JP3240444B2 - コンバイン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【津名の属する技術分野】本発明は例えば穀稈を刈取っ
て脱穀するコンバインなどの移動農機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開昭６４−６７１０８号公報、
及び特開平２−１００６１６号公報に示す如く、エンジ
ンの燃料噴射量を自動制御してエンジンの回転を設定回
転に保つ電子ガバナを設けると共に、ファジィ推論によ
って走行変速制御して車速を変更する走行変速部材を設
ける技術がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、例え
ば刈取部及び脱穀部を備えたコンバインにおいて、自動
作業開始時に刈取及び脱穀負荷が大きく変動し易いか
ら、エンジン及び各部の負荷変化に基づいて車速制御を
行うだけでは、自動作業の開始前後でエンジンの負荷が
著しく異なり、初期設定操作の簡略化並びに車速制御精
度の向上などを容易に行い得ず、自動作業の開始前後で
のエンジン回転制御及び車速制御の適正化を容易に図り
得ない等の問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】然るに、本発明は、エン
ジンの燃料噴射量を制御する電子ガバナと、車速を検出
する車速センサと、車速を変更する走行変速部材を設け
ると共に、少なくとも電子ガバナが制御する燃料噴射量
と、該燃料噴射量の変化率とにより目標車速をファジィ
推論によって演算し、前記目標車速と車速センサの車速
検出値とにより走行変速出力をファジィ推論によって演
算し、前記走行変速出力によって走行変速部材を自動制
御する車速コントローラを設けるコンバインにおいて、
車速の自動制御を行う自動スイッチと、刈取部での刈取
負荷の一定以上を検出する刈取負荷センサと、脱穀部で
の扱胴など脱穀負荷の一定以上を検出する脱穀負荷セン
サと、排藁カッタでの切断負荷の一定以上を検出する排
藁切断負荷センサと、車速を検出する車速センサと、Ｈ
ＳＴ油圧センサとを、車速コントローラに入力接続させ
る一方、燃料噴射ポンプの噴射量を調整するガバナを駆
動制御するガバナ制御回路に、前記エンジンでの回転を
検出するエンジン回転センサと、前記ガバナでの噴射量
調整用ラックの位置を検出するガバナラック位置センサ
とを入力接続させ、前記車速コントローラと前記ガバナ
制御回路間を通信接続させ、前記自動 スイッチがオンの
自動車速制御開始直後の一定猶予時間内にあってはエン
ジン回転数を所定の初期モードで制御し、車速も初期の
設定速度で走行を行った後、エンジン回転数の一定制御
やエンジンの緊急停止やファジィ推論に基づく車速制御
を行うように構成したもので、自動車速制御開始直後の
一定猶予時間内で初期モード制御を行い、初期設定した
エンジン回転数及び車速で自動作業を開始させるから、
ファジィ推論に基づく自動車速制御をスムーズに開始し
得、自動作業の開始前後でエンジンの回転数または車速
の差が大きくなる場合でもエンジンを適正回転に維持で
き、過負荷によってエンジン回転が変更されて収穫作業
速度が変化する不具合を容易になくし得、またエンジン
回転が低下して走行クローラ駆動力が不足する不具合を
容易になくし得、車速コントローラによる走行クローラ
駆動速度制御を適正に行わせ得、作業者の人為運転操作
の簡略化並びに収穫作業能率の向上などを容易に図り得
るものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図面に基
づいて詳述する。図１は制御回路図、図２はコンバイン
の全体側面図であり、図中（１）は走行クローラ（２）
をトラックフレーム（３）に装備する機台、（４）は軸
流式のスクリュ形扱胴（５）及び選別機構（６）を備え
ていて前記機台（１）に搭載する脱穀部、（７）は脱穀
部（４）からの穀粒を溜める穀物タンク、（８）は前記
脱穀部（４）の下部前方に油圧シリンダ（９）を介して
昇降可能に装設する刈取部、（１０）は運転席及び運転
操作部を備えていて前記穀物タンク（７）の前方に固設
させる運転室、（１１）は前記穀物タンク（７）内の穀
粒を取出す穀粒搬出オーガである。

【０００６】そして前記刈取部（８）は、未刈り穀稈を
取入れる穀物ヘッダー（１１）と、該ヘッダー（１１）
の後部略中央に連結させて刈取り穀稈を脱穀部（４）に
送給する供給室（１２）によって構成すると共に、未刈
り穀稈掻込み用リール（１３）及び往復駆動型刈刃（１
４）及び穀稈掻込ドラム（１５）とを前記穀物ヘッダー
（１１）に備え、前記ヘッダー（１１）に取込まれる刈
取穀稈を供給室（１２）に内設する供給チェンコンベア
（１６）を介し脱穀部（４）に送り込んで脱穀処理する
ように構成している。

【０００７】図３に示す如く、このコンバインの車速の
変速はＨＳＴである無段変速機構（１７）を構成する可
変容量形油圧ポンプ（１８）と油圧モータ（１９）とで
行うもので、エンジン（２０）の出力軸（２０ａ）にベ
ルト伝達機構（２１）を介し前記油圧ポンプ（１８）の
入力軸（１８ａ）を連動連結させ、前記走行クローラ
（２）の駆動スプロケット（２２）を有するミッション
ケース（２３）に前記油圧モータ（１９）の出力軸（１
９ａ）を連動連結させる一方、前記扱胴（５）の扱胴入
力軸（５ａ）をベルト及びギヤ伝達機構（２４）を介し
エンジン（２０）の入力軸（２０ａ）に連動連結させて
いる。

【０００８】また、前記エンジン（２０）には燃料噴射
ポンプの燃料噴射量を噴射量調整用ラックで制御して回
転数を一定保持する電子ガバナ（２５）を有すると共
に、前記油圧ポンプ（１８）には斜板角を制御して油圧
吐出量の調整を行うＤＣ形サーボモータ（２６）を有し
て、該モータ（２６）の正逆駆動でもって車速の増減速
制御を行うように構成している。

【０００９】そして図１に示す如く、前記サーボモータ
（２６）を駆動制御するファジィ推論車速演算回路であ
る車速制御回路（２７）に、車速の自動制御を行う自動
スイッチ（２８）と、前記刈取部（８）での刈取負荷の
一定以上を検出する刈取負荷センサ（２９）と、前記脱
穀部（４）での扱胴（５）など脱穀負荷の一定以上を検
出する脱穀負荷センサ（３０）と、排藁カッタでの切断
負荷の一定以上を検出する排藁切断負荷センサ（３１）
と、車速を検出する車速センサ（３２）と、ＨＳＴ油圧
センサ（３３）とを入力接続させる一方、燃料噴射ポン
プの噴射量を調整するガバナ（２５）のラック位置調節
機構（２５ａ）を駆動制御するガバナ制御回路（３４）
に、前記エンジン（２０）での回転を検出するエンジン
回転センサ（３５）と、前記ガバナ（２５）での噴射量
調整用ラックの位置を検出するガバナラック位置センサ
（３６）とを入力接続させ、前記制御回路（２７）（３
４）間を通信接続させて、これら各センサ（２９）（３
０）（３１）（３２）（３３）（３５）（３６）の検出
に基づいてエンジン（２０）回転数の一定制御やエンジ
ン（２０）の緊急停止やファジィ推論に基づく車速制御
を行うように構成している。

【００１０】上記から明らかなように、エンジン（２
０）の燃料噴射量を制御する電子ガバナ（２５）と、車
速を検出する車速センサ（３２）と、車速を変更する走
行変速部材であるサーボモータ（２６）を設けると共
に、少なくとも電子ガバナ（２５）が制御する燃料噴射
量と、該燃料噴射量の変化率とにより目標車速をファジ
ィ推論によって演算し、前記目標車速と車速センサ（３
２）の車速検出値とにより走行変速出力をファジィ推論
によって演算し、前記走行変速出力によって走行変速サ
ーボモータ（２６）を自動制御する車速コントローラで
ある車速制御回路（２７）を設けるコンバインにおい
て、車速の自動制御を行う自動スイッチ（２８）と、刈
取部（８）での刈取負荷の一定以上を検出する刈取負荷
センサ（２９）と、脱穀部（４）での扱胴（５）など脱
穀負荷の一定以上を検出する脱穀負荷センサ（３０）
と、排藁カッタでの切断負荷の一定以上を検出する排藁
切断負荷センサ（３１）と、車速を検出する車速センサ
（３２）と、ＨＳＴ油圧センサ（３３）とを、車速制御
回路（２７）に入力接続させる一方、燃料噴射ポンプの
噴射量を調整するガバナ（２５）を駆動制御するガバナ
制御回路（３４）に、前記エンジン（２０）での回転を
検出するエンジン回転センサ（３５）と、前記ガバナ
（２５）での噴射量調整用ラックの位置を検出するガバ
ナラック位置センサ（３６）とを入力接続させ、前記各
制御回路（２７）（３４）間を通信接続させ、前記自動
スイッチ（２８）がオンの自動車速制御開始直後の一定
猶予時間内にあってはエンジン（２０）回転数を所定の
初期モードで制御し、車速も初期の設定速度で走行を行
った後、エンジン（２０）回転数の一定制御やエンジン
（２０）の緊急停止やファジィ推論に基づく車速制御を
行うように構成する。そして、自動車速制御開始直後の
一定猶予時間内で初期モード制御を行い、初期設定した
エンジン（２０）回転数及び車速で自動作業を開始さ
せ、ファジィ推論に基づく自動車速制御をスムーズに開
始させ、自動作業の開始前後でエンジン（２０）の回転
数または車速の差が大きくなる場合でもエンジン（２
０）を適正回転に維持させ 、過負荷によってエンジン
（２０）回転が変更されて収穫作業速度が変化する不具
合をなくし、またエンジン（２０）回転が低下して走行
クローラ（２）駆動力が不足する不具合をなくし、車速
コントローラ（２７）による走行クローラ（２）駆動速
度制御を適正に行わせ、作業者の人為運転操作の簡略化
並びに収穫作業能率の向上などを図る。

【００１１】本実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下図４のフローチャートを参照してこの車速制御
を説明する。

【００１２】今各モジュールである基準値や検出値が初
期化され、各センサ（２９）〜（３３）（３５）（３
６）での検出値が入力され、刈取部（８）や脱穀部
（４）や排藁カッタ部や走行部での異常作業時にあっ
て、緊急信号が出力されるときエンジン（２０）の緊急
停止が行われると共に、正常作業時各センサ（３２）
（３５）（３６）の検出に基づくエンジン（２０）デー
タの受信や車速データのカウントが行われるもので、前
記自動スイッチ（２８）がオンの自動車速制御開始直後
の一定猶予時間内にあってはエンジン（２０）回転数を
所定の初期モードで制御し、車速も初期の設定速度で走
行を行う。

【００１３】そして一定猶予時間経過後にあってはエン
ジン（２０）の入力データから現在の車速に対する増減
速を必要とする目標の車速偏差値（ＶＥ）をファジィ推
論に基づき演算出力させて目標の車速に制御しての走行
を行うものである。

【００１４】次に図５乃至図６を参照して車速偏差値
（ＶＥ）を算出するうえでのファジィ推論制御を説明す
る。

【００１５】図６に示す如き、入力される電子ガバナ
（２５）のラック位置（燃料噴射量）とエンジン回転数
との関係を最大負荷曲線（ＲＭＡＸ）及び無負荷曲線
（ＲＩＤＬ）で表す特性図に基づきラック位置偏差値
（ＲＥ）とその変化率（ＲＤ）及び最大出力偏差値（Ｒ
Ｍ）を算出するもので、定格回転 Ｎ ｒｐｍ、目標の
最大噴射量となるラックの最大目標値がＡ、無負荷時の
噴射量となるラックの無負荷値がＢとなって、負荷率８
０％を設定したときの目標噴射量である目標ラック値
（ＲＡＣＴ）の値Ｃが、８０％＝Ｃ−Ｂ／Ａ−Ｂの関係
式から算出される。つまり実際の出力のデータ（ｒａｃ
ｔ）をＤ、そのときエンジン（２０）の回転数の一定制
御により電子ガバナコントローラである制御回路（３
４）から出力される制限最大噴射量値Ｅとすると、目標
ラック値Ｃ、最大目標値Ａからラック偏差値ＲＥ（＝Ｄ
−Ｃ）、最大目標偏差値ＲＭ（＝Ｅ−Ａ）と一定時間間
の偏差値（ＲＥ）の変化率（ＲＤ）とをファジィ推論の
入力値とさせる。なお、エンジンの回転数の一定制御
（例えば２６２５ｒｐｍ一定制御）を行っているが、ラ
ック位置調節機構（２５ａ）等の制御遅れや段階的な制
御や負荷の急激な変動等により、回転センサ（３５）の
値が同じでも、最大負荷曲線により決定される最大目標
値（例えばＡ）と電子ガバナコントローラから出力され
る制限最大噴射量Ｅは、実際上一致しない。（但し一致
する場合もありうる。）そして図７に示す如く、ＰＢ
（正で大きい）、ＰＳ（正で小さい）、ＺＯ（ゼロ）、
ＮＳ（負で小さい）、ＮＢ（負で大きい）の５つファジ
ィ集合で表されるメンバシップ関数に対応するようにこ
れら値の（ＲＥ）（ＲＤ）（ＲＭ）の正規化が行われて
ファジィ変数（ｒｅ）（ｒｄ）（ｒｍ）に変換される。

【００１６】例えばこれに数値をあてはめ説明すると、
Ｎ＝２６２５ｒｐｍ、目標負荷率を８０％、Ａ＝１８
９、Ｂ＝１０２とするとき、Ｃ＝１７２が算出され、Ｄ
＝１７６、Ｅ＝１８７のとき、ＲＥ＝４、ＲＭ＝−２が
算出されて、電子ガバナ（２５）からの入力データとし
てＲＥ＝４、ＲＤ＝０、ＲＭ＝−２が入力されるとき、
メンバシップ関数に対応するようにｒｅ＝１８、ｒｄ＝
１４、ｒｍ＝１２の入力変数に変換が行われる。

【００１７】変数（ｒｅ）（ｒｄ）（ｒｍ）の値がこれ
ら５つの集合に含まれる度合（グレード）を図７の三角
型のメンバシップ関数の重みとしてそれぞれ求める。

【００１８】例えば、 ｒｅ＝１８の場合 ＮＢ＝０ ＮＳ＝４ ＺＯ＝１１ ＰＳ＝１２ ＰＢ＝５ ｒｄ＝１４の場合 ＮＢ＝１ ＮＳ＝８ ＺＯ＝１５ ＰＳ＝８ ＰＢ＝１ ｒｍ＝１２の場合 ＮＢ＝３ ＮＳ＝１０ ＺＯ＝１３ ＰＳ＝６ ＰＢ＝０

【００１９】各ルールに対してルールの前件部である変
数つまり各メンバシップ値（ｒｅ）（ｒｄ）（ｒｍ）の
適応度を図８などより算出する。

【００２０】例えば、ファジィ制御のｉｆ−ｔｈｅｎ型
式ルールの０で、「もしｒｅがＺＯで、ｒｄがＺＯで、
ｒｍがＮＢならば、目標の車速偏差値ｖｅをＺＯとす
る」と推論すると、ｒｅ＝１８の値がルールの前件部
「ｒｅがＺＯ」に対する適応度は図８より１１、またｒ
ｄ＝１４の値が「ｒｄがＺＯ」に対する適応度は１５、
さらにｒｍ＝１２の値が「ｒｍがＮＢ」に対する適応度
は３となる。

【００２１】各ルールにおいてそれぞれ算出される前件
部の適応度をミニマム合成（各値の中から１番小さな値
をとる）して求める。例示の場合ｍｉｎ（１１、１５、
３）＝３。

【００２２】図９に示す如く、各ルール後件部の出力フ
ァジィを求める。同図はルール０のｖｅ＝ＺＯの場合。

【００２３】図１０に示す如く、各ルールの前件部の適
応度で後件部の出力ファジィ集合の頭をカットする。例
示の場合３でカットする。

【００２４】各ルールにおけるこのような処理が全て終
了すると、図１１に示す如く、 総てのルールに対する
出力ファジィ集合のマキシム合成を行う。

【００２５】合成された出力ファジィ集合より非ファジ
ィ処理でもって重心を求めて、中央値との偏差である出
力ファジィ変数ｖｅを算出する。

【００２６】出力ファジィ変数（ｖｅ）を実際の車速制
御出力である車速偏差値（ＶＥ）に変換する。

【００２７】このようなファジィ推論を車速制御に用い
た場合、容易に多次元の非線型関数が実現できると共
に、非線型関数のパラメータをファジィルールによって
感覚的に設定・変更でき、適応性を拡大させることがで
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上実施例から明らかなように本発明
は、エンジン（２０）の燃料噴射量を制御する電子ガバ
ナ（２５）と、車速を検出する車速センサ（３２）と、
車速を変更する走行変速部材（２６）を設けると共に、
少なくとも電子ガバナ（２５）が制御する燃料噴射量
と、該燃料噴射量の変化率とにより目標車速をファジィ
推論によって演算し、前記目標車速と車速センサ（３
２）の車速検出値とにより走行変速出力をファジィ推論
によって演算し、前記走行変速出力によって走行変速部
材（２６）を自動制御する車速コントローラ（２７）を
設けるコンバインにおいて、車速の自動制御を行う自動
スイッチ（２８）と、刈取部（８）での刈取負荷の一定
以上を検出する刈取負荷センサ（２９）と、脱穀部
（４）での扱胴（５）など脱穀負荷の一定以上を検出す
る脱穀負荷センサ（３０）と、排藁カッタでの切断負荷
の一定以上を検出する排藁切断負荷センサ（３１）と、
車速を検出する車速センサ（３２）と、ＨＳＴ油圧セン
サ（３３）とを、車速コントローラ（２７）に入力接続
させる一方、燃料噴射ポンプの噴射量を調整するガバナ
（２５）を駆動制御するガバナ制御回路（３４）に、前
記エンジン（２０）での回転を検出するエンジン回転セ
ンサ（３５）と、前記ガバナ（２５）での噴射量調整用
ラックの位置を検出するガバナラック位置センサ（３
６）とを入力接続させ、前記車速コントローラ（２７）
と前記ガバナ制御回路（３４）間を通信接続させ、前記
自動スイッチ（２８）がオンの自動車速制御開始直後の
一定猶予時間内にあってはエンジン（２０）回転数を所
定の初期モードで制御し、車速も初期の設定速度で走行
を行った後、エンジン（２０）回転数の一定制御やエン
ジン（２０）の緊急停止やファジィ推論に基づく車速制
御を行うように構成したもので、自動車 速制御開始直後
の一定猶予時間内で初期モード制御を行い、初期設定し
たエンジン（２０）回転数及び車速で自動作業を開始さ
せるから、ファジィ推論に基づく自動車速制御をスムー
ズに開始でき、自動作業の開始前後でエンジン（２０）
の回転数または車速の差が大きくなる場合でもエンジン
（２０）を適正回転に維持でき、過負荷によってエンジ
ン（２０）回転が変更されて収穫作業速度が変化する不
具合を容易になくすことができ、またエンジン（２０）
回転が低下して走行クローラ（２）駆動力が不足する不
具合を容易になくすことができ、車速コントローラ（２
７）による走行クローラ（２）駆動速度制御を適正に行
わせることができ、作業者の人為運転操作の簡略化並び
に収穫作業能率の向上などを容易に図ることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御回路図。

【図２】コンバインの全体側面図。

【図３】エンジン駆動系の部分説明図。

【図４】車速制御のフローチャート。

【図５】ファジィ制御のフローチャート。

【図６】エンジンとラック位置の関係を示す特性図。

【図７】三角型ファジィ変数を表す説明図。

【図８】ファジィ変数の各ルールに対する適応度を表す
説明図。

【図９】出力ファジィ集合の説明図。

【図１０】出力ファジィ集合のカット説明図。

【図１１】出力ファジィ集合のマキシム合成説明図。

【符号の説明】（４） 脱穀部 （５） 扱胴 （８） 刈取部 （２０） エンジン （２５） 電子ガバナ （２６） サーボモータ（走行変速部材） （２７） 車速制御回路（車速コントローラ）（２８） 自動スイッチ （２９） 刈取負荷センサ （３０） 脱穀負荷センサ （３２） 車速センサ（３３） ＨＳＴ油圧センサ （３４） ガバナ制御回路 （３５） エンジン回転センサ （３６） ガバナラック位置センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン（２０）の燃料噴射量を制御す
   る電子ガバナ（２５）と、車速を検出する車速センサ
   （３２）と、車速を変更する走行変速部材（２６）を設
   けると共に、少なくとも電子ガバナ（２５）が制御する
   燃料噴射量と、該燃料噴射量の変化率とにより目標車速
   をファジィ推論によって演算し、前記目標車速と車速セ
   ンサ（３２）の車速検出値とにより走行変速出力をファ
   ジィ推論によって演算し、前記走行変速出力によって走
   行変速部材（２６）を自動制御する車速コントローラ
   （２７）を設けるコンバインにおいて、車速の自動制御
   を行う自動スイッチ（２８）と、刈取部（８）での刈取
   負荷の一定以上を検出する刈取負荷センサ（２９）と、
   脱穀部（４）での扱胴（５）など脱穀負荷の一定以上を
   検出する脱穀負荷センサ（３０）と、排藁カッタでの切
   断負荷の一定以上を検出する排藁切断負荷センサ（３
   １）と、車速を検出する車速センサ（３２）と、ＨＳＴ
   油圧センサ（３３）とを、車速コントローラ（２７）に
   入力接続させる一方、燃料噴射ポンプの噴射量を調整す
   るガバナ（２５）を駆動制御するガバナ制御回路（３
   ４）に、前記エンジン（２０）での回転を検出するエン
   ジン回転センサ（３５）と、前記ガバナ（２５）での噴
   射量調整用ラックの位置を検出するガバナラック位置セ
   ンサ（３６）とを入力接続させ、前記車速コントローラ
   （２７）と前記ガバナ制御回路（３４）間を通信接続さ
   せ、前記自動スイッチ（２８）がオンの自動車速制御開
   始直後の一定猶予時間内にあってはエンジン（２０）回
   転数を所定の初期モードで制御し、車速も初期の設定速
   度で走行を行った後、エンジン（２０）回転数の一定制
   御やエンジン（２０）の緊急停止やファジィ推論に基づ
   く車速制御を行うように構成したことを特徴とするコン
   バイン。