JP2962102B2 - コンバインの刈高さ制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンバインの刈高さ
制御方式に関し、刈高さセンサにより対地高さを検出
し、この検出値と別に設定された基準値とを用いたファ
ジイ推論によって、刈取装置の昇降作用を行わせるもの
等に利用できる。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
は、刈高さセンサによる対地高さの検出値と別に設定さ
れた基準値との偏差や、この偏差の時間的変化量を変数
としてファジイ推論し刈取装置を昇降させるよう、該偏
差が大なるときは制御ゲインを大に、また小なるときは
制御ゲインを小とするよう、刈高さの変化を予測しなが
ら制御するものであった。

【０００３】しかし、これらの制御において、土壌面の
凹凸等により対地高さが時々刻々変化する場合に、前記
の如く機体の進行と共に検出される検出値の偏差とその
変化量によって制御を行うときは、時間の経過と共に直
截的に変化する検出値によって予測が行われるため、刈
高さ制御における応答が若干遅れぎみとなって必要時に
必要な制御が行われ難いことと、検出値のバラツキに一
々応答して不必要な制御が行われることによって、穀稈
の刈高さの不揃いが生じて刈取装置の掻込み搬送性能
や、脱穀装置の扱深さ制御に悪影響を及ぼす虞れがあっ
た。

【０００４】そこでこの発明は、コンバインの刈高さ制
御において、刈高さセンサによる検出値と別に設定され
た基準値とによってファジイ制御を行うことにより、制
御のための敏速な応答性を得ると共に、不必要な応答を
防止して極めて安定性の高い制御を行えるようにするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、超音波を利
用した刈高さセンサ１により対地高さを検出して刈高さ
制御を行うコンバインにおいて、別に設定された基準値
に対する検出値の偏差と、この検出値のバラツキ度合と
を用いてファジイ推論し、刈取装置２の昇降出力時間を
設定するコンバインの刈高さ制御方式の構成とする。

【０００６】

【発明の作用、および効果】上記の構成により、コンバ
インの作業時に刈取装置２に設けた刈高さセンサ１によ
り対地高さを、例えば一定間隔ごとに一定時間内に検出
した検出値と別に設定されている対地高さの目標となる
基準値との偏差、および該一定時間内の検出値の個数の
偏差から求めた標準偏差によるバラツキ度合とを用いて
ファジイ推論し、このファジイ推論によって刈取装置２
を昇降させる出力のＯＮ・ＯＦＦ時間を制御させる。

【０００７】このように、刈高さセンサ１による検出値
と基準値との偏差つまりズレの大小と、該検出値のバラ
ツキ度合つまりバラツキの大小とをファジイ変数として
推論演算して刈高さの変化を予測することにより、応答
に遅れがなく必要なときに必要な制御を行いうると共
に、検出値のバラツキに一々応答して不必要な制御を行
うようなことのない、敏速な応答性を有しながらも検出
値のバラツキの平準化により不必要な応答を防止でき
る、極めて安定性の高いファジイ制御を行いうるもので
ある。

【０００８】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
具体的に説明する。コンバインの車台３の下部側に土壌
面を走行する左右一対の走行クロ−ラ４を有する走行装
置５を配設し、該車台３上に、フィ−ドチェンに挟持し
て供給される穀稈を脱穀し、この脱穀された穀粒を選別
回収する脱穀装置７を設ける。また、この脱穀装置７の
前方側に前端位置から立毛穀稈を分草する分草体８と、
分草された穀稈を引起こす引起部９と、引起こされた穀
稈を刈取る刈刃部１０と、この刈取られた穀稈を後方へ
搬送して該フィ−ドチェン６へ受渡しする掻込搬送部１
１および中継搬送部１２等を有する刈取装置２を、該車
台３の前端側に懸架部１３によって懸架保持すると共
に、油圧によって該刈取装置２を土壌面に対して自在に
昇降させる昇降伸縮シリンダ１４を連結して設ける。ま
た、該刈取装置２の一側にコンバインの操作制御を行う
操作装置１５と、この操作のための座席１６とを設け、
これらの各装置２，５，７，１５等によってコンバイン
の機体１７を構成する。

【０００９】前記車台３と、該走行クロ−ラ４を張設す
る複数個の転輪１８を支持するクロ−ラ支持枠１９との
間を、土壌面の凹凸による機体１７の前後傾斜を水平状
態に保持させるべく、該クロ−ラ支持枠１９の前端部を
支軸２０としてその後端部を油圧により上下に揺動させ
る上下伸縮シリンダ２１と、機体１７の前後傾斜度合を
検出して該上下伸縮シリンダ２１を作用させる傾斜度セ
ンサ２２とを備えたピッチング機構Ｐを設け、このピッ
チング機構Ｐにより該走行クロ−ラ４の後部側を上下に
揺動させる該上下伸縮シリンダ２１の作用ストロ−クを
検出するストロ−クセンサ２３を適宜位置に配設して構
成する。

【００１０】前記刈取装置２の土壌面に対して近接位置
する分草体８から下方へ向けて、反射式の超音波を利用
して対地高さを検出する刈高さセンサ１を装着して設
け、前記中継搬送部１２の適宜位置に搬送穀稈を検出し
てＯＮ・ＯＦＦする穀稈センサ２４を配設する。また、
前記走行装置５を駆動するミッションケ−ス２５から該
刈取装置２への動力伝達途中に、該刈取装置２の回転数
を高・低の二段に切替える切替装置（図示省略）を設
け、この切替装置によって立毛穀稈の倒伏度合が激しい
ときは低速側に切替える刈取シンクロモ−ドを設け、こ
の刈取シンクロモ−ドを切替えるモ−ド切替スイッチ２
６を、前記操作装置１５の一側に配設し、このモ−ド切
替スイッチ２６に隣接させて、該刈高さセンサ１の検出
による刈高さ制御をＯＮ・ＯＦＦさせる刈高さ制御スイ
ッチ２７を配設する。また、この両スイッチ２６，２７
の近傍位置に、前記昇降伸縮シリンダ１４を作用させて
該刈取装置２を昇降させる手動用の刈取昇降レバ−２８
を配設して構成する。

【００１１】機体１７の任意位置に、ＣＰＵを主体とし
てファジイ推論演算制御を行う制御装置２９を配設し、
この制御装置２９の入力側へ入力インタフェ−ス３０を
介して、前記刈高さセンサ１、傾斜度センサ２２、スト
ロ−クセンサ２３、穀稈センサ２４、モ−ド切替スイッ
チ２６、刈高さ制御スイッチ２７、刈取昇降レバ−２８
を接続すると共に、出力側へ出力インタフェ−ス３１を
介して、前記昇降伸縮シリンダ１４を作用させる刈取昇
降電磁弁（上昇用）３２と刈取昇降電磁弁（下降用）３
３とを接続して構成する。

【００１２】次に、以上の構成による作用について説明
する。刈取装置２の分草体８を土壌面に近接させながら
刈刃部１０によって立毛穀稈の刈取りを行うコンバイン
作業において、この刈取り作業時に土壌面から該刈刃部
１０までの対地高さ、つまり刈高さを一定高さに保持さ
せるべく制御するときは、図３のフロ−チャ−トに示す
如く、まず刈高さ制御スイッチ２７をＯＮし、このＯＮ
による刈高さ制御の自動モ−ドによって刈高さセンサ１
から土壌面へ向けて発射した超音波の反射波を受ける時
間差によって対地高さを一定間隔ごとに一定時間検出す
る。この一定時間に検出した一定個数のデ−タを制御装
置２９に送って、このデ−タによる平均値と、別に該制
御装置２９に設定されている刈高さの基準値との偏差を
算出すると共に、このデ−タによる標準偏差からバラツ
キ度合を求める。なお、このバラツキ度合は必ずしも標
準偏差によらなくともよい。

【００１３】該制御装置２９において、刈高さの偏差と
バラツキ度合とによって、図４に示す如き制御ル−ルに
よりファジイ推論を行い、図５に示す如く該制御ル−ル
の前件部となる刈高さの偏差とバラツキ度合のメンバシ
ップ関数により、後件部となる刈高さ操作量のメンバシ
ップ関数を得ることができる。本例では、刈高さ偏差が
やや高いとするａ点のときＺＯは０．４，ＰＳは０．６
となり、刈高さバラツキ度合がやや小とするｂ点のとき
ＮＳは０．９，ＺＯは０．１となって、この刈高さ偏差
のメンバシップ値と刈高さバラツキ度合のメンバシップ
値とを各々該制御ル−ルに照らして組合せ選択し、その
小さい方の値を該制御ル−ルの適合度とすることによ
り、刈高さ操作量のメンバシップ値はＺＯの０．４とＮ
Ｓの０．９からＺＯの０．４、ＺＯの０．４とＺＯの
０．１からＺＯの０．１、ＰＳの０．６とＮＳの０．９
からＮＳの０．６、ＰＳの０．６とＺＯの０．１からＮ
Ｓの０．１の四種類となり、このうちＺＯの０．４とＮ
Ｓの０．６によって面積の重心となるＣ点を求めること
ができる。そこでこのＣ点によって刈取昇降電磁弁（下
降用）３３の出力時間を決定し、必要時には敏速に昇降
伸縮シリンダ１４を短縮作用させて前記刈取装置２の対
地高さをややゆっくり下降させる制御を行う。

【００１４】また、刈高さ制御スイッチ２７がＯＦＦの
場合は、刈取昇降レバ−２８の手動操作によって該刈取
装置２を手動モ−ドにより昇降させる。なお、自動モ−
ドの場合においても緊急時には該刈取昇降レバ−２８の
操作を優先させるようにするもよい。コンバインが土壌
面を走行するときに、土壌面が軟弱な場合等では機体１
７が前後方向に傾斜しやすくなるが、この傾斜時にはピ
ッチング機構Ｐを作用させて、傾斜度センサ２２の傾斜
検出により上下伸縮シリンダ２１を上下に伸縮させ、こ
の伸縮量をストロ−クセンサ２３で検出して機体１７を
水平状態に復帰させるものであるが、このピッチング機
構Ｐの作用時に、前記刈高さ制御スイッチ２７がＯＮ状
態において、該ストロ−クセンサ２３により該上下伸縮
シリンダ２１の作用ストロ−クが予め設定されている一
定値以上の変化を検出した場合には、前記刈高さセンサ
１による検出信号と、別に設定される刈高さ基準値との
偏差が、刈高さ制御時に一定の幅をもって設けられる不
感帯域よりも大きいときは前記刈取昇降電磁弁３２，３
３を出力させて刈高さの制御を行う。

【００１５】この出力により、図６に示す如く、走行ク
ロ−ラ４の前部が沈下したときにピッチング機構Ｐの作
用により車台３の後部を下降させるか、または該走行ク
ロ−ラ４の後部が沈下したときにピッチング機構Ｐの作
用により該車台３の後部を上昇させるかによって、前記
刈取装置２の下降作用または上昇作用に各々相対的な逆
の作用が働いて実質的に刈高さ制御が遅れることになる
ので、このとき出力パルスのデュ−ティ比の変更等によ
り出力感度をアップして増速させる。

【００１６】この出力感度アップは、該ストロ−クセン
サ２３が一定値以上の変化を検出してから、前記制御装
置２９に設定される一定時間または一定距離走行の間タ
イマによって保持させることにより、ピッチング制御に
よって該刈取装置２の刈高さが変化するようなことにな
っても、敏速な応答により刈高さをその基準値に復帰さ
せて精度の良い刈取作業を行うことができる。

【００１７】穀稈の立毛姿勢によって、刈取走行速度に
対する該刈取装置２の回転速度をモ−ド切替スイッチ２
６によって高・低の二段に切替える刈取シンクロモ−ド
において、図７のフロ−チャ−トに示す如く、前記刈高
さ制御スイッチ２７をＯＮし、このＯＮによる刈高さ制
御の自動モ−ドによって刈高さを検出する。この刈高さ
検出時に穀稈センサ２４がＯＮしているときは、前記刈
高さセンサ１によってｎ個、例えば６個のデ−タを検出
すると共に、この６個のデ−タを、図８に示す如く、前
記制御装置２９のメモリに格納し、該モ−ド切替スイッ
チ２６が標準モ−ドの場合、６個のデ−タのうち最大と
最小を切り捨て中間の４個のデ−タによる平均値を算出
して刈高さの制御を行うが、該モ−ド切替スイッチ２６
が倒伏モ−ドの場合、６個のデ−タのうち小さい側の２
個のデ−タを切り捨て大きい側の４個のデ−タによる平
均値を算出して刈高さの制御を行うことにより、該刈高
さセンサ１から発射される超音波が倒伏した穀稈により
干渉反射する虞れがある小さい側の２個のデ−タを切り
捨てるので、この干渉反射によって発生する誤作動を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンバインの全体を示す側面図。

【図２】コンバインの制御回路を示す電気系統ブロック
図。

【図３】刈高さ制御の手順を示すフロ−チャ−ト図。

【図４】刈高さ制御の制御ル−ルを示す座標図。

【図５】刈高さ制御のメンバシップ関数を示す線図。

【図６】刈高さ制御とピッチング制御の相対関係を示す
概略作用図。

【図７】倒伏穀稈時の刈高さ制御の手順を示すフロ−チ
ャ−ト図。

【図８】倒伏穀稈時の刈高さ制御のデ−タ処理を示す計
算図。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を利用した刈高さセンサ１により
   対地高さを検出して刈高さ制御を行うコンバインにおい
   て、別に設定された基準値に対する検出値の偏差と、こ
   の検出値のバラツキ度合とを用いてファジイ推論し、刈
   取装置２の昇降出力時間を設定するコンバインの刈高さ
   制御方式。