CN115606351A - 一种拖拉机机具控制方法、系统及拖拉机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了拖拉机机具控制技术领域的一种拖拉机机具控制方法、系统及拖拉机。方法包括：接收下降速度设定值；按照设定的控制策略将下降速度设定值转化为下降控制阀的控制电流，并输出至下降控制阀，其中，设定的控制策略中考虑了温度变化引起的电流补偿及机具载荷变化引起的负载补偿，用于实现拖拉机机具的稳定下降控制。本发明解决了拖拉机机具下降过程中采用固定减速区间而机具载荷变化及温度变化带来的停止冲击问题。

Description

一种拖拉机机具控制方法、系统及拖拉机

技术领域

本发明属于拖拉机机具控制技术领域，具体涉及一种拖拉机机具控制方法、系统及拖拉机。

背景技术

拖拉机作为动力平台，通过后悬挂，适配不同机具，从而实现不同形式的田间作业需求，不同的作业机具，通常设有不同的下降速度要求。后悬挂的控制主要有机械式悬挂和电液控制悬挂，机械式悬挂通常采用机械手柄，连接软轴，借助手动控制阀控制通往悬挂系统的油液通断，实现机具的上升下降，对于电液控制悬挂，借助控制面板上升按钮及下降按钮功能输入，控制器根据控制策略控制电比例阀，实现机具的上升或下降。

对于电液控制后悬挂系统，需要控制器连通输入及输出，控制器电流输出基本为PWM占空比方式，输出不同的电流，部分控制器带有电流检测回路，可进行电流反馈，进行电流PID调节，使输出电流与请求电流一致，部分高端控制器设置有独立PID电流闭环调节芯片，进行请求电流闭环输出调节。

电液控制后悬挂系统机具动作过程中存在以下问题：

（1）对于机具下降过程，不同机具的重量不同，则相同的阀口开度下，下降速度则不同，即相同的下降速度参数设置，实际速度发生变化，原设定的减速缓冲区间不能满足速度调节缓冲要求，过程中速度出现突变，引起停止冲击问题；

（2）部分控制器带有电流检测回路，进行PID电流调节，但检测电流反馈响应慢，尤其请求电流突变时，不能及时响应，稳定电流所需时间较长，影响控制过程的电流调定；带独立PID电流调节芯片能快速检测电流并及时响应输出请求电流，但需设置独立芯片，控制器成本增加明显；

（3）控制器PWM占空比电流输出，当温度变化时，因电磁阀电阻等参数受温度影响，阻值产生变化，控制器同样的设定请求值，则在电磁阀处形成不同的控制电流，机具在设定的对应减速区间内或更快或更慢，引起速度变化，则原设定的减速缓冲区间不能满足温度变化导致的电流变化的影响。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种拖拉机机具控制方法、系统及拖拉机，解决了拖拉机机具下降过程中采用固定减速区间而机具载荷变化及电磁阀温度变化带来的停止冲击问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种拖拉机机具控制方法，包括：接收下降速度设定值；按照设定的控制策略将下降速度设定值转化为下降控制阀的控制电流，并输出至下降控制阀，用于实现拖拉机机具的稳定下降控制。

进一步地，所述设定的控制策略包括：根据下降速度设定值设置减速缓冲区间；当拖拉机机具到达减速缓冲区间的上限时，开始减小下降控制阀的控制电流，用于减小拖拉机机具的下降速度；当拖拉机机具到达减速缓冲区间的下限时，下降控制阀的控制电流减小至第一目标电流，并在第一目标电流直接回零。

进一步地，所述设定的控制策略包括：根据下降速度设定值设置减速缓冲区间，同时，设置第一减速点，所述第一减速点位于减速缓冲区间的上限与减速缓冲区间的下限之间；当拖拉机机具到达减速缓冲区间的上限时，开始减小下降控制阀的控制电流，用于减小拖拉机机具的下降速度；当拖拉机机具到达第一减速点时，下降控制阀的控制电流减小至第一减速点电流，并从第一减速点电流直接减小至第一目标电流，并维持在第一目标电流直至拖拉机机具下降至减速缓冲区间的下限；当拖拉机机具到达减速缓冲区间的下限时，下降控制阀的控制电流从第一目标电流直接回零。

进一步地，输出至下降控制阀的控制电流是经过温度补偿后的电流；所述温度补偿的方法，包括：控制器根据下降速速设定值控制输出至下降控制阀相应电流，当控制器预输出电流达到设定电流大小后，控制器实时采集下降控制阀接收到的控制电流；计算下降控制阀接收到的控制电流与控制器预输出的控制电流的差值，当所述差值超过设定的阈值后，将所述差值叠加到控制器输出的控制电流上，作为下一时刻控制器输出的控制电流。

进一步地，将所述差值叠加到控制器输出的控制电流上，具体为：当下降控制阀接收到的实际电流E1大于控制器根据下降速度设定值预输出的控制电流M时，计算差值Δ1=E1-M；在拖拉机机具进入减速缓冲区间前，在控制器预输出的控制电流M的基础上减去差值Δ1，作为下一时刻控制器输出的控制电流；同时对第一目标电流进行补偿，在第一目标电流的基础上减去差值Δ1的一半，作为新的第一目标电流；当下降控制阀接收到的实际电流E2小于控制器根据下降速度设定值预输出的控制电流M时，计算差值Δ2= M-E2；在拖拉机机具进入减速缓冲区间前，在控制器输出的控制电流M的基础上增加差值Δ2，作为下一时刻控制器输出的控制电流；同时对第一目标电流进行补偿，在第一目标电流的基础上增加差值Δ2的一半，作为新的第一目标电流。

进一步地，设置参考机具，并将参考机具作用到力传感器的力值定义为参考力值；根据参考力值判断拖拉机机具的载荷是否发生变化，当拖拉机机具的载荷发生变化后，进行机具载荷变化负载补偿。

进一步地，所述根据参考力值判断拖拉机机具的载荷是否发生变化的方法，包括：采集拖拉机当前使用的机具在设定位置作用到力传感器的力值G2；设定k_力值=G2/G1，其中G1为拖拉机机具为参考机具时，参考机具在设定位置作用到力传感器的力值；k_力值对应取值区间为[k1，k2]，其中超出边界范围值k1、k2时，取对应的边界值；计算采集的力值与参考力值的比值，当比值不为1时，判断拖拉机机具的载荷发生变化，根据采集的力值与参考力值的比值进行机具载荷变化负载补偿。

进一步地，设置参考速度v1，所述参考速度为当输出至下降控制阀的控制电流达到设定的电流且持续设定的下降区间后，参考机具在设定的下降区间内的平均速度；根据参考速度判断拖拉机机具的载荷是否发生变化。

进一步地，根据参考速度判断拖拉机机具的载荷是否发生变化的方法，包括：在相同的设定电流下，计算当前拖拉机机具在相同的下降区间内的平均速度，记为当前速度v2；设定k_速度=v2/v1，k_速度对应取值区间设定为[k3，k4]，其中超出边界范围值k3、k4时，取对应的边界值；k_速度＞1，则机具较参考机具载荷大；k_速度＜1时，则机具较参考机具载荷小。

进一步地，所述根据采集的力值与参考力值的比值进行机具载荷变化负载补偿，包括：设定减速缓冲区间的上限取值范围为[B2%，B1%]，其中，B2%＜ B%＜B1%，B%为在控制器输出的控制电流M下，减速缓冲区间的上限，同时，也是k_力值＝1时，对应的减速缓冲区间开始值；在下降速度设置旋钮设定值对应控制器输出的控制电流M下，其缓冲区间上限按k_力值所在区间[k1，k2]与减速缓冲区间上限取值范围[B2%，B1%]按插值法对应取值，即当k_力值＝k1时，减速缓冲区间的上限设置为B2%；当k_力值＝k2时，减速缓冲区间的上限设置为B1%；当k1＜k_力值＜k2时，则减速缓冲区间上限值对应区间（B2%，B1%）取值；在下降速度设置旋钮设定不同的值时，控制器输出不同控制电流，对应不同的缓冲区间，从而对应不同的减速缓冲区间上限，设定为B3%，同时设定k_电流=M1/M，M1为下降速度设置旋钮设置其它值下所对应电流，其取值范围为[M2，M3]，M3为下降速度设置旋钮设定100%时所对应电流值，M2为下降速度设置旋钮设置某一比例下所对应电流值，当下降速度设置旋钮设置不同的值时，则对应不同的减速缓冲区间上限所在范围[B4%，B5%]，其中B4%=B3%-k_电流*（B%-B2%），B5%=B3%+k_电流*（B1%-B%），当k_力值为区间 [k1，k2] 内数值且电流取值为区间[M2，M3]数值时，减速缓冲区间上限按k_力值所在区间[k1，k2]与减速缓冲区间上限所在范围[B4%，B5%]按插值法对应取值。

进一步地，所述根据采集的力值与参考力值的比值进行机具载荷变化负载补偿，包括：设定电流N1=N+D，其中，N为下降控制阀的控制电流的第一目标电流，N1为第一减速点电流，D为电流N1与N的差值，机具在减速缓冲区间内进行减速，当机具到达C1%位置时，电流从M值减小至N1值，然后直接降低D值，使电流保持在N值，机具从C1%位置动作到C%位置，其中，C1%为第一减速点位置，C%为减速缓冲区间的下限；针对不同载荷机具，设定第一减速点位置取值范围为[C2%，C3%]，其中C3%＜C1%＜C2%、C1%同时为k_力值＝1时，对应的第一减速点位置；所述机具载荷变化负载补偿过程为：第一减速点位置按k_力值所在区间[k1，k2]与第一减速点取值范围[C2%，C3%]按插值法对应取值，即当k_力值＝k1时，则减速缓冲区间的第一减速点设置为C2%；当k_力值＝k2时，则第一减速点设置为C3%；当k1＜k_力值＜k2时，则第一减速点设置对应区间（C2%，C3%）取值。

第二方面，提供一种拖拉机机具控制系统，包括液压泵，液压泵的出口分别与定差补偿器的入口、上升控制阀的入口相连，上升控制阀的出口通过单向阀连接悬挂油缸的无杆腔、通过溢流阀连接液压油箱，悬挂油缸的无杆腔通过下降控制阀连接液压油箱，定差补偿器的出口连接液压油箱；角度传感器、力传感器、限高设置旋钮、深度位置设置旋钮、下降按钮、上升按钮、下降速度设置旋钮分别与控制器的输入端连接；控制器的输出端分别与上升控制阀、下降控制阀的控制端电连接；控制器用于按照第一方面所述的拖拉机机具控制方法进行拖拉机机具控制。

第三方面，提供一种拖拉机，所述拖拉机配置有第二方面所述的一种拖拉机机具控制系统。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

（1）本发明通过按照设定的控制策略将下降速度设定值转化为下降控制阀的控制电流，并输出至下降控制阀，用于实现拖拉机机具的稳定下降控制，解决不同重量机具引起下落速度变化，固定减速区间不能满足满足缓冲要求问题，针对不同负载机具进行缓冲区间补偿，以适应不同重量机具的稳定停止，解决停止冲击问题；

（2）本发明针对温度变化引起电磁阀电阻变化，从而引起相同电流请求与实际电流偏差较大问题，对电流偏差进行补偿，使其与请求设定电流值一致，从而实现机具的速度补偿，使机具减速缓冲过程不受电磁阀温度变化影响；

（3）本发明从控制策略上进行温度及负载补偿控制，不增加硬件成本，实现系统成本控制。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种拖拉机机具控制系统的原理示意图（单作用油缸示意图）；

图2是本发明实施例提供的一种拖拉机机具控制方法的控制方式一的控制过程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种拖拉机机具控制方法的控制方式二的控制过程示意图；

图4是本发明实施例中温度补偿控制过程示意图；

图5是本发明实施例中负载变化缓冲区间补偿控制过程示意图；

图6是本发明实施例中负载变化小电流保持区间补偿控制过程示意图；

图中：1、液压泵；2、定差补偿器；3、上升控制阀；4、下降控制阀；5、单向阀；6、溢流阀；7、悬挂油缸；8、角度传感器；9、力传感器；10、控制器；11、限高设置旋钮；12、深度位置设置旋钮；13、下降按钮；14、上升按钮；15、下降速度设置旋钮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

一种拖拉机机具控制方法，包括：接收下降速度设定值；按照设定的控制策略将下降速度设定值转化为下降控制阀的控制电流，并输出至下降控制阀，用于实现拖拉机机具的稳定下降控制。

如图1所示，是本实施例提供的一种拖拉机机具控制系统的原理示意图，液压泵1输出液压油至定差补偿器2以及上升控制阀3，然后通过单向阀5进入悬挂油缸7的无杆腔及溢流阀6的入口，同时悬挂油缸7的无杆腔通过下降控制阀4连接液压油箱；力传感器9位于悬挂机构下拉杆与拖拉机铰接点，获取机具的实时载荷信息，角度传感器8与提升臂同心，跟随提升臂进行旋转，控制器10通过角度传感器8获取机具的实时位置信息，均与控制器10的输入端电连接；上升按钮14和下降按钮13作为模式输入，进行机具的上升或下降触发控制，限高设置旋钮11及深度位置设置旋钮12进行机具位置的上极限及下极限位置设置；控制器10的输出端分别与上升控制阀3、下降控制阀4的控制端电连接，控制器10根据补偿策略进行电流输出补偿，实现机具的平稳停止控制。

当进行电液悬挂系统上升按钮14触发时，液压泵1输出液压油经过上升控制阀3及单向阀5后，通往悬挂油缸7的无杆腔，当到达限高设置旋钮11设定值时则停止，当下降按钮13触发时，控制器10控制下降控制阀4动作，悬挂油缸7的无杆腔内的液压油通过下降控制阀4通往液压油箱，则悬挂机构下降，当下降到深度位置设置旋钮12所设置值时则停止。

在具体减速缓冲过程，以机具下降过程为例：如图1和图2所示，首先通过下降速度设置旋钮15进行下降速度参数设定（0-100%），当下降按钮13触发，控制器10根据下降速度设置旋钮15的设置值所对应的下降控制阀4的电流进行相应电流输出，如电流M，同时控制器10根据下降速度设置旋钮15设置参数，确定对应减速缓冲区间，如减速缓冲区间H%（H%=B%-C%），当机具到达B%（减速缓冲区间的上限）位置时，控制器10控制下降控制阀4的电流开始减小，进行机具下降速度降低，控制器根据距离目标位置间距进行控制电流输出，当机具达到目标位置C%（减速缓冲区间的下限）时，控制器10的输出电流减小到N值（第一目标电流）并直接在该点回零，通过该减速缓冲方式实现机具的稳定停止。

如图3所示，在图2方案的基础上，相比于图2的减速缓冲方式，增加电流减小的过渡过程，在控制器10控制下降控制阀4的电流下降到N1值时（T₄₁时间点），此时机具对应位置为C1%（第一减速点），控制器10的电流输出从N1直接降低到N值，机具从C1%位置到C%位置下降过程，控制器10按电流N值进行输出，并维持在N值直至拖拉机机具下降至减速缓冲区间的下限，作为小电流保持缓冲区间。当拖拉机机具到达减速缓冲区间的下限时，下降控制阀的控制电流从第一目标电流直接回零，通过该减速缓冲方式实现拖拉机机具的稳定停止。

温度补偿控制：

控制器10根据下降速速设置旋钮15设定值，控制输出至下降控制阀4相应电流，当控制器10预输出电流达到设定电流大小后，控制器实时采集下降控制阀4接收到的控制电流；计算下降控制阀4接收到的控制电流与控制器10预输出的控制电流的差值，当所述差值超过设定的阈值后，将所述差值叠加到控制器输出的控制电流上，作为下一时刻控制器输出的控制电流。具体补偿方法为：基于图2减速缓冲方式为例：根据下降速度设置旋钮15所对应电流预设值，控制器10输出电流为M，即请求电流为M，当外界环境温度出现变化时或下降控制阀4本身温度变化等，则下降控制阀4的电阻值变化，控制器10输出同样的PWM占空比下，在下降控制阀4的电磁阀端形成实际电流，当温度降低时，下降控制阀4的电磁阀电阻值减小，则实际电流增大，当温度升高时，下降控制阀4的电磁阀电阻值增大，则实际电流减小。

具体补偿方法，包括，当控制器10预输出电流达到设定电流大小后，控制器实时采集下降控制阀4接收到的控制电流；计算下降控制阀4接收到的控制电流与控制器预输出的控制电流的差值，当所述差值超过设定的阈值后，将所述差值叠加到控制器输出的控制电流上，作为下一时刻控制器输出的控制电流。

如图4所示，当T₂至T₂₁时间段当采集电流在不同采集周期内保持恒值，或电流值波动范围＜M_波动时(M_波动参考值为10-20mA），则确定实际采集电流为稳定值，进行请求预输出电流值M与实际电流值E比较，当电流增大时，如电流值E1，设定Δ1=E1-M，则在T21时间点将电流请求值直接减小偏差值Δ1，则在减速缓冲开始的T₃点，实际电流仍旧从近似M电流值开始减小，下降到电流请求值N2时停止，其中设定N2=N-0.5*Δ1，即在T₄点停止，控制器10请求电流为N2；当T₂₁时间点反馈电流值减小时，如电流值E2，设定Δ2=M-E2，则在T21时间点将电流请求值直接增加偏差值Δ2，则在减速开始的T₃点，实际电流仍旧从近似M电流值开始减小，下降到N2时停止，设定N2=N+0.5*Δ2。

负载补偿控制：

当进行不同载荷机具下降控制时，根据原理，机具下降速度一方面与下降速度设置旋钮15设定值相关（对应不同的电流大小，从而对应阀开口度大小），另一方面与下降控制阀4的前后压力差相关，即与机具负载直接相关，针对同样载荷机具，可调定稳定停止控制缓冲曲线，同时结合温度补偿，实现该机具载荷、不同温度下的稳定控制，但当机具载荷变化时，则其对应的减速区间及相应电流情况则不再能满足其稳定控制要求，故需进行机具负载补偿控制。

载荷情况判断方法一：设置参考机具，并将拖拉机机具为参考机具时，参考机具作用到力传感器9的力值定义为参考力值；根据参考力值判断拖拉机机具的载荷是否发生变化，当拖拉机机具的载荷发生变化后，对输出至下降控制阀的控制电流进行负载补偿。

如图2所示，在设定机具位置，如当机具在位置A%时，控制器10采集参考机具作用到力传感器9的力值大小G1，当使用其他不同载荷机具时，同一作用位置A%，其作用到力传感器9的力值大小G2，把参考机具在位置A%形成力值G1设为参考力值，进行当前使用机具形成力值与参考机具的参考力值比值计算：k_力值=G2/G1，其中；k_力值对应取值区间为[k1，k2]，其中超出边界范围值（小于k1，大于k2），取边界值；k1取值参考范围为[0.4，0.6]，k2取值参考范围为[1.8，2.5]，当k_力值＞1时，则机具相较参考机具载荷大，k_力值值越大，则机具载荷越大，反之越小，控制器10根据计算k_力值结果，进行相应负载补偿。

载荷情况判断方法二：设置参考速度，所述参考速度为当输出至下降控制阀4的控制电流达到设定的请求电流且持续设定的下降区间后，参考机具在设定的下降区间内的平均速度；根据参考速度判断拖拉机机具的载荷是否发生变化。具体方法包括：待控制电流达到设定请求电流值且稳定一定时间后，采集设定区间位置变化及时间，如图2所示，采集位置A1%（对应时间点T₂₁）到位置A2%（对应时间点T₂₂）进行速度计算；速度v1=设定位置区间/对应时间=(A1%-A2%)/（T₂₂-T₂₁)，作为参考速度；当下降速度设置旋钮15设置相同参数，应用不同载荷机具时，相同下降区间，机具下降过程新的速度值为v2，进行当前使用机具载荷与参考机具载荷速度占比计算：k_速度=v2/v1，其对应区间取值为[k3，k4]，其中超出边界范围值（小于k3，大于k4），取边界值；k3参考取值范围为[0.5，0.7]，k2参考取值范围为[1.5，1.8]，则k_速度＞1，则机具较参考机具载荷大；k_速度＜1时，则机具较参考机具载荷小，控制器10根据计算k_速度值结果，进行相应负载补偿控制。

负载补偿方法一：

采集拖拉机当前使用的机具作用到力传感器的力值；计算采集的力值与参考力值的比值，当比值不为1时，判断拖拉机机具的载荷发生变化，根据采集的力值与参考力值的比值进行负载补偿。如图5所示，具体补偿方法为：机具载荷变化判断以k_力值为例，不同机具与参考机具载荷比值k_力值所在区间[k1，k2]，在下降速度设置旋钮15设置值对应电流值M下（作为参考下降电流），设定减速缓冲区间上限范围为[B2%，B1%]，B2%＜ B%＜B1%，其中，B%为在控制器10输出的控制电流M下，减速缓冲区间的上限，同时，也是k_力值＝1时，对应的减速缓冲区间开始值；当k_力值所在区间为[1，k2]时，则减速缓冲区间的上限设置为[B，B1]区间数值，当k_力值所在区间为[k1，1]时，则减速缓冲区间的上限设置为[B2，B]区间数值；在下降速度设置旋钮设置某一值对应控制器输出的控制电流M下，其减速缓冲区间上限按k_力值所在区间[k1，k2]与缓冲区间上限取值范围[B2%，B1%]按插值法对应取值，即当k_力值＝k1时，减速缓冲区间的上限设置为B2%；当k_力值＝k2时，减速缓冲区间的上限设置为B1%；当k1＜k_力值＜k2时，则减速缓冲区间上限值对应区间（B2%，B1%）取值；

进一步，不同下降速度设置旋钮15设置值对应不同的电流值M1，从而对应不同的减速缓冲区间设置值，当下降速度旋钮设定值更大或更小时，相对应的减速缓冲区间也更大或更小，则对应不同的缓冲区间上限值B3%，当下降速度设置旋钮15设置不同值时，设定k_电流=M1/M，M1取值范围[M2，M3]，M3为下降速度设置旋钮设置100%所对应电流值，M2为下降速度旋钮设置某一比例下（如50%）所对应电流值，当设置不同的下降速度设置旋钮设置值时，则对应不同的减速缓冲区间上限所在范围[B4%，B5%]，其中B4%=B3%-k_电流*（B%-B2%），B5%=B3%+k_电流*（B1%-B%），当k_力值为区间 [k1，k2] 内数值且电流取值范围为[M2，M3]时，减速缓冲区间上限按k_力值所在区间[k1，k2]与减速缓冲区间上限所在范围[B4%，B5%]按插值法对应取值。

负载补偿方法2：

基于计算采集的力值与参考力值的比值，当比值不为1时，判断拖拉机机具的载荷发生变化，根据采集的力值与参考力值的比值进行负载补偿，具体补偿方法为：基于图3常态下减速缓冲方式2（增加第一减速点，设置小电流保持区间）为例，调定参考稳定曲线，当设置不同载荷机具时，如图6所示，不同机具与参考机具载荷比例值所在区间[k1，k2]，设定电流N1，N1=N+D，其中，N为下降控制阀的控制电流的第一目标电流，N1为第一减速点对应的下降控制阀的控制电流，D为电流N1与N的差值，D值大小根据比例阀特性，参考取值范围为[50，200]。在进行缓冲时，电流从M值随机具位置减小到C1%位置点的电流N1值，然后直接降低D值，使电流保持在N值，机具从C1%到C%位置动作，其中，C1%为第一减速点，C%为减速缓冲区间的下限，用于实现机具过程及停止的稳定。

针对不同载荷机具，设定第一减速点位置取值范围为[C2%，C3%]，其中C3%＜C1%＜C2%、C1%同时为k_力值＝1时，对应的第一减速点位置；所述机具载荷变化负载补偿过程为：第一减速点位置按k_力值所在区间[k1，k2]与第一减速点取值范围[C2%，C3%]按插值法对应取值，即当k_力值＝k1时，则减速缓冲区间的第一减速点设置为C2%；当k_力值＝k2时，则第一减速点设置为C3%；当k1＜k_力值＜k2时，则第一减速点设置对应区间（C2%，C3%）取值，借助该方式实现不同机具负载下降稳定补偿效果。

本实施例对应上升系统为负载敏感系统，运动特性与负载无关，故无需进行上升负载补偿。

本发明实现拖拉机机具在不同温度时的补偿控制，保持机具上升下降启停平稳，不受温度影响；实现拖拉机不同机具载荷下的负载补偿控制，解决重载机具二次下落及轻载机具停止时速度较大，引起停止冲击问题；用策略方式，而非用成本更高的控制器独立PID芯片方案，且载荷可通过速度间接反馈或直接已经配置的力传感器间接反馈，不增加硬件成本。

本发明在补偿方式上主要有电流大小、减速缓冲区间大小、小电流（第一减速点）保持区间大小等进行实施，温度补偿与负载补偿可以同步组合实施，且不同负载补偿方式也可以组合，如负载补偿可以进行减速缓冲区间补偿和小电流保持区间补偿组合实施，小电流区间和减速缓冲区间可以设置更大或更小，同时载荷变化系数可以根据不同机具进行相应调整；本发明采用某种环境温度或机具负载下调定且按相对应拖拉机常用工作条件调试，比如以铧式犁为参考机具，以30℃时稳定调试曲线为参考稳定曲线，其参考边界条件均可以变化。

实施例二：

基于实施例一所述的一种拖拉机机具控制方法，本实施例提供一种拖拉机机具控制系统，如图1所示，包括液压泵1，液压泵1的出口分别与定差补偿器2的入口、上升控制阀3的入口相连，上升控制阀3的出口通过单向阀5连接悬挂油缸7的无杆腔、通过溢流阀6连接液压油箱，悬挂油缸7的无杆腔通过下降控制阀4连接液压油箱，定差补偿器2的出口连接液压油箱；角度传感器8、力传感器9、限高设置旋钮11、深度位置设置旋钮12、下降按钮13、上升按钮14、下降速度设置旋钮15分别与控制器10的输入端连接；控制器10的输出端分别与上升控制阀3、下降控制阀4的控制端电连接；控制器10用于按照实施例一所述的拖拉机机具控制方法进行拖拉机机具控制。

实施例三：

基于实施例二所述的一种拖拉机机具控制系统，本实施例提供一种拖拉机，所述拖拉机配置有实施例二所述的一种拖拉机机具控制系统。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种拖拉机机具控制方法，其特征是，包括：

接收下降速度设定值；

按照设定的控制策略将下降速度设定值转化为下降控制阀的控制电流，并输出至下降控制阀，用于实现拖拉机机具的稳定下降控制。

2.根据权利要求1所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，所述设定的控制策略包括：

根据下降速度设定值设置减速缓冲区间；

当拖拉机机具到达减速缓冲区间的上限时，开始减小下降控制阀的控制电流，用于减小拖拉机机具的下降速度；

当拖拉机机具到达减速缓冲区间的下限时，下降控制阀的控制电流减小至第一目标电流，并在第一目标电流直接回零。

3.根据权利要求1所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，所述设定的控制策略包括：

根据下降速度设定值设置减速缓冲区间，同时，设置第一减速点，所述第一减速点位于减速缓冲区间的上限与减速缓冲区间的下限之间；

当拖拉机机具到达减速缓冲区间的上限时，开始减小下降控制阀的控制电流，用于减小拖拉机机具的下降速度；

当拖拉机机具到达第一减速点时，下降控制阀的控制电流减小至第一减速点电流，并从第一减速点电流直接减小至第一目标电流，并维持在第一目标电流直至拖拉机机具下降至减速缓冲区间的下限；

当拖拉机机具到达减速缓冲区间的下限时，下降控制阀的控制电流从第一目标电流直接回零。

4.根据权利要求1~3任一项所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，输出至下降控制阀的控制电流是经过温度补偿后的电流；所述温度补偿的方法，包括：

控制器根据下降速速设定值控制输出至下降控制阀相应电流，当控制器预输出电流达到设定电流大小后，控制器实时采集下降控制阀接收到的控制电流；

计算下降控制阀接收到的控制电流与控制器预输出的控制电流的差值，当所述差值超过设定的阈值后，将所述差值叠加到控制器输出的控制电流上，作为下一时刻控制器输出的控制电流。

5.根据权利要求4所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，将所述差值叠加到控制器输出的控制电流上，具体为：

当下降控制阀接收到的实际电流E1大于控制器根据下降速度设定值预输出的控制电流M时，计算差值Δ1=E1-M；在拖拉机机具进入减速缓冲区间前，在控制器预输出的控制电流M的基础上减去差值Δ1，作为下一时刻控制器输出的控制电流；同时对第一目标电流进行补偿，在第一目标电流的基础上减去差值Δ1的一半，作为新的第一目标电流；

当下降控制阀接收到的实际电流E2小于控制器根据下降速度设定值预输出的控制电流M时，计算差值Δ2= M-E2；在拖拉机机具进入减速缓冲区间前，在控制器输出的控制电流M的基础上增加差值Δ2，作为下一时刻控制器输出的控制电流；同时对第一目标电流进行补偿，在第一目标电流的基础上增加差值Δ2的一半，作为新的第一目标电流。

6.根据权利要求1~3任一项所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，设置参考机具，并将参考机具作用到力传感器的力值定义为参考力值；根据参考力值判断拖拉机机具的载荷是否发生变化，当拖拉机机具的载荷发生变化后，进行机具载荷变化负载补偿。

7.根据权利要求6所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，所述根据参考力值判断拖拉机机具的载荷是否发生变化的方法，包括：

采集拖拉机当前使用的机具在设定位置作用到力传感器的力值G2；

设定k_力值=G2/G1，其中G1为拖拉机机具为参考机具时，参考机具在设定位置作用到力传感器的力值；k_力值对应取值区间为[k1，k2]，其中超出边界范围值k1、k2时，取对应的边界值；计算采集的力值与参考力值的比值，当比值不为1时，判断拖拉机机具的载荷发生变化，根据采集的力值与参考力值的比值进行机具载荷变化负载补偿。

8.根据权利要求1~3所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，设置参考速度v1，所述参考速度为当输出至下降控制阀的控制电流达到设定的电流且持续设定的下降区间后，参考机具在设定的下降区间内的平均速度；根据参考速度判断拖拉机机具的载荷是否发生变化。

9.根据权利要求8所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，根据参考速度判断拖拉机机具的载荷是否发生变化的方法，包括：

在相同的设定电流下，计算当前拖拉机机具在相同的下降区间内的平均速度，记为当前速度v2；

设定k_速度=v2/v1，k_速度对应取值区间设定为[k3，k4]，其中超出边界范围值k3、k4时，取对应的边界值；k_速度＞1，则机具较参考机具载荷大；k_速度＜1时，则机具较参考机具载荷小。

10.根据权利要求2或7所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，所述根据采集的力值与参考力值的比值进行机具载荷变化负载补偿，包括：

设定减速缓冲区间的上限取值范围为[B2%，B1%]，其中，B2%＜ B%＜B1%，B%为在控制器输出的控制电流M下，减速缓冲区间的上限，同时，也是k_力值＝1时，对应的减速缓冲区间开始值；

在下降速度设置旋钮设定值对应控制器输出的控制电流M下，其缓冲区间上限按k_力值所在区间[k1，k2]与减速缓冲区间上限取值范围[B2%，B1%]按插值法对应取值，即当k_力值＝k1时，减速缓冲区间的上限设置为B2%；当k_力值＝k2时，减速缓冲区间的上限设置为B1%；当k1＜k_力值＜k2时，则减速缓冲区间上限值对应区间（B2%，B1%）取值；

在下降速度设置旋钮设定不同的值时，控制器输出不同控制电流，对应不同的缓冲区间，从而对应不同的减速缓冲区间上限，设定为B3%，同时设定k_电流=M1/M，M1为下降速度设置旋钮设置其它值下所对应电流，其取值范围为[M2，M3]，M3为下降速度设置旋钮设定100%时所对应电流值，M2为下降速度设置旋钮设置某一比例下所对应电流值，当下降速度设置旋钮设置不同的值时，则对应不同的减速缓冲区间上限所在范围[B4%，B5%]，其中B4%=B3%-k_电流*（B%-B2%），B5%=B3%+k_电流*（B1%-B%），当k_力值为区间 [k1，k2] 内数值且电流取值为区间[M2，M3]数值时，减速缓冲区间上限按k_力值所在区间[k1，k2]与减速缓冲区间上限所在范围[B4%，B5%]按插值法对应取值。

11.根据权利要求3或7所述的拖拉机机具控制方法，其特征是，所述根据采集的力值与参考力值的比值进行机具载荷变化负载补偿，包括：

设定电流N1=N+D，其中，N为下降控制阀的控制电流的第一目标电流，N1为第一减速点电流，D为电流N1与N的差值，机具在减速缓冲区间内进行减速，当机具到达C1%位置时，电流从M值减小至N1值，然后直接降低D值，使电流保持在N值，机具从C1%位置动作到C%位置，其中，C1%为第一减速点位置，C%为减速缓冲区间的下限；

针对不同载荷机具，设定第一减速点位置取值范围为[C2%，C3%]，其中C3%＜C1%＜C2%、C1%同时为k_力值＝1时，对应的第一减速点位置；

所述机具载荷变化负载补偿过程为：第一减速点位置按k_力值所在区间[k1，k2]与第一减速点取值范围[C2%，C3%]按插值法对应取值，即当k_力值＝k1时，则减速缓冲区间的第一减速点设置为C2%；当k_力值＝k2时，则第一减速点设置为C3%；当k1＜k_力值＜k2时，则第一减速点设置对应区间（C2%，C3%）取值。

12.一种拖拉机机具控制系统，其特征是，包括液压泵（1），液压泵（1）的出口分别与定差补偿器（2）的入口、上升控制阀（3）的入口相连，上升控制阀（3）的出口通过单向阀（5）连接悬挂油缸（7）的无杆腔、通过溢流阀（6）连接液压油箱，悬挂油缸（7）的无杆腔通过下降控制阀（4）连接液压油箱，定差补偿器（2）的出口连接液压油箱；

角度传感器（8）、力传感器（9）、限高设置旋钮（11）、深度位置设置旋钮（12）、下降按钮（13）、上升按钮（14）、下降速度设置旋钮（15）分别与控制器（10）的输入端连接；

控制器（10）的输出端分别与上升控制阀（3）、下降控制阀（4）的控制端电连接；

控制器（10）用于按照权利要求1所述的拖拉机机具控制方法进行拖拉机机具控制。

13.一种拖拉机，其特征是，所述拖拉机配置有权利要求12所述的一种拖拉机机具控制系统。

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