JP2003092901A - 作業機のローリング制御装置 - Google Patents
作業機のローリング制御装置Info
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Abstract
出する角速度センサとを利用した作業機のローリング制
御装置において、機体を旋回あるいは急操向する場合で
も制御精度が低下することがないローリング制御装置を
提供する。 【解決手段】 走行機体に左右方向の傾斜角を検出する
重錘式の傾斜センサ26と左右方向の角速度を検出する
角速度センサ27とを備え、両センサ26,27からの
検出情報に基づいて走行機体の傾斜角θを演算するよう
構成するとともに、走行機体の旋回作動を検知する手段
と、機体旋回時に傾斜センサ26からの出力に関わるゲ
インK2 を低減する手段を備えてある。
Description
連結したロータリ耕耘装置などの対地作業装置を所定の
左右傾斜姿勢に維持するトラクタのローリング制御や、
走行機体の後部に連結した苗植付け装置を左右水平姿勢
に維持する田植機のローリング制御などを行う際に利用
できるローリング制御装置に関する。
は、走行機体あるいは対地作業装置に、左右方向の傾斜
角を検出する重錘式の傾斜センサと左右方向の角速度を
検出する角速度センサとを備え、両センサからの検出情
報に基づいて走行機体あるいは対地作業装置の傾斜角を
演算することが研究あるいは実施されている。
角速度センサを併用することで、傾斜センサのみを用い
る旧来のローリング制御に比較して応答性および精度の
高い制御を行うことができる利点を有しているのである
が、畦際において機体をUターン旋回する際や、変形圃
場での操向時に、遠心力や慣性力によって重錘式の傾斜
センサが検出作動してしまい、制御精度が著しく低下し
てしまうことがある。
たものであって、機体を旋回あるいは急操向する場合で
も制御精度が低下することがないローリング制御装置を
提供することを目的としている。
に本発明は以下のような構成を採用した。
体に対地作業装置をローリング自在に連結し、前記走行
機体あるいは前記対地作業装置の左右傾斜角の検出結果
に基づいて対地作業装置を傾斜検出方向と逆方向に駆動
ローリングさせて、対地作業装置を設定傾斜角に維持す
るよう構成するとともに、前記走行機体あるいは前記対
地作業装置に、左右方向の傾斜角を検出する重錘式の傾
斜センサと左右方向の角速度を検出する角速度センサと
を備え、両センサからの出力を制御情報としている作業
機のローリング制御装置であって、走行機体の旋回作動
を検知する手段と、機体旋回時に前記傾斜センサからの
出力に関わるゲインを低減する手段を備えてあることを
特徴とする。
作業走行時には、傾斜センサに遠心力や慣性力が大きく
働くことがほとんどなく、傾斜センサと角速度センサか
らの出力はそれぞれ所定の比率でローリング制御に寄与
しているが、走行機体が畦際や変形圃場の湾曲部位など
で大きく旋回されて遠心力が働く状態になると、これが
検知されて、傾斜センサからの出力に関わるゲインを小
さく、あるいは、零にすることで、傾斜センサからの出
力に遠心力に起因する外乱が含まれていても、実際の制
御への外乱の影響は少ないもの、あるいは、影響がない
ものとなる。
心力や慣性力の影響を抑制した精度の高い、かつ、応答
性に優れたローリング制御を行うことができるようにな
った。
対地作業装置をローリング自在に連結し、前記走行機体
あるいは前記対地作業装置の左右傾斜角の検出結果に基
づいて対地作業装置を傾斜検出方向と逆方向に駆動ロー
リングさせて、対地作業装置を設定傾斜角に維持するよ
う構成するとともに、前記走行機体あるいは前記対地作
業装置に、左右方向の傾斜角を検出する重錘式の傾斜セ
ンサと左右方向の角速度を検出する角速度センサとを備
え、両センサからの出力を制御情報としている作業機の
ローリング制御装置であって、走行機体の旋回作動を検
知する手段と、遠心力が前記傾斜センサの出力に及ぼす
外乱値を演算する手段と、演算した外乱値を傾斜センサ
の出力から減ずる外乱除去手段とを備えてあることを特
徴とする。
作業走行時には、傾斜センサに遠心力や慣性力が大きく
働くことがなく、傾斜センサからの出力に外乱が含まれ
ることはほとんどないが、走行機体が畦際や変形圃場の
湾曲部位などで大きく旋回されて遠心力が働く状態にな
ると、これが検知されて、この遠心力に基づく外乱値が
演算され、演算された外乱値を傾斜センサの出力から減
ずる処理を行うことで、処理後のセンサ出力は外乱が除
去されたものとなり、これに基づいて行われる制御も精
度の高いものとなる。
心力や慣性力の影響を抑制した精度の高い、かつ、応答
性に優れたローリング制御を行うことができるようにな
った。
に基づいて説明する。図1に、作業機の一例である農用
トラクタの全体側面が、また、図2にその後部が示され
ている。走行機体であるトラクタ本機Aは前車輪1およ
び後車輪2を駆動輪とした4輪駆動型に構成されてお
り、後車輪2軸支したミッションケース3に、トップリ
ンク4aと左右一対のロアーリンク4bからなる3点リ
ンク機構4を介して、ロータリ耕耘装置(対地作業装置
の一例)5が連結されている。ミッションケース3の上
部には、リフトシリンダ6により上下に揺動駆動される
一対のリフトアーム7が備えられ、これらリフトアーム
7とロアーリンク4bとがリフトロッド8、及び複動型
の油圧シリンダからなるローリングシリンダ9を介して
連結されている。
続された電磁制御弁11が制御装置10により操作され
て、リフトシリンダ6及びリフトアーム7によりロータ
リ耕耘装置5が昇降駆動される。また、ローリングシリ
ンダ9に接続された電磁制御弁12が制御装置10によ
り操作されて、ローリングシリンダ9の伸縮作動により
ロータリ耕耘装置5が、ローリングシリンダ9とは反対
側のロアーリンク4bとの連結点周りにローリング駆動
される。
の耕深を設定値に維持する昇降制御、トラクタ本機1に
対するロータリ耕耘装置5の高さを任意に調節するポジ
ション制御、および、水平面に対するロータリ耕耘装置
5の左右方向の傾斜角度を設定角度に維持するローリン
グ制御が可能となっている。
鎮圧整地する後カバー15が上下揺動自在かつ下方付勢
状態に備えられ、この後カバー15の上下揺動角度を検
出する耕深センサ16が備えられて、その検出信号が制
御装置10に入力されている。他方、制御装置10に
は、ダイヤル操作式のポテンショメータからなる耕深設
定器17と自動耕深制御を入り切りするオンオフスイッ
チ18が接続されており、このオンオフスイッチ18を
「入り」にしておくと、耕深センサ16の検出値が耕深
設定器17の設定値とバランスするように電磁制御弁1
1が操作されて、リフトシリンダ6によりロータリ耕耘
装置5が自動的に昇降駆動されることで、実耕深が耕深
設定器17の設定値に対応した深さに安定維持されるよ
うになっている。
の上下角度を検出する角度センサ19と、ポジションレ
バー20によって操作されるポジション設定器21が接
続されており、前記オンオフスイッチ18を「切り」に
して自動耕深制御を停止した状態では、ポジション制御
のみが実行され、角度センサ19の検出値がポジション
設定器21の設定値とバランスするまで電磁制御弁11
が操作されて、リフトシリンダ6がその位置に保持され
る。
しての自動耕深制御中にポジションレバー20を大きく
上昇方向に操作すると、耕深設定器17の設定耕深に対
応する角度センサ19の検出値と、ポジション設定器2
1の目標値とが比較されて、ポジション設定器21の目
標値の方が高い場合、ポジション制御が優先作動するよ
うになっている。従って、自動耕深制御による耕耘作業
において、畦際における機体方向転換時には、ポジショ
ンレバー20を上限にまで操作することにより、ロータ
リ耕耘装置4を地上に持上げることができ、また、機体
方向転換後にポジションレバー20を下限まで操作する
ことで、耕深設定器17で設定されている耕深での自動
耕深制御を再開することができる。
5の水平面に対する左右方向の傾斜角度を設定角度に維
持するようにローリング駆動するローリング制御手段が
備えられており、制御装置10に接続したダイヤル操作
式のポテンショメータからなる傾斜設定器25を調節操
作することで、ロータリ耕耘装置5の左右方向の設定角
度を任意に変更することができるようになっている。
25の他に、トラクタ本機(走行機体)1の左右傾斜角
度を検出する重錘式の傾斜センサ26と、トラクタ本機
1の左右傾斜方向の角速度を検出する振動ジャイロ型の
角速度センサ27と、ローリングシリンダ9の作動長さ
を検出するストロークセンサ28とが利用される。つま
り、図 のブロック図に示すように、傾斜センサ26と
角速度センサ27からの情報に基づいてトラクタ本機1
の左右方向での傾斜角度θが演算され、トラクタ本機1
がこの傾斜角度θにある時にロータリ耕耘装置5を傾斜
設定器25による設定角度にするために必要なローリン
グシリンダ9の目標シリンダ長さL0 が割り出され、ロ
ーリングシリンダ9の長さLをこの目標シリンダ長さL
0 に近づけるようにフィードバック制御がなされて、電
磁制御弁12が作動されるのである。
7からの情報に基づいてトラクタ本機1の左右傾斜角度
θを演算する制御ブロック図が示されている。図から判
るように、ここでは、角速度センサ27からの信号を積
分することで傾斜角度を演算するとともに、その誤差を
傾斜センサ26からの信号で補正する形態が採用されて
いる。
する角速度センサ27の零点を時間経過に伴って更新し
て補正するセンサ零点補正処理がなされる。即ち、角速
度センサ27によって検出されるサンプリング出力値の
複数が記憶され、記憶された所定複数のサンプリングデ
ータが平均処理されるとともに、ローパスフィルタ(L
PF)を用いて平滑化処理されて零点が割り出され、こ
の零点と実検出値との差をゲインK1 で積分分処理する
ことで傾斜角度θが演算されるのである。また、このよ
うにして算出された演算傾斜角度θと傾斜センサ26か
ら得られる検出傾斜角度θrとの偏差にゲインK2 を乗
じた値をフィードバックすることで、積分処理による誤
差の集積を消去している。
上、遠心力による影響を受けるものであり、急激な機体
旋回時には遠心力に起因する外乱がセンサ出力に含まれ
てしまう。このような機体旋回時のける遠心力による悪
影響を回避するための手段を備えることが望ましく、以
下のその手段のいくつかを例示する。
機Aにおける前車輪1あるいはステアリング操作系に、
直進位置からの左右への車輪切れ角αを検出する角度セ
ンサ31が装備されるとともに、後車輪2の回転速度n
を検出する回転センサ32が備えられて制御装置10に
接続されており、後輪回転速度nから割り出される走行
速度と前輪切れ角αとから、機体旋回に伴う遠心力fが
算出される。そして、この算出された遠心力fが大きく
なるほど前記ゲインK2 を次第に小さくなるようゲイン
修正をかけることで、遠心力による悪影響を抑制してい
る。そして、演算された遠心力fが予め設定した閾値を
越えると前記ゲインK2 を零にして傾斜センサ26の検
出結果を傾斜角度演算に関与しなくする。
力fを算出し、予め認識している傾斜センサ26の対遠
心力特性から、算出した上記遠心力fによってもたらさ
れる外乱値θgを算出し、算出された外乱値θgを傾斜
センサ26の出力θrから減算し、外乱を含まない出力
を傾斜角演算に利用する。
脇に設置したレーザ発信器から発信スキャンされるレー
ザ光をトラクタ本機Aに装備した受信器で受け、その入
射角度とレーザ発信器までの距離との演算によってトラ
クタ本機Aの現在位置を連続的に計測して移動軌跡を割
り出す手段や、GPSの受信による位置検出によって移
動軌跡を割り出す手段、などを利用することが考えられ
る。
クタ本機)Aに傾斜センサ26および角速度センサ27
を備えて走行機体Aの傾斜を検出し、この検出結果に基
づいて対地作業装置(ロータリ耕耘装置)5のローリン
グ制御を行う場合を示したが、対地作業装置5に傾斜セ
ンサ26および角速度センサ27を備えて直接に対地作
業装置5の傾斜角を検出してローリング制御を行う形態
で実施することもできる。
ック図
Claims (2)
- 【請求項1】 走行機体に対地作業装置をローリング自
在に連結し、前記走行機体あるいは前記対地作業装置の
左右傾斜角の検出結果に基づいて対地作業装置を傾斜検
出方向と逆方向に駆動ローリングさせて、対地作業装置
を設定傾斜角に維持するよう構成するとともに、前記走
行機体あるいは前記対地作業装置に、左右方向の傾斜角
を検出する重錘式の傾斜センサと左右方向の角速度を検
出する角速度センサとを備え、両センサからの出力を制
御情報としている作業機のローリング制御装置であっ
て、 走行機体の旋回作動を検知する手段と、機体旋回時に前
記傾斜センサからの出力に関わるゲインを低減する手段
を備えてあることを特徴とする作業機のローリング制御
装置。 - 【請求項2】 走行機体に対地作業装置をローリング自
在に連結し、前記走行機体あるいは前記対地作業装置の
左右傾斜角の検出結果に基づいて対地作業装置を傾斜検
出方向と逆方向に駆動ローリングさせて、対地作業装置
を設定傾斜角に維持するよう構成するとともに、前記走
行機体あるいは前記対地作業装置に、左右方向の傾斜角
を検出する重錘式の傾斜センサと左右方向の角速度を検
出する角速度センサとを備え、両センサからの出力を制
御情報としている作業機のローリング制御装置であっ
て、 走行機体の旋回作動を検知する手段と、遠心力が前記傾
斜センサの出力に及ぼす外乱値を演算する手段と、演算
した外乱値を傾斜センサの出力から減ずる外乱除去手段
とを備えてあることを特徴とする作業機のローリング制
御装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001288908A JP3669947B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 作業機のローリング制御装置 |
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JP3669947B2 JP3669947B2 (ja) | 2005-07-13 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006174847A (ja) * | 2006-03-27 | 2006-07-06 | Kubota Corp | 乗用型田植機 |
JP2006314209A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Yanmar Co Ltd | 作業機の姿勢制御装置 |
JP2011004676A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Kubota Corp | 作業機の傾斜角度検出構造 |
JP2011004677A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Kubota Corp | 作業機のロール角度検出構造 |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001288908A patent/JP3669947B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP4546939B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2010-09-22 | 株式会社クボタ | 乗用型田植機 |
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JP2011004677A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Kubota Corp | 作業機のロール角度検出構造 |
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