JP2005021139A - 農用作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的安価な傾斜センサを用いた場合に、トラクタが静止している状態から動作した場合における特性が悪い場合が多い。比較的安価な傾斜センサを用いると、上記特性のために制御に係る応答遅れが発生し、制御精度が向上しない等の問題がある。
【解決手段】 傾斜センサ１６と、トラクタ１の左右の傾斜角度の変化速度を検出する角速度センサ１９と、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との相対角度を制御する制御装置６０とを具備し、該制御装置６０は、角速度センサ１９の検出値が予め定められた所定の範囲内である場合には、傾斜センサ１６の検出値に基づいて上記相対角度を制御し、角速度センサ１９の検出値が予め定められた所定の範囲外である場合には、角速度センサ１９によって検出される角速度を減少させる負帰還動作によって上記相対角度を制御するトラクタ１。
【選択図】図６

Description

本発明は、センサ等を用いてトラクタ等の農用作業車の状態を認識し、その認識内容に基づいて当該農用作業車とロータリ耕耘装置等の対地作業装置の制御を行うものである。

従来より、農用作業車の一例として、その後部に圃場を耕耘するためのロータリ耕耘装置等の対地作業装置が連結可能なトラクタがある。
このようなトラクタは、その本体にローリング方向（左右方向）の対地角度（傾斜角度）を検出すると共に、トラクタとロータリ耕耘装置との相対角度を検出する。
更に、トラクタが傾いた時は、連結されるロータリ耕耘装置の傾きを補償するように油圧シリンダ等のアクチュエータを作動させることによって、圃場を平坦にするべく耕耘する。
このようなトラクタの一例としては、下記特許文献１、２に記載されるようなものがある。
このようなトラクタは、例えば、水田等の圃場を水平に耕耘することを目的とする場合に有効なものであった。

特許第３１８９１６４号公報 特許第３１８９１６５号公報 特開２００２−２５３００３号公報 特開２００２―２５３００４号公報

ところで、トラクタの傾き具合等の状態を検出するための主な手段としては、傾斜センサ等が用いられる場合が多い。
この傾斜センサの一般的な特性としては、比較的安価なものを用いた場合に、トラクタが静止している状態から動作した場合における特性（即ち、センサの立ち上がり特性等）が悪い場合が多い。
即ち、上述のように比較的安価なものを用いると、該特性のために制御に係る応答遅れが発生し、制御精度が向上しない等の問題がある。
そのため、上記事情を改善するためには高価な高性能の傾斜センサ等を用いる必要があり、トラクタの製造コストが上昇する等の問題が発生する。
また、このような問題を解決する手法としては、例えば、上記特許文献３及び上記特許文献４に示されるように、「角速度センサの積分値」（即ち、傾斜角度と同次元の値）と、「傾斜センサの値」と、を用いて各々の値を補正しあうことによって、トラクタの傾斜角度を認識するものもある。
しかしながら、この場合、トラクタの傾斜角度の演算処理そのものが複雑なために演算用コントローラに過大な負担が掛かることとなる。
また、このような状況に対応するために演算用コントローラ等を高性能のもの等に変更すると、コストアップを余儀なくされる。
勿論、上述の演算処理を行わないようにするには、既に上述したように傾斜センサの高性能化も考えられるが、結局この場合もコストアップが余儀なくされるのは、上述の通りである。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来同様の傾斜センサや演算用のコントローラ（その他、制御装置等であっても良い）等の装置を用いて、従来以上に精度良くトラクタの状態を検知して制御し得る農用作業車を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

上記目的を達成するために本発明は、請求項１においては、農用作業車の左右の傾斜を検出する傾斜センサと、
当該農用作業車の左右の傾斜角の変化速度を検出する角速度センサと、
上記傾斜センサ及び上記角速度センサの検出値に基づいて、当該農用作業車と上記対地作業装置との相対角度を制御する制御手段と、
を具備する農用作業車において、
上記制御手段は、
上記角速度センサの検出値が予め定められた所定の範囲内である場合には、上記傾斜センサの検出値に基づいて上記相対角度を制御し、
上記角速度センサの検出値が予め定められた所定の範囲外である場合には、上記角速度センサによって検出される角速度を減少させる負帰還動作によって上記相対角度を制御することを特徴とする農用作業車として構成されている。

請求項２においては、前記制御手段は、角速度を減少させる前記負帰還動作による相対角度の制御が予め定められた所定の時間以上連続して実行された場合に、前記傾斜センサの検出値に基づく相対角度の制御に変更してなる農用作業車として構成されている。

請求項３においては、前記対地作業装置の連結状態を設定する設定手段を具備し、
前記制御手段は、該設定手段による設定状態と、前記角速度センサの検出値と、前記相対角度を検出するストロークセンサとの検出値とに基づいて、検出した角速度の誤差を修正してなる農用作業車として構成されている。

請求項４においては、前記対地作業装置を昇降するためのリフトアームの角度を検出するリフトアーム角度センサを具備し、
前記制御手段は、該リフトアーム角度センサの検出値と、前記角速度センサの検出値と、前記相対角度を検出するストロークセンサとの検出値とに基づいて、角速度の誤差を修正してなる農用作業車として構成されている。

請求項５においては、前記制御手段は、前記傾斜センサが故障していると判断された場合に、前記相対角度に関する制御を行わない農用作業車として構成されている。

請求項６においては、前記制御手段は、前記角速度センサが故障していると判断された場合に、前記傾斜センサの検出値に基づいて相対角度の制御を行ってなる農用作業車として構成されている。

請求項７においては、前記制御手段は、前記傾斜センサの検出値に基づく相対角度の制御から前記角速度を減少させる負帰還動作による相対角度の制御に移行した場合に、
予め設定される所定の相対角度と実測された相対角度との偏差を一時的に記憶し、
予め定められた所定の時間中は、該一時的に記憶された偏差に応じて、前記角速度を減少させる負帰還動作による相対角度の制御を行ってなる農用作業車として構成されている。

請求項８においては、当該農用作業車の車速を検出するための車速検出手段を具備し、
上記車速検出手段によって検出された車速が速い場合には傾斜センサの検出値に基づいて相対角度を制御すると共に、角速度を減少させる前記負帰還動作による相対角度の制御を行うための閾値を増加させ、他方、検出された車速が遅い場合には該閾値を減少させてなる農用作業車として構成されている。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、農用作業車の左右の傾斜を検出する傾斜センサと、
当該農用作業車の左右の傾斜角の変化速度を検出する角速度センサと、
上記傾斜センサ及び上記角速度センサの検出値に基づいて、当該農用作業車と上記対地作業装置との相対角度を制御する制御手段と、
を具備する農用作業車において、
上記制御手段は、
上記角速度センサの検出値が予め定められた所定の範囲内である場合には、上記傾斜センサの検出値に基づいて上記相対角度を制御し、
上記角速度センサの検出値が予め定められた所定の範囲外である場合には、上記角速度センサによって検出される角速度を減少させる負帰還動作によって上記相対角度を制御することを特徴とする農用作業車として構成されている。
このように構成されているので、トラクタ等の農用作業車で発生している角速度の大きさが判断される。
したがって、例えば、傾斜センサの応答遅れが顕著なるような角速度が大きい場合等においては、負帰還動作によって角速度を抑制する制御を行うことで、上記応答遅れの影響による制御性の悪化を防止することが可能となる。
更に、例えば、傾斜センサに安価なものを用いても、その安価な傾斜センサによる制御性の悪化も防止することが可能となる。

請求項２においては、前記制御手段は、角速度を減少させる前記負帰還動作による相対角度の制御が予め定められた所定の時間以上連続して実行された場合に、前記傾斜センサの検出値に基づく相対角度の制御に変更してなる農用作業車として構成されている。
このように構成することによって、上記負帰還動作による制御が長時間にわたって連続して行われない場合にのみ該負帰還動作による制御を行うことによって、角速度センサの誤差の累積等による制御性の悪化や不安定となる原因を排除して回避することが可能となる。
したがって、従来の安価な角速度センサを用いてもシステムの安定性を確保することが可能となる。

請求項３においては、前記対地作業装置の連結状態を設定する設定手段を具備し、
前記制御手段は、該設定手段による設定状態と、前記角速度センサの検出値と、前記相対角度を検出するストロークセンサとの検出値とに基づいて、検出した角速度の誤差を修正してなる農用作業車として構成されている。
この場合、より精度良く角速度を算出することが可能となるので、ローリング制御の制御性が向上する。

請求項４においては、前記対地作業装置を昇降するためのリフトアームの角度を検出するリフトアーム角度センサを具備し、
前記制御手段は、該リフトアーム角度センサの検出値と、前記角速度センサの検出値と、前記相対角度を検出するストロークセンサとの検出値とに基づいて、角速度の誤差を修正してなる農用作業車として構成されている。
この場合、より精度良く角速度を算出することが可能となるので、ローリング制御の制御性が向上する。

請求項５においては、前記制御手段は、前記傾斜センサが故障していると判断された場合に、前記相対角度に関する制御を行わない農用作業車として構成されている。
これにより、傾斜センサが故障していると判断された場合に、無意味な制御を行うことを防止することが可能となる。

請求項６においては、前記制御手段は、前記角速度センサが故障していると判断された場合に、前記傾斜センサの検出値に基づいて相対角度の制御を行ってなる農用作業車として構成されている。
これにより、角速度センサを用いずに傾斜センサのみで緊急避難的に制御することが可能となる。

請求項７においては、前記制御手段は、前記傾斜センサの検出値に基づく相対角度の制御から前記角速度を減少させる負帰還動作による相対角度の制御に移行した場合に、
予め設定される所定の相対角度と実測された相対角度との偏差を一時的に記憶し、
予め定められた所定の時間中は、該一時的に記憶された偏差に応じて、前記角速度を減少させる負帰還動作による相対角度の制御を行ってなる農用作業車として構成されている。
これにより、検出された相対角度を補正することが可能となって、負帰還動作による相対角度の制御精度を向上させることが可能となる。

請求項８においては、当該農用作業車の車速を検出するための車速検出手段を具備し、
上記車速検出手段によって検出された車速が速い場合には傾斜センサの検出値に基づいて相対角度を制御すると共に、角速度を減少させる前記負帰還動作による相対角度の制御を行うための閾値を増加させ、他方、検出された車速が遅い場合には該閾値を減少させてなる農用作業車として構成されている。
これにより、角速度センサの検出値が予め定められた所定の範囲内にあるか否かを判断することによって制御手法を切り替える場合に、該所定の範囲を定める閾値の値を車速に応じて適切に定めることが可能となる。
したがって、制御手法を適切に切り替えることが可能となって、制御性が向上する。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図１は本発明の実施の形態に係るトラクタ１の概略構成外観図、図２はトラクタ１の制御系に関するブロック図、図３はトラクタ１における油圧回路図、図４はトラクタ１の操作表示部の外観図、図５は各種センサの検出値と経過時間との対応を示したグラフ、図６は制御系が行う一連の処理の一例を示したフローチャート、図７は図６に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図８は図６に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャートである。

先ず、図１（外観図）、図２（ブロック図）、及び図３（油圧回路図）を用いて本発明の農用作業車の一例であるトラクタの概略構成について説明する。
１はトラクタで、機体の前後部に夫々前輪２・２と後輪３・３とを備え、ミッションケース４の後上部には油圧シリンダケース５を固着して設けている。
該油圧シリンダケース５内には、単動式油圧シリンダ６が設けられており、油圧シリンダケース５の左右両側には該油圧シリンダ６の伸縮により回動するリフトアーム７・７を配置している。

また、トップリンク１０、ロワーリンク１１、１１からなる３点リンク機構１２の後端部には、対地作業装置の一例であるロータリ耕耘装置１４がリフトアーム７・７にて昇降自在に連結されている。
したがって、上記単動式油圧シリンダ６によって、リフトアーム７・７に連結されるロータリ耕耘装置１４が上昇又は下降制御されることになる。
リフトアーム７、７とロワーリンク１１、１１との間にはリフトロッド１５と傾倒シリンダ１８が介装されている。

また、傾倒シリンダ１８は複動式とし、後述する制御弁の切換で伸縮され、ロータリ耕耘装置１４をローリング方向（左右方向）に傾動させることが可能となり、ロータリ耕耘装置１４の水平（姿勢）制御を行うことが可能となる。
また、１７は本機と作業機の間の左右相対を検出する手段であり、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との間の相対的回動量を検出するストロークセンサで構成して、具体的には直線式のポテンショメータで構成されている。
このストロークセンサ１７は、上記傾倒シリンダ１８の横側部に配設され、該傾倒シリンダ１８の伸縮量を検出することによって、上記相対的回動量を検出するものである。
１６は、本機の任意位置、例えば、油圧シリンダケース５の横側部に取り付けられた傾斜センサであって、トラクタ１の左右の傾斜角度（即ち対地角度）を検出する対地検出手段の一例である。

＜ロータリ耕耘装置１４の位置決めに関するもの＞
２０はポジション制御用の油圧操作レバーであって、この油圧操作レバー２０の回動基部には、トラクタ１の後部に連結されているロータリ耕耘装置１４の対地高さを設定するためのポテンショメータからなる対地高さ設定器２１（図２参照）が取り付けられている。
一方、片側リフトアーム７の回動基部にもポテンショメータからなる対地高さセンサ２３（図２参照）が設けられ、油圧操作レバー２０にて設定された位置にリフトアーム７、７が回動してその設定位置に停止するように構成している。該対地高さセンサ２３は回転型のポテンショメータやロータリエンコーダ等の回転センサにより、リフトアーム７の回動角度を検知することにより、ロータリ耕耘装置（作業機）１４の高さを検出するようにしている。但し、ロータリ耕耘装置１４に超音波センサ等の高さ検出手段を配置して直接高さを検知する構成とすることも可能である。

＜ロータリ耕耘装置１４に関して＞
ロータリ耕耘装置１４について簡単に説明すると、ロータリ耕耘装置１４は、耕耘爪を回動して耕耘する耕耘部３４と、耕耘部３４の上方を覆う耕耘カバー３５と、耕耘カバー３５の後部にリヤカバー３６を枢支し、該リヤカバー３６の回動基部に、リヤカバー３６の角度を検出する耕深センサ３７が設けられている。該耕深センサ３７はリヤカバーの角度を検出しても、ハンガーロッドの伸縮長さを検知する構成であっても良い。

次に油圧回路について図３を用いて説明する。
＜ロータリ耕耘装置１４の左右の傾動に関する油圧系統＞
油圧ポンプ２５から送り出された作動圧油は、分流弁２６により一部は上述した水平制御用の傾倒シリンダ１８側に送られ、他はトラクタ１の後部に連結可能な作業機（例えば、上述したロータリ耕耘装置１４）を昇降するためのリフトアーム７・７に連結される単動式油圧シリンダ６側に送られる。
ロータリ耕耘装置１４の水平制御用の切換弁２７は、３位置４ポート式の弁にて構成され、左側のソレノイド２７ａが励磁されると傾倒シリンダ１８は伸長し、逆に右側のソレノイド２７ｂが励磁されると短縮する。
前記切換弁２７は、制御装置６０（図２参照）からパルス信号を受信した場合に、ソレノイド２７ａ又はソレノイド２７ｂにパルス信号を流すことによって、制御される比例式電磁弁であって、電流値に比例するものである。
また、上記切換弁２７は常態においては中立位置を保っており、傾斜センサ１６によってトラクタ１の傾斜が検出された場合に、制御装置６０は、ロータリ耕耘装置１４を水平に維持すべく、上記何れかのソレノイド（２７ａ・２７ｂ）を励磁することによって切換弁２７を切り替える。

＜リフトアーム７の上昇、下降に関する油圧系統＞
４０はメインの油圧昇降回路の一部を構成する油路、４２は上昇用比例制御弁、４５は下降用比例制御弁である。
上昇用比例制御弁４２は、パイロット圧を制御する第１制御弁４７と、流量を制御する第２制御弁４８とからなり、第１制御弁４７のソレノイドに流す電流値をコントロールすることによって第２制御弁４８に掛かるパイロット圧が変わり、上記単動式油圧シリンダ６に至る作動油の量がコントロールされる。
同様に、下降用比例制御弁４５も、パイロット圧をコントロールする第１制御弁４９と、流量制御する第２制御弁５０とからなり、第１制御弁４９のソレノイドに通電する電流値を変えることによって、第２制御弁５０に掛かるパイロット圧が変わり、単動式油圧シリンダ６から作動油タンクに排出される作動油の量が制御される。
これらの上昇用、下降用の比例制御弁４２・４５は水平制御用の切換弁２７と同様、１パルス当たりのＯＮ時間を変えて電流値をコントロールする（デューティ制御）ものである。
また、上記切換弁２７、上記上昇用比例制御弁４２、及び上記下降用比例制御弁４５は、制御装置６０より送出されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によって、切り替えられる構成であっても良い。
このようにＰＷＭ信号によって切り替えられる構成であるので、例えば、対地高さ設定器２１による設定値と対地高さセンサ２３の検出値との間に偏差が生じた場合に、制御装置６０は、該偏差が小さい場合には１パルス当たりのＯＮ時間（オンタイム）を短くしてＰＷＭ信号を送出し、他方、該偏差が大きい場合には１パルス当たりのＯＮ時間を長くしてＰＷＭ信号を送出するように構成しても良い。

制御系の構成としては、トラクタ１においてロータリ耕耘装置１４の相対角度のローリング制御等を行うための制御手段の一例である制御装置６０には、図２に示すように、トラクタ１の左右の傾斜角度の変化速度を計測する角速度センサ１９を具備している。
その他、制御装置６０には、トラクタ１の後部に取り付けられるロータリ耕耘装置１４等の対地作業装置の取り付け幅等の連結状態に応じて切り替えを設定するための設定手段の一例である取付切替スイッチ５９、シフト位置を検出するシフト位置センサ５６、エンジン回転数センサ５７、及びトラクタ１の車速を検出するための車速検出手段の一例である車速センサ７０等が接続されている。（以下、「スイッチ」を「ＳＷ」と表記する）
更に、ロータリ耕耘装置１４の耕耘深さを設定するための耕深設定器５１、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との相対角度やトラクタ１の傾斜角度を予め設定するための傾斜設定器５２も接続されている。
また、上記取付切替ＳＷ５９や傾斜設定器５２は、図４に示すようにトラクタ１の運転席近傍のダッシュボードやメータパネルに設けられても良い。

また、制御装置６０の入力側にはＡ／Ｄ変換器５５が設けられており、該Ａ／Ｄ変換器５５を介して、取付切替ＳＷ５９、シフト位置センサ５６、傾斜設定器５２、耕深設定器５１、対地高さ設定器２１、対地高さセンサ２３、耕深センサ３７、ストロークセンサ１７、傾斜センサ１６、角速度センサ１９等が制御装置６０に接続されている。
また、上記Ａ／Ｄ変換器５５を介さずに該制御装置６０に接続されるものとしては、エンジン回転数センサ５７、モードＳＷ６１、車速センサ７０等がある。
また、上記制御装置６０は、ＭＰＵやＣＰＵ等の中央演算装置より成るものであっても良い。

また、制御装置６０の出力側には、リフトアーム７、７を昇降回動させる上昇用比例制御弁４２と下降用比例制御弁４５、及び水平制御用の傾倒シリンダ１８を伸長させるソレノイド２７ａと短縮させるソレノイド２７ｂが接続されている。

＜トラクタ１が行う一連の処理＞
上述のように構成されたトラクタ１が行う一連の処理の一例について、図５を用いて説明する。
先ず、制御装置６０は、上述のスイッチ類やセンサ類の設定や検出値等を読み込んでトラクタ１の状況を認識する（Ｓ１０）。
制御装置６０は、傾斜センサ１６が正常であるか否かを判断し（Ｓ２０）、正常でない場合には、制御装置６０は何も出力せずローリング制御に係る制御指令を一切出力しない（Ｓ６５）、正常である場合には更に角速度センサ１９が正常であるか否かを判断する（Ｓ３０）。
即ち、ステップＳ２０の判断において傾斜センサ１６が故障していると判断されると、制御装置６０はトラクタ１の絶対的な基準となり得る傾斜角度を一切検出することが不可能となる。
つまり、このような状態で角速度センサ１９によるローリング制御を行ったとしても、その制御は意味を持たず、しかも制御自体が不安定となるため上記ステップＳ６５の処理（制御指令を一切出力しない）を行うことによって制御を停止する措置を執る。
これによって、トラクタ１の傾斜角度の修正やロータリ耕耘装置１４との相対角度の修正等のローリング制御の安定性を確保することが可能となる。

上記ステップＳ３０の判断において、正常でないと判断された場合は処理がステップＳ５０へ移行し、正常であると判断された場合は処理がステップＳ４０へ移行する。
ステップＳ４０の処理においては、制御装置６０が、角速度センサ１９の検出値が予め定められた所定の範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ４０）。
この所定の範囲とは、予め制御装置６０に設定記憶されるものであり、その範囲は角速度に関する閾値を決定することによって定まる。
また、上記ステップＳ３０の判断において、角速度センサ１９が正常でないと判断された場合は、角速度センサ１９を用いず従来の傾斜センサ１６だけを用いてローリング制御が行い得るように、処理がステップＳ５０へ移行している。

上記ステップＳ４０の判断において、角速度センサ１９の検出値が所定の範囲内にある場合は処理がステップＳ５０へ移行し、他方、所定の範囲に無い（範囲外）と判断された場合は処理がステップＳ１１０へ以降する。
ここで、簡単に説明すると、ステップＳ５０へ移行した場合は傾斜センサ１６の検出値に基づいて相対角度を制御し、他方、ステップＳ１１０へ移行した場合は角速度を減少させるような負帰還動作によって相対角度を制御する処理を行うことになる。

ここでは先ず、処理がステップＳ１１０へ移行した場合について説明する。
制御装置６０は、角速度を減少させるような負帰還動作によって相対角度を制御が長期にわたって連続して行われているか否かについて判断する（Ｓ１１０）。
この判断は、例えば、上記負帰還動作による制御が予め定められた所定の時間以上行われたか否かを判断することによって行っても良い。
上記ステップＳ１１０の処理において、長期であると判断された場合に処理はステップＳ５０へ移行し、他方、長期でないと判断された場合に処理はステップＳ１２０へ移行する。
上記ステップＳ１２０の処理においては、制御装置６０は、上記負帰還動作による制御を行うように制御モードを設定して実行する（Ｓ１２０）。

上記ステップＳ１１０→Ｓ１２０又はＳ５０の処理において、負帰還動作による制御が長時間連続しているか否かを判断することで以下のような効果がある。
一般的に、角速度センサ１９が正常である場合には、トラクタ１が通常の作業を行う限りにおいて、角速度を検出する期間は短時間であるといえる。
しかしながら、何らかの影響（例えば、角速度センサ１９の静止原点の誤差など）によって、角速度センサ１９の検出値が長時間にわたって連続してステップＳ４０における範囲外となる場合（Ｓ４０→Ｓ１１０）がある。
このような場合には、該誤差を含んだまま制御が行われるため、該誤差が累積されてローリング制御が不安定となる。
この不安定の主原因としては、システム全体の応答遅れもあるが、特に安価な角速度センサを用いた場合には、実際にトラクタ１が静止しても、該角速度センサの出力は静止原点を示さないためである。
換言するならば、オフセット誤差は発生し、その誤差も大きくなってしまう。
そこで、上記ステップＳ１１０→Ｓ１２０又はＳ５０に示すように、所定時間の経過を目安として制御モードを切り替えることで、角速度センサ１９の誤差の影響を受けることなく制御をすることが可能となって、ローリング制御が安定する。
即ち、上記負帰還動作による制御が長時間にわたって連続して行われない場合にのみ該負帰還動作による制御を行うことによって、上述のような不安定となる原因を排除して回避することが可能となる。
したがって、従来の安価な角速度センサを用いてもシステムの安定性を確保することが可能となる。

ここで、上述した角速度センサ１９の静止原点の誤差が発生する場合の一例について図５を用いて説明する。
先ず、図５において、Ｌ１はトラクタ１の実際の傾斜角度（実角度）、Ｌ２は傾斜センサ１６の検出値、Ｌ３は角速度センサ１９の検出値である。
また、Ｌ１及びＬ２に関しては左側の縦軸（センサ出力換算値；例えば電圧等）で値を読み、Ｌ３に関しては右側の縦軸（センサ出力換算値；例えば電圧等）で値を読み、横軸は時間の経過（例えば秒等）を示している。
例えば図５において、時間Ｐ１までは傾斜角度（Ｌ１、Ｌ２）に変化が見られないため、当然に角速度（Ｌ３）の変化もなく０近傍を示している。
しかしながら、時間がＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４と経過するに従って、傾斜角度（Ｌ１、Ｌ２）は変化する。
このとき、Ｌ１（実角度）とＬ２（傾斜センサ１６の検出値）との間には乖離が見られる。この乖離は傾斜センサ１６による応答遅れによる誤差が主原因といえる。
更に、傾斜角度は時間Ｐ４以降再びある値で安定して変化しなくなる。
しかしながら、Ｌ３（角速度センサ１９の検出値）に関してはＰ４以降においても０にならず、０から乖離している。
この乖離は、上述した静止原点における角速度センサ１９の誤差である。
また、一般的にセンサの出力を増幅するための演算増幅器（オペアンプ）等を介在している場合は、オペアンプによるオフセット誤差も含まれる場合もある。

また、ステップＳ４０の判断においては、トラクタ１で発生している角速度の大きさを判断しており、例えば、傾斜センサ１６の応答遅れが顕著なるような角速度が大きい場合等においては、負帰還動作によって角速度を抑制する制御を行うことで、上記応答遅れの影響による制御性の悪化を防止することが可能となる。
したがって、例えば、傾斜センサに安価なものを用いても、その安価な傾斜センサによる制御性の悪化も防止することが可能となる。

次に、ステップＳ５０の処理においては、制御装置６０は、トラクタ１の傾斜角度（傾斜センサ１６の検出値）や相対角度（ストロークセンサ１７の検出値）が、予め傾斜設定器５２に設定された設定角度と異なっているか（即ち、「偏差」が発生しているか）を算出する（Ｓ５０）。
更に、制御装置６０は、上記ステップＳ５０で算出された偏差が予め定められる所定の偏差の範囲内であるか否かについて判断する（Ｓ６０）。

上記ステップＳ６０の判断で、範囲内にあると判断された場合は処理がステップＳ６５へ移行して特に制御装置６０はローリング制御に関する制御指令を出力しない、他方、範囲外であると判断された場合は処理がステップＳ７０へ移行する。

処理がステップＳ７０へ移行した場合に、制御装置６０は、偏差に応じた制御を行うように制御モードを設定して実行する（Ｓ７０）。
即ち、上記ステップＳ７０においては、制御装置６０は、傾斜センサ１６の検出値に基づいて相対角度を制御する制御モードを設定して実行する。
上記ステップＳ７０の処理の後、制御装置６０は、上記ステップＳ７０、Ｓ８０の処理に従って、傾倒シリンダ１８の伸縮を行うために、伸長させる場合にはソレノイド２７ａに信号を送出し（Ｓ８１）、他方、短縮させる場合にはソレノイド２７ｂに信号を送出する（Ｓ８２）処理を行う。
このステップＳ８１・Ｓ８２の処理の後、再び処理はステップＳ２０へ移行する。

上述において、処理がステップＳ３０からステップＳ５０又はＳ１１０へ移行する場合、即ちステップＳ４０に係る処理について図７（ａ）を用いて説明する。
車速センサ７０によって検出されたトラクタ１の車速に基づいて、制御装置６０は、上記ステップＳ４０における判断基準となる角速度に関する閾値を再計算して算出する（Ｓ３５）。
そして、上記ステップＳ３５の処理の後、上記ステップＳ４０の処理を行っても良い。
上記ステップＳ３５における計算処理は、例えば、車速が速い場合には上記閾値を増加させ、他方、車速が遅い場合には上記閾値を減少させる処理を行っても良い。
このように車速に応じて上記閾値を変化させることで以下のような効果がある。

トラクタ１のローリング制御における角速度の変化量は、同じ圃場であっても、トラクタ１の走行速度によって異なることが一般的に知られている。
これは、同じ圃場の凹凸であっても車速が異なればトラクタ１の振動や傾きが異なるためである。
具体的には、車速が高速になるほど、上記振動や傾きが大きくなるといえる。
ところで、トラクタ１において頻繁に制御モード（傾斜センサ１６に基づく相対角度の制御（Ｓ７０）、又は、負帰還動作による相対角度の制御（Ｓ１２０））の切り替えが発生すると、システムの制御性が不安定となる。
この切り替えの判断は、ステップＳ４０において処理されるが、ここで判断対象となる角速度も車速によって変化する。
そこで、ステップＳ４０における判断対象の基準となる閾値を適切に車速に応じて変化させることで、上記切り替えを適切に行うことが可能となる。
この場合、例えば、車速センサ７０によって車速が予め定められる速度よりも高速である判断された場合は、上記ステップＳ４０における判断基準となる角速度の範囲を定めるための閾値を増加させる。
逆に、車側が低速である場合には、可能な限り傾斜センサの検出応答遅れの影響を排除するため閾値を減少させる。
これにより、適切に閾値を定めることが可能となる。

上述において、ステップＳ５０の処理に付随するについて図７（ｂ）を用いて説明する。
制御装置６０は、取付切替ＳＷ５９、ロータリ耕耘装置１４を昇降するリフトアーム７のリフト角度、及びストロークセンサ１７に基づいて、予め定められる係数配列よりストロークセンサ１７の検出値を補正するための係数ａを求める（Ｓ５１）。
更に、制御装置６０は、傾斜センサ１６の検出値と、ストロークセンサ１７の検出値に上記係数ａを掛けた値より、予め設定されるトラクタ１とロータリ耕耘装置１４との相対角度と、現状の相対角度との偏差を算出する（Ｓ５２）。
そして、上記ステップＳ５２の処理の後、上記ステップＳ６０の処理を行っても良い。

ところで、角速度センサ１９による角速度検出値が一定の範囲を超えた場合は、角速度センサよりの角速度検出値を目標値として傾倒シリンダ１８を本機角度変化の逆方向に駆動して負帰還動作を行う（Ｓ４０→Ｓ１１０→Ｓ１２０）。
このとき、傾倒シリンダ１８を作動させるための切換弁２７のソレノイド２７ａ・２７ｂを作動させるための信号であって、制御装置６０より出力されるＰＷＭのデューティ幅は、目標角速度によって決定されるものであるが、ストロークセンサ１７によって、傾倒シリンダの実際の動作速度を検出することによって決定されても良い。
このとき、リフト角度を検出するセンサ、取付切換ＳＷ５９等の状態によって、傾倒シリンダ１８の動作速度を決定（補正）しても良い。
即ち、ストロークセンサ１７の検出値の変化量に対して、角度変化量はリフト角度、取付切換ＳＷ（幅、連結リンクの寸法）によって異なるため、基本となるＰＷＭデューティ幅は、ストロークセンサ１７の検出値や傾倒シリンダ１８の動作速度に基づいて決定されても良い。
具体的には、リフト角度及び取付切換ＳＷ５９による設定内容に基づいて、予め制御装置６０等に記憶される配列テーブルから係数が選択され、該選択された係数をストロークセンサ１７の検出値に乗じることによって角速度を算出しても良い。
また、同様にストロークセンサ１７による検出値の変化量と、傾斜角度の変化量の比を予め２次の配列テーブルに格納しておき、リフト角度と取付切換ＳＷ５９による設定内容に基づいて、該２次の配列テーブルより係数が選択されてストロークセンサ１７の検出値に乗ずることによって角速度を算出しても良い。
このように角速度を算出し、その算出した角速度を積分した積分値（次元は角度となる）と傾斜センサ１６の検出値とを制御装置６０が比較判断することで正確な傾斜角度を算出することによって、上記ステップＳ５０（Ｓ５２）の処理における偏差を算出するようにしても良い。
また、このようにして偏差を算出することによって、より正確に偏差を算出することが可能となる。

次に、処理がステップＳ４０→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ８０へ移行する場合の詳細について図８を用いて説明する。
先ず、制御装置６０は、前記負帰還動作による制御モードが継続しているか否かを判断する（Ｓ１１０ａ）。
この判断で、継続していると判断された場合は処理がステップＳ１１０ｂへ移行し、他方、継続していないと判断された場合は処理ステップＳ１１１へ移行する。

処理ステップＳ１１０ｂへ移行した場合に、制御装置６０は、前記負帰還動作による制御モードが予め定められた所定の時間（例えば、Ｔ１）連続している状態か否かを判断する（Ｓ１１０ｂ）。
ステップＳ１１０ｂの判断で、連続していると判断された場合に、制御装置６０は、後述する修正速度Ｓ１を０（即ち、クリア）にする（Ｓ１２２）。
他方、ステップＳ１１０ｂの判断で、連続していないと判断された場合に、制御装置６０は、ストロークセンサ１７の検出値に基づいて相対角度の変化量を算出する（Ｓ１２３）。
そして、処理がステップＳ１１３へ移行する。

処理がステップＳ１１１側に移行した場合には、制御装置６０は、傾斜センサ１６に基づく相対角度制御における偏差（ここではＨ１）を一時的に記憶し（Ｓ１１１）、偏差修正時間Ｔ１と修正速度Ｓ１を算出する（Ｓ１１２）。
そして、処理がステップＳ１１３へ移行して、該一時的に記憶した偏差に応じて角速度を減少させる負帰還動作による相対角度の制御を行う。

続いて、制御装置６０は、取付切替ＳＷ５９の設定状態、ロータリ耕耘装置１４を昇降するリフトアーム７のリフト角度を検出するセンサの検出値、及びストロークセンサ１７に基づいて、予め定められる係数配列よりストロークセンサ１７の検出値を補正するための係数ｂを求める（Ｓ１１３）。
制御装置６０は、基本ＯＮデューティ制御を行う際におけるＤθを算出する（Ｓ１１４）。

制御装置６０は、角速度センサ１９の検出値と、ストロークセンサ１７に係数ｂを掛けたものとを比較する（Ｓ１１５）。
上記ステップＳ１１５の比較において、角速度センサ１９の検出値がストロークセンサ１７の検出値に係数ｂを掛けたものより速い場合は、制御装置６０は、速度修正値を減少してＳ２を求める（Ｓ１１６ａ）。
上記ステップＳ１１５の比較において、角速度センサ１９の検出値がストロークセンサ１７の検出地に係数ｂを掛けたものよりも遅い場合は、制御装置６０は、速度修正値を増加してＳ２を求める（Ｓ１１６ｂ）。
更に、制御装置６０は、最終的にデューティ制御を行うための関数・係数として、Ｄθ＋Ｓ１＋Ｓ２を算出する（Ｓ１１７）。
そして処理がステップＳ８０へ移行する。
このように、図８に示したステップＳ１１０ａ→Ｓ１１７の処理を行うことによって、角速度センサ１９とストロークセンサ１７とに基づいて、正確にストロークセンサ１７の検出値を補正することによって、負帰還動作による相対角度の制御精度を向上させることが可能となる。

また、傾斜センサ１６の検出値とストロークセンサ１７の検出値とに基づいて、ロータリ耕耘装置１４の傾斜角度や相対角度が要求する精度以内であれば、各々の角度を上記処理によって要求精度以内で一定に保つことも可能である。
他方、例えば、傾斜センサ１６に基づく制御中に＋Ａ［°］の偏差が発生し、しかも角速度センサ１９の検出値が所定の範囲を超えた場合において、負帰還動作による制御を行った場合には、該＋Ａ［°］の偏差を維持した状態で対地角度を保つ制御を行えることとなる。
ところで、上記＋Ａ［°］の偏差が解消されるのは、角速度センサ１９の検出値が所定の範囲内に収まるまで減少して負帰還制御が再び行われる時まで延期されることになる。
そこで、この延期による応答遅れを解消するために、ロータリ耕耘装置１４の負帰還動作による制御を開始する直後に、それまでの偏差＋Ａ［°］を所定の時間中記憶しておき（上記Ｓ１１１）、該偏差を修正すべく角速度の負帰還動作の量に増減（上記Ｓ１１２→Ｓ１１７）を行なっても良い。
具体的には、例えば＋Ａ［°］の偏差を記憶したならば、０．５［Ｓｅｃ］間は−（２×Ａ）［°／Ｓｅｃ］の速度でローリング制御を行う等の処理を行う。

本発明の実施の形態に係るトラクタ１の概略構成外観図。 トラクタ１の制御系に関するブロック図。 トラクタ１における油圧回路図。 トラクタ１の操作表示部の外観図。 各種センサの検出値と経過時間との対応を示したグラフ。 制御系が行う一連の処理の一例を示したフローチャート。 図６に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート。 図６に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート。

符号の説明

１ トラクタ
７ リフトアーム
１４ ロータリ耕耘装置
１６ 傾斜センサ
１９ 角速度センサ
１８ 傾倒シリンダ
１７ ストロークセンサ
２７ 切換弁
２７ａ、２７ｂ ソレノイド（傾倒シリンダ用）
６０ 制御装置

Claims (8)

1. 農用作業車の左右の傾斜を検出する傾斜センサと、
   当該農用作業車の左右の傾斜角の変化速度を検出する角速度センサと、
   上記傾斜センサ及び上記角速度センサの検出値に基づいて、当該農用作業車と上記対地作業装置との相対角度を制御する制御手段と、
   を具備する農用作業車において、
   上記制御手段は、
   上記角速度センサの検出値が予め定められた所定の範囲内である場合には、上記傾斜センサの検出値に基づいて上記相対角度を制御し、
   上記角速度センサの検出値が予め定められた所定の範囲外である場合には、上記角速度センサによって検出される角速度を減少させる負帰還動作によって上記相対角度を制御することを特徴とする農用作業車。
2. 前記制御手段は、角速度を減少させる前記負帰還動作による相対角度の制御が予め定められた所定の時間以上連続して実行された場合に、前記傾斜センサの検出値に基づく相対角度の制御に変更してなる請求項１記載の農用作業車。
3. 前記対地作業装置の連結状態を設定する設定手段を具備し、
   前記制御手段は、該設定手段による設定状態と、前記角速度センサの検出値と、前記相対角度を検出するストロークセンサとの検出値とに基づいて、検出した角速度の誤差を修正してなる請求項１、又は請求項２のいずれかに記載の農用作業車。
4. 前記対地作業装置を昇降するためのリフトアームの角度を検出するリフトアーム角度センサを具備し、
   前記制御手段は、該リフトアーム角度センサの検出値と、前記角速度センサの検出値と、前記相対角度を検出するストロークセンサとの検出値とに基づいて、角速度の誤差を修正してなる請求項１、又は請求項２のいずれかに記載の農用作業車。
5. 前記制御手段は、前記傾斜センサが故障していると判断された場合に、前記相対角度に関する制御を行わない請求項１から請求項４のいずれかに記載の農用作業車。
6. 前記制御手段は、前記角速度センサが故障していると判断された場合に、前記傾斜センサの検出値に基づいて相対角度の制御を行ってなる請求項１から請求項４のいずれかに記載の農用作業車。
7. 前記制御手段は、前記傾斜センサの検出値に基づく相対角度の制御から前記角速度を減少させる負帰還動作による相対角度の制御に移行した場合に、
   予め設定される所定の相対角度と実測された相対角度との偏差を一時的に記憶し、
   予め定められた所定の時間中は、該一時的に記憶された偏差に応じて、前記角速度を減少させる負帰還動作による相対角度の制御を行ってなる請求項１から請求項４のいずれかに記載の農用作業車。
8. 当該農用作業車の車速を検出するための車速検出手段を具備し、
   上記車速検出手段によって検出された車速が速い場合には傾斜センサの検出値に基づいて相対角度を制御すると共に、角速度を減少させる前記負帰還動作による相対角度の制御を行うための閾値を増加させ、他方、検出された車速が遅い場合には該閾値を減少させてなる請求項１から請求項７のいずれかに記載の農用作業車。
   

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