CN107942133B - 一种自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测系统及方法 - Google Patents

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田光兆
顾宝兴
王海青
周俊
安秋
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Suzhou Santian Automation Technology Co ltd
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Nanjing Agricultural University
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    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage

Abstract

本发明涉及一种自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测系统，包括工控机，所述工控机分别连接交流电参数仪和USB‑485转换器；所述交流电参数仪和USB‑485转换器分别设有一个无线数传模块；所述交流电参数仪安装在电池逆变器的输出端；所述交流电参数仪通过适配器与拖拉机上的电控部件相连，获取相关参数。其检测方法为：工控机与交流电参数仪交互，获得电压U、电流I和功率因数
Figure DDA0001470104640000011
通过计算获取实时累积功耗。从而，不但可以预测转向系统的续航时间，还可以使功耗达到最小，实现转向控制的调整与优化。

Description

一种自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种农业机械的控制系统和方法，尤其是一种应用于自主导航拖拉机的控制系统和方法，具体的说是一种自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测系统及方法。
背景技术
电控液压转向的自主导航拖拉机在作业过程中电控装置功耗能较大，且以不同角度转向时，功耗也不相同。由于电控液压转向系统一般采用独立蓄电池或锂电池供电，那么对功耗的实时检测就显得尤为重要。实时准确检测电控装置的功耗，不但可以预测转向系统的续航时间，还可以以功耗最小为目标，实现转向控制的调整与优化。
目前国内电控液压转向的自主导航拖拉机中，尚无电控装置的功耗检测单元，因此，无法精准地检测相关功耗，难以提升该类农机的智能化管理水平。
发明内容
本发明的目的是针对当前在自主导航拖拉机应用中遇到的问题，提供一种自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测系统及方法，能够实时准确获取自主导航拖拉机电控装置的功耗，提升农机的智能化管理水平。
本发明的技术方案是：
一种自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测系统，包括工控机，所述工控机分别连接交流电参数仪和USB-485转换器；所述交流电参数仪和USB-485转换器分别设有一个无线数传模块；所述交流电参数仪安装在电池逆变器的输出端；所述交流电参数仪通过适配器与拖拉机上的电控部件相连，检测相关参数。
进一步的，所述电控部件包括比例换向阀、比例控制器、数据采集模块和控制量输出模块。
进一步的，所述电池逆变器还与锂电池相连，获得电力。
一种自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测方法，包括以下步骤：
1)根据MODBUS协议格式，所述工控机通过485总线向所述交流电参数仪发送指令，请求电压U、电流I和功率因数
Figure BDA0001470104620000011
发送频率为2Hz；
2)所述工控机从485总线接收数据，获取实时电压U、电流I和功率因数
Figure BDA0001470104620000013
3)根据上述参数，计算n时刻有功功率
Figure BDA0001470104620000012
单位为W，其中η为逆变器的转换效率；
4)将n时刻有功功率和前3个时刻的有功功率组成数列PN＝{Pn-3，Pn-2，Pn-1，Pn}，对PN采用三次样条插值法，在Pn-1和Pn之间加入4个等间距扩展点Q1～Q4；
5)从n-1时刻到n时刻的功耗增量ΔWn＝[(Pn+Pn-1)/2+Q1+Q2+Q3+Q4]×0.1，单位为J；
6)通过公式Sn＝∑ΔWn进行计算，获得从0时刻到n时刻的实时累积功耗。
本发明的有益效果：
本发明能够实时准确检测电控装置的功耗，不但可以预测转向系统的续航时间，还可以使功耗达到最小，实现转向控制的调整与优化。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
将单相交流电参数仪安装在电池逆变器的输出端，并配置其485地址为1，波特率为9600，校验方式N，数据位8，停止位1。该电池逆变器可连接锂电池，获得电力。
所述交流电参数仪通过适配器与拖拉机上的电控部件相连，检测相关参数。所述电控部件包括比例换向阀、比例控制器、数据采集模块和控制量输出模块。
将USB-485转换器安装在工控机上，并正确安装驱动，设置通信参数为：波特率为9600，校验方式N，数据位8，停止位1.
在交流电参数仪的485接口和USB-485转换器上各安装一个无线数传模块，设置两个数传模块工作在同一频道，能够实现双向数据收发。
本发明的检测方法包括如下步骤：
1)根据MODBUS协议格式，工控机通过485总线连续向交流电参数仪发送指令，请求电压U、电流I和功率因数
Figure BDA0001470104620000021
发送频率为2Hz，即每个采样时间间隔为500ms，其中U和I均为交流有效值。采样时间间隔不能太短，否则会影响到485总线上其他设备的工作，一般设置为500ms.
2)交流电参数仪收到指令后，立即自动做出响应。工控机从485总线接收响应数据，并根据MODBUS协议解析电流U、电流I和功率因数
Figure BDA0001470104620000022
具体数值。
3)根据返回的上述参数，计算n时刻有功功率
Figure BDA0001470104620000023
单位为W。其中η为逆变器的转换效率。
4)将n时刻有功功率和前3个时刻的有功功率组成数列PN＝{Pn-3，Pn-2，Pn-1，Pn}，对PN采用三次样条插值法，在Pn-1和Pn之间加入4个等间距扩展点Q1～Q4。
5)由于n时刻和n-1时刻之间被插值点均匀分成5等份，那么每份时间长度为100ms。因此从n-1时刻到n时刻的功耗增量可以表示为ΔWn＝[(Pn+Pn-1)/2+Q1+Q2+Q3+Q4]×0.1，单位为J。
6)通过公式Sn＝∑ΔWn进行计算，即可获得从0时刻到n时刻的实时累积功耗。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测方法，采用自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测系统，该自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测系统包括工控机；该工控机分别连接交流电参数仪和USB-485转换器；所述交流电参数仪和USB-485转换器分别设有一个无线数传模块；所述交流电参数仪安装在电池逆变器的输出端；所述交流电参数仪通过适配器与拖拉机上的电控部件相连，获取相关参数；其特征是：所述方法包括以下步骤：
1)根据MODBUS协议格式，所述工控机通过485总线向所述交流电参数仪发送指令，请求电压U、电流I和功率因数
Figure FDA0002646810360000011
发送频率为2Hz；
2)所述工控机从485总线接收数据，获取实时电压U、电流I和功率因数
Figure FDA0002646810360000012
3)根据上述参数，计算n时刻有功功率
Figure FDA0002646810360000013
单位为W，其中η为逆变器的转换效率；
4)将n时刻有功功率和前3个时刻的有功功率组成数列PN＝{Pn-3，Pn-2，Pn-1，Pn}，对PN采用三次样条插值法，在Pn-1和Pn之间加入4个等间距扩展点Q1～Q4；
5)从n-1时刻到n时刻的功耗增量ΔWn＝[(Pn+Pn-1)/2+Q1+Q2+Q3+Q4]×0.1，单位为J；
6)通过公式Sn＝∑ΔWn进行计算，获得从0时刻到n时刻的实时累积功耗。
2.根据权利要求1所述的自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测方法，其特征是所述电控部件包括比例换向阀、比例控制器、数据采集模块和控制量输出模块。
3.根据权利要求1所述的自主导航拖拉机电控装置的功耗无线检测方法，其特征是所述电池逆变器还与锂电池相连，获得电力。
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