CN103749075B - 一种用于联合收获机的控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于联合收获机的控制系统，通过其后端控制器实时监测脱粒滚筒工况信息，当脱粒滚筒运行负荷持续大于预设值并超过设定时间后，自动将输出至液压泵ECU的控制信号减小至零，以实现自动停机。本发明可以实时监控整个收获机的工况，能够实时观察整个收获机的动态情况，同时通过操作面板和操作手柄的双输入配合使用同时具有自动和手动两种模式及其方便，另外本系统能够根据检测到的收获机的负荷进行判断并使其在超负荷时自动停机，这样使用特别安全，减少事故发生。

Description

一种用于联合收获机的控制系统
技术领域
本发明涉及一种联合收获机的检测系统，尤其是涉及一种用于联合收获机的工况监控系统。
背景技术
随着经济技术的发展，联合收获机的市场逐年扩大，成为当今农村不可少的必用农机具。为保障收获机正常的工作及运行状况，人们开始在收获机上安装监控、检测装置，用于显示行车速度等工况，但是现有的检测系统只能部分和局部检测，而且不能进行有效的控制措施，使用不方便。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种用于联合收获机的工况监控系统，解决了现有技术中控制不方便，容易诱发事故的问题。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：
一种用于联合收获机的控制系统，所述联合收获机以发动机作为动力源，由液压泵驱动联合收获机的行进以及脱粒滚筒和收割工作部件的运转，所述控制系统包括用于监控发动机的发动机ECU、用于监控液压泵的液压泵ECU和用于检测脱粒滚筒工况的脱粒滚筒ECU，在所述控制系统中还设有用于接收收割工作部件工况信息的前端控制器、用于控制液压泵ECU的后端控制器、用于显示运行参数及状态的显示器和用于手动控制联合收获机行进及收割工作部件运行的操作手柄，所述前端控制器、后端控制器、显示器、操作手柄、发动机ECU和脱粒滚筒ECU均通过CAN模块连接至CAN总线；后端控制器通过CAN总线接收发动机ECU传输的发动机工况信息、脱粒滚筒ECU传输的脱粒滚筒工况信息和操作手柄的控制信号，并根据操作手柄的控制信号切换自动或手动控制模式；在自动控制模式下，后端控制器根据接收到的发动机工况信息和脱粒滚筒工况信息由预设的程序通过液压泵ECU自动控制联合收获机的行进，在手动控制模式下，后端控制器根据操作手柄的控制信号通过液压泵ECU控制联合收获机的行进及收割工作部件运行；在自动和手动两种控制模式下，后端控制器实时监测脱粒滚筒工况信息，当脱粒滚筒运行负荷持续大于预设值并超过设定时间后，自动将输出至液压泵ECU的控制信号减小至零，以实现自动停机。
所述的后端控制器采用模糊PID控制算法通过液压泵ECU自动控制联合收获机的行进。
所述的控制系统中还设有与前端控制器连接的操作面板，操作面板上设有控制发动机转速的控制按钮和控制工作灯及卸粮灯的开关。
所述的发动机ECU与安装在联合收获机发动机上的机油压力传感器、水温传感器和转速传感器连接。
所述的脱粒滚筒ECU与安装在联合收获机脱粒滚筒上的压力传感器和转速传感器连接。
本发明的有益效果是：本发明可以实时监控整个收获机的工况，能够实时观察整个收获机的动态情况，同时通过操作面板和操作手柄的双输入配合使用同时具有自动和手动两种模式及其方便，另外本系统能够根据检测到的收获机的负荷进行判断并使其在超负荷时自动停机，这样使用特别安全，减少事故发生。
附图说明
图1为本发明中的监控系统框图。
图2为本发明中前端控制器信号简图。
图3为本发明中后端控制器信号简图。
图4为本发明控制行走的信号传递简图。
图5为本发明中操作手柄的信号简图。
图6为本发明中发动机ECU信号简图。
图7为本发明中操作面板信号简图。
图8为本发明中脱粒滚筒ECU信号简图。
具体实施方式
图中所示，具体实施方式如下：
一种用于联合收获机的控制系统，所述联合收获机以发动机作为动力源，由液压泵驱动联合收获机的行进以及脱粒滚筒和收割工作部件的运转，所述控制系统包括用于监控发动机的发动机ECU、用于监控液压泵的液压泵ECU和用于检测脱粒滚筒工况的脱粒滚筒ECU，在所述控制系统中还设有用于接收收割工作部件工况信息的前端控制器、用于控制液压泵ECU的后端控制器、用于显示运行参数及状态的显示器和用于手动控制联合收获机行进及收割工作部件运行的操作手柄，所述前端控制器、后端控制器、显示器、操作手柄、发动机ECU和脱粒滚筒ECU均通过CAN模块连接至CAN总线；后端控制器通过CAN总线接收发动机ECU传输的发动机工况信息、脱粒滚筒ECU传输的脱粒滚筒工况信息和操作手柄的控制信号，并根据操作手柄的控制信号切换自动或手动控制模式；在自动控制模式下，后端控制器根据接收到的发动机工况信息和脱粒滚筒工况信息由预设的程序通过液压泵ECU自动控制联合收获机的行进，在手动控制模式下，后端控制器根据操作手柄的控制信号通过液压泵ECU控制联合收获机的行进及收割工作部件运行；在自动和手动两种控制模式下，后端控制器实时监测脱粒滚筒工况信息，当脱粒滚筒运行负荷持续大于预设值并超过设定时间后，自动将输出至液压泵ECU的控制信号减小至零，以实现自动停机。
所述的后端控制器采用模糊PID控制算法通过液压泵ECU自动控制联合收获机的行进。
所述的控制系统中还设有与前端控制器连接的操作面板，操作面板上设有控制发动机转速的控制按钮和控制工作灯及卸粮灯的开关。
所述的发动机ECU与安装在联合收获机发动机上的机油压力传感器、水温传感器和转速传感器连接。
所述的脱粒滚筒ECU与安装在联合收获机脱粒滚筒上的压力传感器和转速传感器连接。
本发明可以检测到发动机工况信号，脱粒滚筒负荷信号；中央处理器可利用脱粒滚筒负荷和发动机工况信号按照预定控制算法即模糊PID控制算法通过液压泵ECU控制机器行走速度，并将整机工况，主要包括发动机转速、发动机机油压力、拨禾轮转速、喂入辊转速、行走速度、复脱器转速、脱粒滚筒转速、喂入量、自动/手动模式通过CAN总线动态显示在显示器上，显示器采用指针指示与具体数值同时并存，指针指示实时更新；具体数值1秒钟更新一次，如果负荷大时可实现自动停车，如果脱粒滚筒实际负荷大于预定负荷的10%，且超过3秒钟，则中央处理器输出给液压泵ECU的信号按照递减规则在2秒钟内减为零，实现自动停车，预定负荷按照机器的脱粒能力预先输入在中央处理器内，操作手柄按键信号通过CAN总线传递至中央处理器，实现割台升降、拨禾轮升降、行走速度手动与自动切换和紧急停车功能；当行走速度采用手动时操作手柄操作方向与行程信号通过CAN总线传递至液压泵ECU，控制调节前进与后退速度；操作面板通过CAN总线调节发动机指令转速，工作灯与卸粮灯开关。本发明可对联合收获机整机工况进行监测，对行走速度进行控制，有利于整机可靠性能的提高。
中央处理器由前端控制器与后端控制器构成；当行走速度采用自动时，其由后端控制器根据脱粒滚筒负荷和发动机工况信号按照预定控制算法通过液压泵ECU控制机器行走速度控制，脱粒滚筒负荷由脱粒滚筒扭矩表示，脱粒滚筒扭矩由扭矩传感器或者油压力传感器测得；发动机工况信号为发动机转速，由转速传感器测得；预定控制算法为模糊PID控制算法；采用手动时，行走速度由操作手柄的行程控制；不论行走速度采用自动还是手动，如果机器负荷大时后端控制器通过液压泵ECU可实现自动停车，如果脱粒滚筒实际负荷大于预定负荷的10%，且超过3秒钟，则中央处理器输出给液压泵ECU的信号按照递减规则在2秒钟内减为零，实现自动停车，待脱粒滚筒负荷减小到预定负荷则可进行正常行走操作。自动与手动控制模式由中央处理器检测操作手柄中自动/手动模式按钮，并将此模式通过CAN总线在显示器中进行文字或者图标显示；其中手动模式优先：中央处理器只要检测到操作手柄信号输入，则自动转换为手动模式。
其中各个模块的信号传递如下；
前端控制器输入信号：喂入辊转速、脱粒滚筒转速、升运器转速、操作面板信号。
后端控制器输出信号：驱动液压泵ECU信号，输出相应行走速度。
行走速度自动控制：中央处理器利用脱粒滚筒负荷和发动机工况信号按照预定控制算法通过液压泵ECU控制机器行走速度，使脱粒滚筒负荷、发动机工况稳定，如果负荷较大则可实现自动停车。
操作手柄通过CAN可进行常用动作操作。按钮：割台升降、拨禾轮升降，自动/手动模式替换（自动模式下按下则换为手动，反之亦然）、紧急停车（紧急停车按钮接通时中央处理器输出给液压泵ECU的信号按照递减规则在2秒钟内减为零，实现停车。紧急停车后再次操作操作手柄则可进行正常行走操作）；前后轴：前进调速，后退调速。
发动机ECU输出信号：机油压力、水温、发动机转速；输入信号：发动机指令转速。
操作面板输出信号：发动机指令转速旋钮、工作灯与卸粮灯开关。
脱粒滚筒：脱粒滚筒扭矩、转速、功率（脱粒滚筒扭矩由扭矩传感器或者油压力传感器测得的模拟信号；转速由转速传感器测得；功率为扭矩与转速的乘积，由中央处理器计算得出。）
喂入量：由中央处理器按照脱粒扭矩与喂入量之间的模型计算得出。喂入量的大小可以给驾驶员提供参考，便以适当改变行走速度。
本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种用于联合收获机的控制系统，所述联合收获机以发动机作为动力源，由液压泵驱动联合收获机的行进以及脱粒滚筒和收割工作部件的运转，所述控制系统包括用于监控发动机的发动机ECU、用于监控液压泵的液压泵ECU和用于检测脱粒滚筒工况的脱粒滚筒ECU，其特征在于：在所述控制系统中还设有用于接收收割工作部件工况信息的前端控制器、用于控制液压泵ECU的后端控制器、用于显示运行参数及状态的显示器和用于手动控制联合收获机行进及收割工作部件运行的操作手柄，所述前端控制器、后端控制器、显示器、操作手柄、发动机ECU和脱粒滚筒ECU均通过CAN模块连接至CAN总线；后端控制器通过CAN总线接收发动机ECU传输的发动机工况信息、脱粒滚筒ECU传输的脱粒滚筒工况信息和操作手柄的控制信号，并根据操作手柄的控制信号切换自动或手动控制模式；在自动控制模式下，后端控制器根据接收到的发动机工况信息和脱粒滚筒工况信息由预设的程序通过液压泵ECU自动控制联合收获机的行进，在手动控制模式下，后端控制器根据操作手柄的控制信号通过液压泵ECU控制联合收获机的行进及收割工作部件运行；在自动和手动两种控制模式下，后端控制器实时监测脱粒滚筒工况信息，当脱粒滚筒运行负荷持续大于预设值并超过设定时间后，自动将输出至液压泵ECU的控制信号减小至零，以实现自动停机；所述的后端控制器采用模糊PID控制算法通过液压泵ECU自动控制联合收获机的行进；所述的控制系统中还设有与前端控制器连接的操作面板，操作面板上设有控制发动机转速的控制按钮和控制工作灯及卸粮灯的开关。
2.根据权利要求1所述的一种用于联合收获机的控制系统，其特征在于：所述的发动机ECU与安装在联合收获机发动机上的机油压力传感器、水温传感器和转速传感器连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于联合收获机的控制系统，其特征在于：所述的脱粒滚筒ECU与安装在联合收获机脱粒滚筒上的压力传感器和转速传感器连接。
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