CN105850240A - 一种智能旋耕机及其智能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能旋耕机及其智能控制方法,涉及农业机械领域,其中,智能旋耕机包括旋耕动力装置、动作执行装置,以及使旋耕设备在不同工况下能够自动适应、自动调整相关参数的智能控制系统;其智能控制方法包括:根据旋耕机需要作业的工况,确定该工况下的初始工作参数,并发送给处理器;当所述旋耕机在该初始工作参数配置下运行后,利用检测单元和处理器获取所述旋耕机的转速信息和行程信息;利用所述旋耕机的转速信息和行程信息,通过处理器对所述旋耕机的工作参数进行调整;利用调整后得到的工作参数,对所述旋耕机的工作模式进行调整,使之适应于不同的工况,本发明可以智能调整工作参数,适应各种工作工况。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械领域,具体而言,涉及一种智能旋耕机及其智能控制方法。
技术背景
目前农用旋耕机存在以下几大问题:
1)小型内燃机直驱式旋耕机主要以手扶拖拉机为动力,经过变速箱直接驱动旋耕刀进行旋耕作业,虽然这种旋耕机比较经济,能适应有坡度的山地等不同工况田地,但需要人工操作手扶拖拉机,存在极大的危险性,且效率及其低下,不利于大面积作业。
2)大部分液压驱动式旋耕机主要以手动操作为主,有一定的转速等调节能力,有经验的操作者可以通过调节相关参数更好的完成相关作业。
3)无法根据不同的工况自动进行调整旋耕方式。
随着我国经济实力及科技技术的大力发展,农业机械设备也需要进一步的提升,因此智能化旋耕系统具有极大的发展空间。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种智能旋耕机及其智能控制方法。
为实现本发明的目的,本发明一方面提供了一种智能旋耕机,包括旋耕动力装置、动作执行装置,以及布设于旋耕机动力装置和动作执行装置上,使旋耕机在不同工况下能够自动适应、自动调整作业参数的智能控制系统。
其中,所述智能控制系统包括:
安装在动力和动作执行装置上,用于检测旋耕机旋耕作业参数的检测单元;
对检测单元发送的作业参数信号进行计算和分析,并向动力装置和动作执行装置发送调整指令的处理器;
与处理器连接,用于输入用户的作业指令,并实时显示当前作业参数信号的人机交互单元。
其中,所述旋耕动力装置是内置有内燃机或电机驱动的泵阀工作系统的拖拉机。
其中,所述泵阀工作系统中的泵是变量泵或定量泵;阀为比例控制电磁阀。
其中,所述动作执行装置是由液压驱动的旋耕刀旋耕设备。
其中,所述旋耕刀是旋转式的可进行上下调节的机械装置。
其中,所述检测单元包括:
安装在旋耕动力装置上用于获得行走马达转速参数的转速传感器;
安装在动作执行装置上分别用于获得旋耕马达转速参数的转速传感器、旋耕马达压力参数的压力传感器及耕深控制油缸行程参数的行程传感器;
特别是,所述检测单元还包括:
安装在动作执行装置上分别用于获得牵引力、环境温度、田地坡度的拉力传感器、温度传感器和角度传感器。
其中,所述处理器包括:
设置有预设的最优控制方案的数据库模块;
用于采集和计算作业参数信号,将计算结果与最优控制方案进行对比分析,最终得到调整方案的数据处理模块;
根据数据处理模块得到的调整方案向旋耕动力装置和动作执行装置发出控制指令的控制模块。
其中,所述处理器还包括用于存储检测单元发送的实时工作参数及数据处理模块对工作参数的计算结果的存储模块。
其中,所述控制模块为PLC可编程控制器。
其中,所述人机交互单元为触摸屏显示器。
优选的,所述人机交互单元设有通信单元,用于输出处理器中储存模块中的计算结果数据。
优选的,所述通信单元为设置于人机交互单元上的USB端口,可以实现计算结构数据的拷贝。
为实现本发明的目的,本发明再一方面提供一种旋耕机的智能控制方法,包括:
根据用户在人机交互界面输入的旋耕机需要作业的工况的指令,确定该工况下的初始工作参数;
当所述旋耕机在所述初始工作参数配置下运行后,利用检测单元获取所述旋耕机的转速信息和行程信息;
利用所述旋耕机的转速信息和行程信息,通过处理器的数据处理模块对所述旋耕机的工作参数进行调整;
利用调整后得到的工作参数,处理器的控制模块对所述旋耕机的工作模式进行自适应调整,使之适应于不同的工况。
其中,所述转速信息包括:
由布设于旋耕动力装置上的行走马达的转速传感器获取的行走马达的转速信息;
由布设于动作执行装置上的旋耕马达的转速传感器获取的旋耕马达的转速信息。
其中,所述行程信息是由布设于耕深控制油缸上的行程传感器获取的行程信息。
其中,所述处理器的控制模块对所述旋耕机的工作模式进行调整是利用旋耕动力装置上的泵阀工作系统实现的。
本发明的有益效果
1)本发明提出了一种智能旋耕系统,系统通过检测工作时各个环境变量,智能调整工作参数,适应各种工作工况。
2)旋耕系统最小功能模块包括动力系统、工作系统、控制系统。
3)所述动力系统包括但不限于任何形式的内燃机或电机驱动的液压泵、控制阀等。
4)所述执行系统包括但不限于任何形式的旋耕刀及旋耕刀驱动马达等。
5)所述执行系统也可以包括单独控制马达转速及压力的各种装置。
6)本发明所述的控制系统具有通过检测旋耕相关的各个参数,实时调整工作模式的功能,且可以与显示器实现人机交互功能。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的智能旋耕机结构示意图;
图2是本发明第二实施例提供的智能控制方法流程图;
图3是本发明应用实施例中提供控制系统示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体的细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
如图1所示的本发明的智能旋耕机的结构示意图,本发明提供的智能旋耕机包括旋耕动力装置、与旋耕动力装置连接的动作执行装置,以及布设于旋耕机动力装置和动作执行装置上,使旋耕机在不同工况下能够自动适应、自动调整作业参数的智能控制系统。
其中,旋耕动力装置是内置有内燃机或电机驱动的泵阀工作系统的拖拉机,对旋耕装置提供向前的牵引力及驱动旋耕刀转动的动力,该动力主要以液压能形式提供,可以根据耕作要求控制其供能大小。需要说明的是,上述拖拉机不局限于任何形式的拖拉机。
其中,动作执行装置是一种旋耕机构,包括旋耕刀及驱动旋耕刀的马达,此机构可使旋耕刀进行上下运动,用于调整旋耕深度,其动力均由上述旋耕动力装置提供。需要说明的是,上述旋耕机构不局限于任何形式的旋耕机构。
其中,智能旋耕系统包括安装在旋耕动力装置和动作执行装置上,用于检测旋耕机旋耕作业参数的检测单元;对检测单元发送的作业参数信号进行计算和分析,并向动力装置和动作执行装置发送调整指令的处理器;与处理器连接,用于输入用户的作业指令,并实时显示当前作业参数信号的人机交互单元。
进一步的,上述检测单元包括:安装在旋耕动力装置上用于获得行走马达转速参数的转速传感器;安装在动作执行装置上分别用于获得旋耕马达转速参数的转速传感器、旋耕马达压力参数的压力传感器及耕深控制油缸行程参数的行程传感器。
需要说明的是,上述检测单元还包括安装在动作执行装置上用于获得牵引力的拉力传感器、用于获得环境温度的温度传感器和用于获得田地坡度信息的角度传感器,从而进一步了解当前作业的环境情况。
进一步的,上述处理器包括:设置有预设的最优控制方案的数据库模块;用于采集和计算作业参数信号,将计算结果与最优控制方案进行对比分析,最终得到调整方案的数据处理模块;根据数据处理模块得到的调整方案向旋耕动力装置和动作执行装置发出控制指令的控制模块。
需要说明的是,上述处理器还包括用于存储检测单元发送的实时工作参数及数据处理模块对工作参数的计算结果的存储模块。
进一步的,上述人机交互单元为触摸屏显示器,设有通信单元,用于输出处理器中储存模块中的计算结果数据。
进一步的,所述通信单元为设置于人机交互单元上的USB端口,可以实现计算结构数据的拷贝。
实施例2
如图2所示的旋耕机的智能控制方法,包括:
步骤S101,根据用户在人机交互界面输入的旋耕机需要作业的工况的指令,确定该工况下的初始工作参数;
其中,人机交互界面是触摸屏显示器,具有输入和显示的功能,用户根据工况,在人机交互界面选择相应的工况模式,确认初始工作参数。
步骤S102,当所述旋耕机在所述初始工作参数配置下运行后,利用检测单元获取所述旋耕机的转速信息和行程信息;
当人机交互界面在用户指令下,向处理器发送初始工作参数,处理器根据初始工作参数向旋耕动力装置的泵阀系统发送指令,控制旋耕动力装置和动作执行装置运行,安装在旋耕动力装置和动作执行装置的检测单元开始检测转速信息和行程信息。
其中,转速信息包括了由布设于旋耕动力装置上的行走马达的转速传感器获取的行走马达的转速信息,和,由布设于动作执行装置上的旋耕马达的转速传感器获取的旋耕马达的转速信息;行程信息是由布设于耕深控制油缸上的行程传感器获取的行程信息。
步骤S103,利用所述旋耕机的转速信息和行程信息,通过处理器的数据处理模块对所述旋耕机的工作参数进行调整;
当检测单元向处理器发送了转速信息和行程信息后,处理器中的数据处理模块主动调取数据库模块中预设的最优控制方案,并根据最优控制方案和转速信息、行程信息调整旋耕机的工作参数。
步骤S104,利用调整后得到的工作参数,处理器的控制模块对所述旋耕机的工作模式进行自适应调整,使之适应于不同的工况。
其中,上述处理器的控制模块对所述旋耕机的工作模式进行调整是利用旋耕动力装置上的泵阀工作系统实现的。
应用实施例
本实施例是由拖拉机带动旋耕机,一种由液压马达驱动的旋耕机,旋耕刀由液压马达带动,因此液压马达的转速决定了旋耕刀的转速,而液压马达的转速由拖拉机决定。在智能控制模式下,用户设定好配置的旋耕机规格、旋耕的质量等一些参数后,拖拉机处理器通过采集马达AB口压力、整车行走速度及旋耕机旋耕深度等参数,经处理器中的PID运算后,控制主阀调节马达转速。
显示器作为输入设备和显示设备使用,可输入相应参数,可现实状态信息。处理器经采集行走马达转速、旋耕马达转速及压力、耕深控制油缸行程等参数,经处理器计算,控制行走马达控制阀、旋耕马达控制阀及耕深油缸控制阀,从而控制行走马达、旋耕马达及耕深油缸动作,如图3所示。
行走马达转速为Vz,旋耕马达转速为Vx,旋耕马达压力为Px,耕深油缸行程为Lg。
用户可设定作业对象设定田地类别。
1、处理器根据选项类别确定旋耕马达转速初值Vx0,Vx0有效工作区间为Vxa至Vxb,实际马达转速在此区间与马达压力产生一定的线性关系式,旋耕机在此关系式的作用下,保证旋耕质量均匀。即:
Vx=K1Px+Vx0 (Vxa<Vx0<Vxb)
2、为了提高旋耕机工作效率,旋耕机行走速度应根据旋耕马达转速的变化而变化,旋耕机行走速度可根据旋耕马达转速的变快而变快,从而保证旋耕质量一致的情况下,提高旋耕机工作效率,即:
Vz=K2Vx+Vz0 (Vza<Vz0<Vzb)
3、行走马达控制、旋耕马达控制及耕深油缸控制等各个控制回路,根据传感器实时监测的状态参数,行程闭合回路,通过处理器PID运算后控制动作控制阀精确控制各个动作。
本实施通过监测马达转速、压力等各个参数,在预设值的参考下实时调节行车速度及旋耕马达转速等,在经过PID比例积分微分等运算实现各个动作精确控制,从而大幅提高工作效率,保证作业质量高,一致性好。本实施例的所有执行元件、传感器等不限数量、工作类别等。
本发明提供的旋耕机主要包括旋耕设备动力部分、动作执行部分及智能控制系统,其中:动力部分主要包括由内燃机或电机驱动的液压泵、换向阀等装置;动作执行部分主要为旋耕马达驱动的旋耕刀等装置;智能控制系统主要包括处理器、显示器、各个参数采集传感器及各种扩展模块等。各个装置中的零部件数量并不做具体的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之类。
Claims (10)
1.一种智能旋耕机,包括旋耕动力装置、动作执行装置,其特征在于,还包括布设于旋耕机动力装置和动作执行装置上,使旋耕机在不同工况下能够自动适应、自动调整作业参数的智能控制系统;
其中,所述智能控制系统包括:
安装在动力和动作执行装置上,用于检测旋耕机旋耕作业参数的检测单元;
对检测单元发送的作业参数信号进行计算和分析,并向动力装置和动作执行装置发送调整指令的处理器;
与处理器连接,用于输入用户的作业指令,并实时显示当前作业参数信号的人机交互单元。
2.如权利要求1所述的旋耕机,其特征在于,所述旋耕动力装置是内置有内燃机或电机驱动的泵阀工作系统的拖拉机。
3.如权利要求1所述的旋耕机,其特征在于,所述检测单元包括:
安装在旋耕动力装置上用于获得行走马达转速参数的转速传感器;
安装在动作执行装置上分别用于获得旋耕马达转速参数的转速传感器、旋耕马达压力参数的压力传感器及耕深控制油缸行程参数的行程传感器。
4.如权利要求3所述的旋耕机,其特征在于,所述检测单元还包括:
安装在动作执行装置上用于获得牵引力的拉力传感器、用于获得环境温度的温度传感器和用于获得田地坡度的角度传感器。
5.如权利要求1所述的旋耕机,其特征在于,所述处理器包括:
设置有预设的最优控制方案的数据库模块;
用于采集和计算作业参数信号,将计算结果与最优控制方案进行对比分析,最终得到调整方案的数据处理模块;
根据数据处理模块得到的调整方案向旋耕动力装置和动作执行装置发出控制指令的控制模块。
6.如权利要求5所述的旋耕机,其特征在于,所述处理器还包括用于存储检测单元发送的实时工作参数及数据处理模块对工作参数的计算结果的存储模块。
7.一种旋耕机的智能控制方法,其特征在于,包括:
根据用户在人机交互界面输入的旋耕机需要作业的工况的指令,确定该工况下的初始工作参数;
当所述旋耕机在所述初始工作参数配置下运行后,利用检测单元获取所述旋耕机的转速信息和行程信息;
利用所述旋耕机的转速信息和行程信息,通过处理器的数据处理模块对所述旋耕机的工作参数进行调整;
利用调整后得到的工作参数,处理器的控制模块对所述旋耕机的工作模式进行自适应调整,使之适应于不同的工况。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述转速信息包括:
由布设于旋耕动力装置上的行走马达的转速传感器获取的行走马达的转速信息;
由布设于动作执行装置上的旋耕马达的转速传感器获取的旋耕马达的转速信息。
9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述行程信息是由布设于耕深控制油缸上的行程传感器获取的行程信息。
10.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述处理器的控制模块对所述旋耕机的工作模式进行调整是利用旋耕动力装置上的泵阀工作系统实现的。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160817 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |