do fluido hidráulico nos suportes do coletor 142, 144 é indicativa do peso do coletor 104. Se o coletor 104 for abaixado lentamente, transferindo gradualmente seu peso para o solo (pela liberação de fluido hidráulico a partir dos suportes do coletor 142, 144), a pressão nos suportes do coletor 142, 144 cairá gradualmente até zero, já que a íntegra do peso do coletor 104, em última análise, repousa no solo.

Na figura 3, uma unidade de controle eletrônico (ECU) 148 é acoplada nos elementos sensores 124 e nos elementos sensores 134. Os elementos sensores 124 indicam a altura do coletor 104 em extremidades opostas do coletor 104. Os elementos sensores 134 indicam a altura do coletor 104 nas rodas medidoras 126, 128. Um sensor de carga 150 (aqui mostrado como um sensor de pressão do fluido hidráulico) é acoplado no circuito hidráulico que estende e retrai os suportes do coletor 142, 144. O sensor de carga 150 gera um sinal indicativo da pressão nos suportes do coletor 142, 144. Portanto, o sinal também indica a parte do peso do coletor 104 que é suportada no alojamento alimentador. Altemativamente, o sensor de carga pode ser um medidor de esforço acoplado em um elemento de suporte de carga da combinada, do alojamento alimentador ou do coletor 104 que indica similarmente a carga do coletor 104 no alojamento alimentador.

Para um típico coletor que se desloca próximo do solo (isto é, em uma definição de altura do coletor muito baixa, por exemplo, 5 cm ou menos), uma repentina e aguda diminuição na carga (indicada por um sensor de carga, tal como o sensor de carga 150) é quase sempre devida a uma colisão do coletor com o solo. Quando isto ocorre, o coletor deve ser imediatamente elevado para impedir dano no coletor.

Para um típico coletor que se desloca através do campo com uma altura do coletor significativamente acima do solo (isto é, quando houver 10-20 centímetros de espaço entre a faca altemante 106 e a superfície do solo), é altamente improvável que uma flutuação na carga seja devida a uma colisão do coletor com o solo. Isto é particularmente verdadeiro se os elementos sensores 124, 134 indicarem que o coletor está significativamente acima do solo. Em um caso como este, forte ação imediata não precisa ser tomada para elevar o coletor no ar e para longe do solo. A ECU 148 é configurada para controlar a altura do coletor 104 acima do solo pela variação da quantidade de fluido hidráulico nos suportes do coletor 142, 144. Para elevar o coletor 104, fluido hidráulico é inserido no lado do cilindro dos suportes do coletor 142, 144. Para abaixar o coletor 104, fluido hidráulico é removido do lado do cilindro dos suportes do coletor 142, 144.

Uma bomba hidráulica 152 fica disposta no veículo de colheita autopropulsionado 102 e é acionada pelo motor deste veículo. A bomba hidráulica 152 recebe fluido hidráulico a partir de um reservatório do fluido hidráulico 154. Ela aplica fluido hidráulico sob pressão em um conduto 156. A válvula 158 é controlada pela ECU 148 tanto para conduzir fluido hidráulico sob pressão da bomba hidráulica 152 para o interior do lado do cilindro dos suportes do coletor 142, 144, para manter a válvula 158 fechada e manter o fluido hidráulico no suporte do coletor 142, 144, quanto para liberar fluido hidráulico sob pressão do lado do cilindro dos suportes do coletor 142, 144 de volta ao reservatório do fluido hidráulico 154. No primeiro destes modos, ela estende os suportes do coletor 142, 144, pivotando o alojamento alimentador 103 para cima e elevando o coletor 104 suportado no alojamento alimentador. No terceiro destes modos, ela retrai os suportes do coletor 142, 144, pivotando o alojamento alimentador 103 para baixo, desse modo, abaixando o coletor 104 para mais perto do solo. A ECU 148 aplica um sinal de controle na válvula 158 através da linha de sinal 160. Um circuito acionador da válvula ou outro circuito de condicionamento de sinal podem ser providos entre a ECU 148 e a válvula 158 para amplificar e/ou condicionar o sinal em relação à válvula 158. A ECU 148 compreende um microprocessador digital, circuitos de memória eletrônica (por exemplo, ROM) que armazenam instruções para o controlador ou microprocessador digitais, e uma memória de trabalho (por exemplo, RAM) para armazenar temporariamente valores dos sinais do sensor e várias computações realizadas pelo microprocessador digital. A ECU 148 aqui ilustrada pode ser um único microprocessador digital com memória associada, ou ela pode compreender uma pluralidade de microprocessadores digitais (com memória) acoplados em conjunto através de mídia de comunicações, tais como uma rede da área do controlador, uma rede de área local, rede de área ampla ou uma nuvem da Internet. No caso em que a ECU 148 compreender uma pluralidade de microprocessadores digitais, as funções aqui descritas que são realizadas pela ECU 148 podem ser divididas entre cada um da pluralidade de controladores eletrônicos digitais, de maneira tal que cada um da pluralidade de controladores eletrônicos digitais realize um subconjunto das funções aqui descritas.

Um dispositivo de entrada do operador 162 é provido na cabine do operador do veículo de colheita autopropulsionado 102. O dispositivo de entrada do operador 162 é acoplado na ECU 148 para permitir que o operador insira uma altura do coletor 104 acima do solo desejada na qual a ECU 148 deve manter o coletor 104. O dispositivo de entrada do operador pode ser qualquer um de uma variedade de dispositivos de entrada, tais como botões, teclados numéricos, telas sensíveis ao toque, alavancas ou manetes. Qualquer que seja o arranjo em particular do dispositivo de entrada do operador 162, sua função é gerar um sinal em resposta à entrada do operador que o dispositivo de entrada do operador 162, então, transmite à ECU 148. A figura 4 mostra as etapas programadas executadas pela ECU 148 à medida que ela controla a altura do coletor. A ECU 148 é programada para executar repetidamente estas etapas programadas a cada 5-100 milissegundos durante o deslocamento através do campo de colheita de cultivos.

No início do laço de controle, a ECU 148 lê os elementos sensores na etapa 164, incluindo os elementos sensores 124, os elementos sensores 134 e o sensor de carga 150. Estes valores são armazenados para uso posterior no algoritmo de controle da altura do coletor, na etapa 168.

Na etapa 166, a ECU 148 lê o dispositivo de entrada do operador para determinar a altura do coletor 104 acima do solo desejada pelo operador. Este valor é armazenado para uso posterior no algoritmo de controle da altura do coletor, na etapa 168.

Na etapa 168, a ECU 148 calcula o sinal de controle que ela aplicará na válvula 158 a fim de conduzir o coletor 104 até a altura desejada.

Na etapa 170, depois de calcular o sinal de controle na etapa 168, a ECU 148 aplica o sinal de controle que ela acabou de calcular na válvula 158 tanto para elevar quanto para abaixar o coletor 104 para mais perto da altura desejada.

As etapas da figura 4 são realizadas continuamente e repetitivamente enquanto a colheitadeira agrícola 100 estiver em operação, se deslocando através do campo de colheita de cultivos.

Para calcular o sinal de controle, na etapa 168, primeiro, a ECU 148 determina qual algoritmo ela usará para controlar a altura do coletor 104. O algoritmo é selecionado, pelo menos em parte, com base na altura do coletor 104 acima do solo desejada (que o operador seleciona usando o dispositivo de entrada do operador 162, na etapa 166). A ECU 148 compara a altura desejada com pelo menos um valor de altura predeterminado armazenado nos circuitos de memória da ECU 148. Se a altura desejada estiver acima do valor de altura predeterminado, então, a ECU 148 executa um primeiro algoritmo de controle da altura do coletor para controlar a altura do coletor 104. Se a altura desejada estiver abaixo do valor de altura predeterminado, então, a ECU 148 executa um segundo algoritmo de controle da altura do coletor para controlar a altura do coletor 104.

Em uma modalidade, a ECU 148 compara a altura desejada com dois valores de altura, um valor de altura superior e um valor de altura inferior (isto é, menor). Se a altura desejada estiver acima do valor de altura superior, a ECU 148 seleciona um primeiro algoritmo de controle. Se a altura desejada estiver abaixo do valor de altura superior e acima do valor de altura inferior, a ECU 148 seleciona um segundo algoritmo de controle. Se o valor de altura desejado estiver abaixo do valor de altura inferior, a ECU 148 seleciona um terceiro algoritmo de controle.

Portanto, os dois valores de altura desejados dividem a faixa total de alturas operacionais em três zonas de altura desejadas: uma zona alta na qual a ECU 148 controla a altura do coletor usando um primeiro algoritmo, uma zona baixa na qual a ECU 148 controla a altura do coletor usando um terceiro algoritmo e uma zona intermediária entre as zonas alta e baixa, em que a ECU 148 controla a altura do coletor usando um segundo algoritmo. O primeiro algoritmo depende, primariamente, nos sinais da altura do coletor providos pelos elementos sensores 124 ou 134. O segundo algoritmo depende, primariamente, dos sinais da altura do coletor providos pelos elementos sensores 124, 134, mas, também, do sinal de carga provido pelo sensor de carga 150 para impedir colisões com o solo. O terceiro algoritmo depende, primariamente, do sinal de carga provido pelo sensor de carga 150.

O PRIMEIRO ALGORITMO

No primeiro algoritmo, a ECU 148 calcula a diferença entre os sinais de altura provenientes de um ou mais dos elementos sensores 124, 134 e o valor de altura desejado para determinar um sinal de erro de altura. Então, a ECU 148 processa o sinal de erro de altura usando uma primeira função de controle (por exemplo, uma função P, PD, PID ou PI) para gerar um sinal de controle da válvula que a ECU 148, então, aplica (na etapa 170) na válvula 158. Este sinal de controle da válvula é com base, exclusivamente, na altura do coletor 104 acima do solo. Os coeficientes da função de controle variarão com base na dinâmica do segundo algoritmo.

O SEGUNDO ALGORITMO

No segundo algoritmo, a altura do coletor é controlada com base, primariamente, tanto na altura do coletor quanto no sinal de carga. A ECU 148 calcula um primeiro sinal de controle parcial da válvula com base na altura do coletor. Então, a ECU 148 calcula um segundo sinal de controle parcial da válvula com base na carga do coletor. Então, a ECU 148 combina os dois para fazer um sinal de controle completo da válvula. Então, a ECU 148 aplica este sinal de controle completo da válvula na válvula 158, na etapa 170. A ECU 148 calcula o primeiro sinal de controle parcial da válvula de forma substancialmente igual ela calcula o sinal de controle da válvula no primeiro algoritmo exposto: calculando um erro de altura e, então, o processando usando uma segunda função de controle (que é, preferivelmente, igual à primeira função de controle). A ECU 148 calcula o segundo sinal de controle parcial da válvula pela determinação de um erro do sinal de carga e pelo processamento do erro do sinal de carga usando uma terceira função de controle (por exemplo, uma função P, PD, PID ou PI). A ECU 148 calcula o erro do sinal de carga pela subtração de um valor de carga de referência de um sinal de carga (que a ECU 148 lê a partir do sensor de carga 150, na etapa 164). A ECU 148 calcula o valor de carga de referência pela filtragem passa baixa de uma sequência de tempo dos sinais proveniente de prévias leituras da ECU 148 do sensor de carga 150. Este valor de carga de referência é um sinal de carga uniformizado ou ponderado em relação ao tempo, e indica (em termos físicos) a carga média r aplicada pelo coletor 104 no alojamento alimentador. E provável que todas as mudanças repentinas ou extremas na carga instantânea (lida a partir do sensor 150) em relação a este valor de carga de referência sejam devidas à colisão do coletor 104 com o solo e à queda muito rápida do sinal de carga à medida que o peso é transferido do alojamento alimentador para o solo.

Em termos físicos, portanto, o segundo sinal de controle parcial da válvula é uma resposta à colisão ocasional do coletor 104 com o solo. Os parâmetros de sua função de controle são selecionados para prover uma rápida e forte excursão do coletor 104 para cima sempre que o sinal de carga indicar que o coletor 104 bateu no solo. Em resumo, o segundo sinal de controle parcial da válvula provê uma grande força para cima que serve para arremessar o coletor para fora do solo para impedir lesão significativa ao coletor.

Uma vez que a colisão tiver terminado, o sinal de carga medido pelo sensor de carga 150 retomará para perto do valor de carga de referência (isto é, o valor do tempo médio), o segundo sinal de controle parcial da válvula cai para perto de zero e o segundo algoritmo retoma novamente para um controle de altura predominante com base na altura do coletor (isto é, o sistema retoma para a correção de altura com base no primeiro sinal de controle parcial da válvula).

O TERCEIRO ALGORITMO

No terceiro algoritmo, a altura do coletor é controlada com base, primariamente, no sinal de carga. O sinal de carga é um indicador de quanto peso do coletor é conduzido pelo alojamento alimentador, e por inversão, quanto peso do coletor é conduzido no solo. Para baixas alturas do coletor, tais como 0-30 mm, uma parte do coletor 104 ficar repousando levemente no solo em todos os momentos e fica planando suavemente ao longo da superfície do solo sem mergulhar para baixo e se embutir profundamente no solo. Assim, quando o coletor 104 for definido em uma altura de 0 - 30 mm aproximadamente, partes do coletor 104 ficam realmente correndo suavemente ao longo do solo, e, portanto, uma parte do peso do coletor fica repousando no solo.

Em decorrência disto, o sinal de carga gerado pelo sensor de carga 150 indica uma carga gradualmente decrescente à medida que o coletor 104 é abaixado estes últimos 30 mm (aproximadamente), até que o coletor 104 repouse completamente no solo. O coletor 104 não pode ser operado com uma carga zero indicada pelo sensor de carga 150. Uma carga zero indicada pelo sensor de carga 150 ocorre quando a íntegra (ou substancialmente a íntegra) do peso do coletor 104 estiver repousando no solo. Qualquer movimento para frente quando -a íntegra do peso do coletor 104 estiver repousando no solo danificará de forma imediata e substancial o coletor 104.

Portanto, durante operações normais, uma quantidade substancial do peso do coletor deve ser conduzida no alojamento alimentador e, assim, o sensor de carga deve indicar uma carga substancialmente diferente de zero em todos os momentos durante a operação.

No terceiro algoritmo, a ECU 148 controla a altura do coletor 104 com base, substancial ou exclusivamente, na carga do coletor aplicada no alojamento alimentador.

Primeiro, a ECU 148 calcula um valor de carga de referência com base na altura desejada, então, calcula um erro do sinal de carga pela subtração do valor de carga de referência do sinal de carga provido pelo sensor de carga 150. Então, a ECU 148 processa o erro do sinal de carga usando uma primeira função de controle (por exemplo, uma função P, PD, PID ou PI) para gerar um sinal de controle da válvula. Então, a ECU 148 aplica (na etapa 170) este sinal de controle da válvula na válvula 158. Este sinal de controle da válvula é com base na carga que o coletor 104 aplica no alojamento alimentador 103. A carga que o coletor 104 aplica no alojamento alimentador 103 também indica a carga que o coletor 104 aplica no solo, já que a soma da carga aplicada pelo coletor 104 (1) no alojamento alimentador; e (2) no solo; é, no geral, igual ao peso do coletor 104.

Se o operador selecionar uma altura desejada, que é a mínima altura possível selecionável pelo operador, na etapa 166, a ECU 148 selecionará um valor de carga de referência igual aò valor gerado pelo sensor de carga 150 quando o coletor 104 estiver aplicando seu máximo peso operacional no solo (e enquanto ainda está sendo substancialmente suportado pelo alojamento alimentador 103). Tipicamente, este máximo peso operacional no solo será na faixa de 90 - 227 quilogramas (200 - 500 libras) de peso do coletor no solo. Este valor de carga de referência é o mínimo valor de carga possível no qual o coletor 104 pode ser operado.

Se o operador selecionar uma altura desejada que é a máxima altura desejada possível para uso em colheita real, enquanto ainda permanece na faixa de alturas desejadas para as quais o terceiro algoritmo é usado, na etapa 166, a ECU 148 selecionará um valor de carga de referência igual ao sinal de carga gerado pelo sensor de carga 150 quando o coletor 104 for suportado integralmente pelo alojamento alimentador 103. Uma maneira de determinar este valor de carga de referência é pelo uso do valor de carga de referência que foi previamente calculado no segundo algoritmo (e supradescrito) pela filtragem passa baixa de uma sequência de tempo dos sinais provenientes de leituras prévias da ECU 148 do sensor de carga 150. Este valor de carga de referência é o máximo valor de carga possível para o terceiro algoritmo.

Se o operador selecionar uma altura desejada entre estas duas alturas desejadas (a mínima altura selecionável na zona baixa e a máxima altura selecionável na zona baixa), a ECU 148 calculará um valor de carga de referência para o terceiro algoritmo que é proporcionalmente escalonado entre o mínimo valor de carga possível e o máximo valor de carga possível para o terceiro algoritmo.

Assim, na máxima altura selecionável na zona baixa, o alojamento alimentador 103 suportará substancialmente a íntegra do peso do coletor 104. Na mínima altura selecionável na zona baixa, o solo suportará o máximo peso do coletor possível sem danificar o coletor 104. Em todas as alturas intermediárias selecionáveis na zona baixa, a ECU 148 escalonará a quantidade de peso suportado pelo alojamento alimentador proporcionalmente entre estas duas cargas de referência.

Muitas modificações e outras modalidades das invenções aqui apresentadas virão à mente dos versados na técnica à qual estas invenções se referem com o benefício dos preceitos apresentados nas descrições expostas e nos desenhos associados. As invenções não são limitadas às modalidades específicas divulgadas. Modificações e outras modalidades estão incluídas no escopo das reivindicações anexas. Diferentes combinações de elementos e/ou funções podem ser providas por modalidades alternativas diferentes daquelas supradescritas, e ainda serão cobertas pelas reivindicações. Embora termos específicos sejam aqui empregados, eles são usados em um sentido genérico e descritivo somente, e não com propósitos de limitação.

Por exemplo, na descrição exposta, o primeiro algoritmo dependia integralmente da altura do coletor e era responsivo à realimentação provida somente pelos sensores de altura. É possível adicionar outras funções de controle de realimentação com base em outros parâmetros físicos, incluindo a carga do coletor no alojamento alimentador ou no solo, desde que a função de controle com base na altura do coletor acima do solo predomine.

Como um outro exemplo, na descrição exposta, o terceiro algoritmo depende integralmente da carga do coletor no alojamento alimentador (que, considerado a partir de uma perspectiva diferente, é o r inverso da carga do coletor aplicada no solo). E possível adicionar outras funções de controle de realimentação com base em outros parâmetros físicos, incluindo a altura do coletor acima do solo, desde que a função de controle com base na carga do coletor predomine.

Como um outro exemplo, são supradescritos três diferentes algoritmos que são usados para a íntegra da faixa de controle de altura do coletor. Em vez de três faixas de altura (ou três "zonas"), pode-se prescindir de uma destas zonas e um destes algoritmos. Por exemplo, a íntegra da faixa operacional do sistema de controle de altura do coletor pode ser dividida em uma zona alta e uma zona baixa, com o primeiro algoritmo ou o segundo algoritmo usados para a zona alta e o segundo ou o terceiro algoritmo, respectivamente, usados para a zona baixa. Altemativamente, a zona alta pode usar o primeiro algoritmo e a zona baixa pode usar o terceiro algoritmo. Durante o uso do primeiro e do terceiro algoritmos, a ECU 148 pode ser programada para calcular uma carga de referência durante o controle da altura na zona alta, e esta carga de referência pode ser usada como uma carga de referência inicial quando o operador selecionar subsequentemente uma altura desejada na zona baixa.

Como um ainda outro exemplo, o segundo algoritmo pode ser usado para a parte superior e o terceiro algoritmo pode ser usado para a parte inferior.

Em um outro arranjo, um ou mais dos sinais providos pelos sensores de altura 124, 134 podem ser combinados pela ECU 148 (tal como pelo cálculo da média) para prover um sinal de altura resultante que é usado no algoritmo de controle da altura do coletor, como exposto. Altemativamente, a ECU 148 pode ser configurada para selecionar dinamicamente um dos sensores de altura 124, 134 com base em um critério predeterminado. O critério predeterminado pode ser selecionar o sinal proveniente do sensor de altura que mostra a menor altura acima do solo.

Desta maneira, a ECU 148 pode garantir que cada parte do coletor 104 seja mantida em uma certa mínima distância acima do solo.

Claims (17)

1. Sistema de controle de altura do coletor, caracterizado pelo fato de que compreende: uma colheitadeira agrícola (100) que compreende adicionalmente um veículo de colheita autopropulsionado (102) e um coletor de colheita agrícola (104) suportado no dito veículo agrícola autopropulsionado; uma ECU (148); pelo menos um sensor de altura (124, 134) acoplado na ECU (148) para prover um sinal à ECU (148) indicativo de uma altura do coletor (104) acima do solo; pelo menos um sensor de carga (150) acoplado na ECU (148) para prover um sinal à ECU (148) indicativo de uma carga aplicada pelo coletor (104); e um dispositivo de entrada do operador (162) acoplado na ECU (148) configurado para gerar um sinal que indica uma altura de deslocamento do coletor desejada (104) acima do solo quando manipulado pelo operador; e pelo menos um suporte do coletor (142, 144) disposto para mudar a altura do coletor de colheita agrícola (104) em relação ao veículo de colheita autopropulsionado (102), o dito pelo menos um suporte do coletor (142, 144) sendo acoplado na ECU (148) de maneira tal que a ECU (148) possa conduzir o pelo menos um suporte do coletor (142, 144) para subir e abaixar o coletor de colheita agrícola (104) em relação ao veículo de colheita autopropulsionado (102); em que a ECU (148) é configurada para (a) ler o dispositivo de entrada do operador (162) e inserir o sinal indicativo da altura de deslocamento desejada a partir dali, (b) selecionar entre um primeiro algoritmo de controle da altura do coletor e um segundo algoritmo de controle da altura do coletor com base no valor do sinal indicativo da altura de deslocamento desejada e (c) conduzir o pelo menos um suporte do coletor (142, 144) até a altura de deslocamento desejada usando o primeiro ?? o segundo algoritmos de controle da altura do coletor selecionados.

2. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro algoritmo de controle da altura do coletor é associado com uma primeira pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador, e em que o segundo algoritmo de controle da altura do coletor é associado com uma segunda pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador.

3. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador são maiores que a segunda pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador.

4. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro algoritmo de controle da altura do coletor é pelo menos responsivo a um sinal de erro de altura.

5. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a ECU (148) deriva o sinal de erro de altura pelo cálculo de uma diferença entre o sinal indicativo da altura de deslocamento desejada e uma altura do coletor indicada por pelo menos um sensor de altura (124, 134).

6. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro algoritmo de controle da altura do coletor também é responsivo a um sinal de erro de carga, e em que adicionalmente a ECU calcula o sinal de erro de carga com base em uma diferença entre o sinal indicativo de uma carga aplicada pelo coletor e um sinal de carga de referência derivado pela ECU (148) a partir de uma sequência de tempo dos sinais provenientes do pelo menos um sensor de carga (150).

7. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o segundo algoritmo de controle da altura do coletor é pelo menos responsivo a um sinal de erro de carga.

8. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a ECU (148) deriva o sinal de erro de carga pelo cálculo de uma diferença entre um valor de carga de referência e uma carga do coletor indicada por pelo menos um sensor de carga (150).

9. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a ECU (148) calcula o valor de carga de referência pelo cálculo da média de uma sequência de tempo dos sinais de carga tomados a partir do pelo menos um sensor de carga (150).

10. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a ECU (148) calcula o valor de carga de referência pela seleção do valor de carga de referência dentre um valor de carga predeterminado e um segundo valor de carga predeterminado, em que o segundo valor de carga predeterminado é indicativo de um sinal recebido a partir do pelo menos um sensor de carga (150) quando ele estiver operando substancialmente em sua menor altura operacional durante o deslocamento através do campo de colheita de cultivos.

11. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ECU (148) é configurada para (a) ler o dispositivo de entrada do operador (162) e inserir o sinal indicativo da altura de deslocamento desejada a partir dali, (b) selecionar entre um primeiro algoritmo de controle da altura do coletor, um segundo algoritmo de controle da altura do coletor e um terceiro algoritmo de controle da altura do coletor com base no valor do sinal indicativo da altura de deslocamento desejada e (c) conduzir o pelo menos um suporte do coletor (142, 144) até a altura de deslocamento desejada usando o algoritmo de controle da altura do coletor selecionado do primeiro algoritmo de controle da altura do coletor, do segundo algoritmo de controle da altura do coletor ou do terceiro algoritmo de controle da altura do coletor.

12. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o primeiro algoritmo de controle da altura do coletor é associado com uma primeira pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador, em que o segundo algoritmo de controle da altura do coletor é associado com uma segunda pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador e em que o terceiro algoritmo de controle da altura do coletor é associado com uma terceira pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador.

13. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador são maiores que a segunda pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador, e em que adicionalmente a segunda pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador são maiores que a terceira pluralidade de alturas de deslocamento desejadas selecionáveis pelo operador.

14. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro algoritmo de controle da altura do coletor é predominantemente responsivo a um sinal de erro de altura, em que o segundo algoritmo de controle da altura do coletor é predominantemente responsivo a um sinal de erro de altura e a um sinal de erro de carga, e em que o terceiro algoritmo de controle da altura do coletor é predominantemente responsivo a um sinal de erro de carga.

15. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sinal de erro de altura é derivado a partir de uma diferença entre uma altura de deslocamento do coletor desejada selecionada pelo operador e o sinal indicativo de uma altura do coletor (104) provido por pelo menos um sensor de altura (124, 134).

16. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sinal de erro de carga é derivado a partir de uma diferença entre um valor de carga de referência e o sinal indicativo de uma carga aplicada pelo coletor (104).

17. Sistema de controle de altura do coletor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro algoritmo de controle da altura do coletor não é derivado a partir de um erro de carga do coletor, e em que o terceiro algoritmo de controle da altura do coletor não é derivado a partir de um erro da altura do coletor.