CN108082315A - 一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统 - Google Patents

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潘冠廷
刘志杰
楚国评
谷趁趁
毛文菊
蒲应俊
杨轶凡
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D55/00—Endless track vehicles
    • B62D55/08—Endless track units; Parts thereof
    • B62D55/104—Suspension devices for wheels, rollers, bogies or frames
    • B62D55/116—Attitude or position control of chassis by action on suspension, e.g. to compensate for a slope

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Transportation (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统，由姿态传感器、信号调理器、姿态调整控制器及姿态调整执行器组成，所述姿态调整执行器为山地履带拖拉机的姿态调整机构，由电磁换向阀和液压缸组成。该系统可通过所述姿态传感器、信号调理器及姿态调整控制器，自主地将山地履带拖拉机在坡地上的姿态角信息转换为所述姿态调整执行器的运动信息，并控制其动作，以进一步调整拖拉机的姿态角，使得其机体能够自动适应坡道角度的变化而始终保持水平。该系统可用于山地履带拖拉机在坡地工况下行驶或工作时的姿态调整自适应控制，实用性强，有较强的推广与应用价值。

Description

一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统
技术领域
本发明属于农业机械控制技术领域，尤其涉及一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统。
背景技术
随着我国丘陵山区农业机械化的发展，丘陵山区对于山地履带拖拉机的需求越来越迫切，各类适用于丘陵山地工作环境的履带拖拉机层出不穷。
丘陵山地的农业作业环境大多为崎岖不平、坡度不等的缓坡或陡坡，因此对于履带拖拉机的坡地稳定性要求极高。现阶段多采用液压差高技术提高山地履带拖拉机在坡地上的稳定性，其主要原理是利用液压调平机构使拖拉机机体在坡地上保持水平。然而目前的液压调平过程多为手动或遥控控制，山地履带拖拉机本身并不能根据坡道角度及自身姿态自主调平，以使机体在坡道上始终保持水平。
针对上述现状及实际需求，需要设计一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统，用于山地履带拖拉机在坡地工况下行驶或工作时的姿态调整自适应控制，使得其机体能够自动适应坡道角度的变化而始终保持水平。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统，该控制系统能够为山地履带拖拉机在坡地工况下的姿态调整自适应控制提供理论依据。
本发明所采用的技术方案是：所述一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统由姿态传感器、信号调理器、姿态调整控制器及姿态调整执行器组成，所述姿态调整执行器为山地履带拖拉机的姿态调整机构，由电磁换向阀和液压缸构成，包括横向调平机构及纵向调平机构。所述横向调平机构包括左侧电磁换向阀、左侧液压缸、右侧电磁换向阀和右侧液压缸；所述纵向调平机构包括纵向电磁换向阀和纵向调平液压缸。山地履带拖拉机在坡地工况下进行姿态调整时，需要通过电磁换向阀正向或反向接通，以进一步控制液压缸活塞杆伸缩，从而使拖拉机姿态角变化、机体保持水平。
所述姿态传感器检测得到山地履带拖拉机在坡地上行驶或工作时的姿态角，并生成姿态角数据信号，该信号经过信号调理器处理后传递至姿态调整控制器。所述姿态调整控制器根据处理后的姿态角数据信号进行实时计算并生成调平控制信号，进一步对姿态调整执行器的运动进行控制，以调整山地履带拖拉机在坡地上的姿态。
本发明的有益效果是，该山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统可用于山地履带拖拉机在坡地工况下的姿态调整自适应控制，使得其机体能够自动适应坡道角度的变化而始终保持水平，以提高拖拉机在坡地上的稳定性。本发明实用性强，有较强的推广与应用价值。
附图说明
图1是本发明提供的一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统的结构框图；
图2是本发明提供的姿态调整执行器的结构框图；
图中：1.姿态传感器，2.信号调理器，3.姿态调整控制器，4.姿态调整执行器，4-1.横向调平机构，4-2.纵向调平机构，4-11.左侧电磁换向阀，4-12.左侧液压缸，4-13.右侧电磁换向阀，4-14.右侧液压缸，4-21.纵向电磁换向阀，4-22.纵向调平液压缸。
具体实施方式
本发明提供了一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统，可用于山地履带拖拉机在坡地工况下行驶或工作时的姿态调整自适应控制，使得山地履带拖拉机机体能够自动适应坡道角度的变化而始终保持水平，以提高其坡地稳定性。
图1所示为该山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统的结构框图。该山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统由姿态传感器（1）、信号调理器（2）、姿态调整控制器（3）及姿态调整执行器（4）组成。
图2所示为所述姿态调整执行器的结构框图，所述姿态调整执行器（4）为山地履带拖拉机的姿态调整机构，由电磁换向阀和液压缸构成，包括横向调平机构（4-1）及纵向调平机构（4-2）。所述横向调平机构（4-1）包括左侧电磁换向阀（4-11）、左侧液压缸（4-12）、右侧电磁换向阀（4-13）和右侧液压缸（4-14）；所述纵向调平机构（4-2）包括纵向电磁换向阀（4-21）和纵向调平液压缸（4-22）。
所述姿态传感器（1）用于检测山地履带拖拉机在坡地上行驶或工作时的姿态角，同时生成姿态角数据信号，并将该信号传递给信号调理器（2）。
所述信号调理器（2）用于对姿态角数据信号进行转换、检波、滤波、放大等处理，并进一步将处理后的姿态角数据信号传递给姿态调整控制器（3）。
所述姿态调整控制器（3）根据处理后的姿态角数据信号实时地计算出姿态调整所需要的液压缸活塞杆伸缩量，并进一步根据系统压力及流量等参数计算出电磁换向阀正向或反向接通的时间，同时生成调平控制信号，传递至姿态调整执行器（4）。
所述姿态调整执行器（4）中的电磁换向阀根据调平控制信号进行一定时间的正向或反向接通，并进一步控制液压缸活塞杆伸缩，以实现拖拉机在坡地上的姿态调整功能。
前述过程为一个控制循环，当拖拉机遇到坡度变化时，则重新进行姿态角检测，并进入下一控制循环。
以下结合具体实施例进行进一步详细说明。
首先定义以下所述的左侧及右侧分别为山地履带拖拉机行驶方向的左侧及右侧。
实施例1：
当山地履带拖拉机行驶或工作在横向坡道上，需要进行左侧调平时，姿态传感器（1）检测得到其横向姿态角，同时生成横向姿态角数据信号，并将该信号传递给信号调理器（2）。
信号调理器（2）对横向姿态角数据信号进行处理后，将该信号传递给姿态调整控制器（3）。
姿态调整控制器（3）根据处理后的横向姿态角数据信号，实时地计算出横向调平所需要的左侧液压缸（4-12）活塞杆的伸缩量，并进一步根据系统压力及流量等参数计算出左侧电磁换向阀（4-11）正向或反向接通的时间，同时生成调平控制信号，传递至姿态调整执行器（4）。
姿态调整执行器（4）中的左侧电磁换向阀（4-11）根据调平控制信号进行一定时间的正向或反向接通，并进一步控制左侧液压缸（4-12）活塞杆的伸缩，以实现拖拉机在横向坡道上的姿态调整功能。
前述过程为一个控制循环，当拖拉机遇到坡度变化时，则重新进行姿态角检测，并进入下一控制循环。
实施例2：
当山地履带拖拉机行驶或工作在横向坡道上，需要进行右侧调平时，姿态传感器（1）检测得到其横向姿态角，同时生成横向姿态角数据信号，并将该信号传递给信号调理器（2）。
信号调理器（2）对横向姿态角数据信号进行处理后，将该信号传递给姿态调整控制器（3）。
姿态调整控制器（3）根据处理后的横向姿态角数据信号，实时地计算出横向调平所需要的右侧液压缸（4-14）活塞杆的伸缩量，并进一步根据系统压力及流量等参数计算出右侧电磁换向阀（4-13）正向或反向接通的时间，同时生成调平控制信号，传递至姿态调整执行器（4）。
姿态调整执行器（4）中的右侧电磁换向阀（4-13）根据调平控制信号进行一定时间的正向或反向接通，并进一步控制右侧液压缸（4-14）活塞杆的伸缩，以实现拖拉机在横向坡道上的姿态调整功能。
前述过程为一个控制循环，当拖拉机遇到坡度变化时，则重新进行姿态角检测，并进入下一控制循环。
实施例3：
当山地履带拖拉机行驶或工作在纵向坡道上，姿态传感器（1）检测得到其纵向姿态角，同时生成纵向姿态角数据信号，并将该信号传递给信号调理器（2）。
信号调理器（2）对纵向姿态角数据信号进行处理后，将该信号传递给姿态调整控制器（3）。
姿态调整控制器（3）根据处理后的纵向姿态角数据信号，实时地计算出纵向调平所需要的纵向调平液压缸（4-22）活塞杆的伸缩量，并进一步根据系统压力及流量等参数计算出纵向电磁换向阀（4-21）正向或反向接通的时间，同时生成调平控制信号，传递至姿态调整执行器（4）。
姿态调整执行器（4）中的纵向电磁换向阀（4-21）根据调平控制信号进行一定时间的正向或反向接通，并进一步控制纵向调平液压缸（4-22）活塞杆的伸缩，以实现拖拉机在纵向坡道上的姿态调整功能。
前述过程为一个控制循环，当拖拉机遇到坡度变化时，则重新进行姿态角检测，并进入下一控制循环。
上面以具体实施例予以说明本发明的结构与工作原理，本发明并不局限于以上实施例，根据上述的说明内容，凡在本发明精神与原则之上所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种山地履带拖拉机姿态调整自适应控制系统，包括姿态传感器、信号调理器、姿态调整控制器及姿态调整执行器，其特征在于：
所述姿态传感器用于检测山地履带拖拉机在坡地上行驶或工作时的姿态角，同时生成姿态角数据信号，并将该信号传递给信号调理器；
所述信号调理器用于对姿态角数据信号进行转换、检波、滤波、放大等处理，并进一步将处理后的姿态角数据信号传递给姿态调整控制器；
所述姿态调整控制器根据处理后的姿态角数据信号实时地计算出姿态调整所需要的液压缸活塞杆伸缩量，并进一步根据系统压力及流量等参数计算出电磁换向阀正向或反向接通的时间，同时生成调平控制信号，传递至姿态调整执行器；
所述姿态调整执行器为山地履带拖拉机的姿态调整机构，由电磁换向阀和液压缸构成，包括横向调平机构及纵向调平机构；所述横向调平机构包括左侧电磁换向阀、左侧液压缸、右侧电磁换向阀和右侧液压缸；所述纵向调平机构包括纵向电磁换向阀和纵向调平液压缸；
所述姿态调整执行器中的电磁换向阀根据调平控制信号进行一定时间的正向或反向接通，并进一步控制液压缸活塞杆伸缩，以实现拖拉机在坡地上的姿态调整功能；
前述过程为一个控制循环，当拖拉机遇到坡度变化时，则重新进行姿态角检测，并进入下一控制循环。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108749938A (zh) * 2018-06-05 2018-11-06 东北电力大学 一种可调整履带装置
CN109760757A (zh) * 2018-12-18 2019-05-17 湖北省农业机械工程研究设计院 一种用于丘陵山区林果运输，能自动调平的小车

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