JP5699036B2 - Rice transplanter - Google Patents
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Description
本発明は、主として田植機に関する。詳細には、田植機が備える植付部の昇降制御に関する。 The present invention mainly relates to a rice transplanter. In detail, it is related with the raising / lowering control of the planting part with which a rice transplanter is provided.
田植機においては、苗の植付を適切に行うことができるようにするため、地面の凹凸に追従させて植付部を上下に昇降制御している。この昇降制御の方法としては、地面に対する植付部の高さを検出するセンサを設け、当該センサの出力値に基づいて公知のPID制御等を行う方法が主流である。 In the rice transplanter, the planting part is controlled to move up and down by following the unevenness of the ground so that seedlings can be planted appropriately. As a method of this elevation control, a method of providing a sensor for detecting the height of the planting part with respect to the ground and performing a known PID control or the like based on the output value of the sensor is mainly used.
近年、田植機の植付速度は向上しており、これに伴って車体の走行速度も上昇している。そして車体の走行速度が上昇することにより、植付部を地面に追従させて適切に昇降制御することが困難になりつつある。 In recent years, the planting speed of rice transplanters has improved, and the traveling speed of the vehicle body has increased accordingly. As the traveling speed of the vehicle body increases, it is becoming difficult to control the raising and lowering appropriately by causing the planting part to follow the ground.
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、植付部の昇降制御の追従性を向上させた田植機を提供することにある。 This invention is made in view of the above situation, The main objective is to provide the rice transplanter which improved the followable | trackability of the raising / lowering control of a planting part.
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とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
本発明の観点によれば、以下の構成の田植機が提供される。即ち、この田植機は、植付部と、フロート位置検出部と、制御部と、を備える。前記植付部は、地面に接触可能なフロートを備える。前記フロート位置検出部は、前記フロートの位置を検出する。前記制御部は、前記植付部を昇降制御する。前記制御部は、前記フロートの加速度に抗するように操作指令値を算出して前記昇降制御を行うとともに、前記フロート位置検出部が検出した前記フロートの位置と、前記フロートの位置の目標値と、の差を前記フロート位置検出部の検出値に基づいて修正する。 According to the viewpoint of this invention, the rice transplanter of the following structures is provided. That is, the rice transplanter includes a planting unit, a float position detection unit, and a control unit. The planting part includes a float that can contact the ground. The float position detection unit detects the position of the float. The said control part raises / lowers the said planting part. The control unit calculates an operation command value so as to resist the acceleration of the float and performs the elevation control, and the position of the float detected by the float position detection unit, and a target value of the position of the float Is corrected based on the detection value of the float position detection unit.
このように、フロートの加速度に基づいて昇降制御を行うことにより、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。しかし、応答性を向上させる反面、フロートの位置が目標値から大きく外れてしまうことがある。そこで、フロート位置検出部の検出結果に基づいてフロート位置のズレを補正するように制御を行うことで、植付部を適切に昇降制御することができる。 Thus, by performing the lifting control based on the acceleration of the float, the responsiveness of the lifting control can be improved. However, while improving responsiveness, the position of the float may deviate significantly from the target value. Therefore, by performing control so as to correct the shift of the float position based on the detection result of the float position detection unit, the planting unit can be appropriately controlled to move up and down.
上記の田植機において、前記制御部は、前記フロートの速度を制御量としたPID制御により前記昇降制御を行うことが好ましい。 In the rice transplanter, the controller preferably performs the elevation control by PID control using the float speed as a control amount.
即ち、フロートの速度を制御量としたPID制御において、当該PID制御の微分項は、フロートの加速度に比例した値を示す。このように、フロートの速度を制御量としたPID制御では、フロートの加速度に基づいて昇降制御が行われるので、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。 That is, in the PID control using the float speed as the control amount, the differential term of the PID control shows a value proportional to the acceleration of the float. As described above, in the PID control using the float speed as the control amount, the elevation control is performed based on the acceleration of the float, so that the responsiveness of the elevation control can be improved.
前記の田植機においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記フロートは、揺動支軸を中心として揺動可能に構成される。前記フロート位置検出部は、前記フロートの前記揺動支軸まわりの角度を検出するように構成される。前記制御部は、前記フロートの角度に基づいて前記昇降制御を行う。そして前記フロートは、前記揺動支軸よりも機体後側に向けて伸びる延長部を有する。 The rice transplanter preferably has the following configuration. That is, the float, Ru is swingably configured around a rocking shaft. The float position detection unit is configured to detect an angle of the float around the swing support shaft. Prior Symbol controller performs the lift control based on the angle of the float. The float has an extension portion extending toward the rear side of the machine body from the swing support shaft.
このように、フロートの後端を揺動支軸よりも後にのばすことにより、フロートの余計な揺動を抑制することができる。これにより、フロート位置検出部が検出するフロートの角度が安定するので、当該フロートの角度に基づいて植付部を昇降制御する際のハンチングを抑制することができる。 In this way, by extending the rear end of the float behind the swing support shaft, it is possible to suppress excessive swing of the float. Thereby, since the angle of the float which a float position detection part detects is stabilized, hunting at the time of raising / lowering a planting part based on the angle of the said float can be suppressed.
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、走行車速を検出する車速検出部と、操向操作具の操作量を検出する操向操作検出部と、を備える。前記制御部は、前記操向操作検出部の出力値に基づいて、車体の旋回を検出する。そして旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、制御部は、前記植付部の上昇速度を低下させる。 The rice transplanter is preferably configured as follows. That is, the rice transplanter includes a vehicle speed detection unit that detects a traveling vehicle speed and a steering operation detection unit that detects an operation amount of the steering operation tool. The control unit detects turning of the vehicle body based on an output value of the steering operation detection unit. Then, when the vehicle speed after turning is slower than before turning, the control unit decreases the ascent speed of the planting unit.
即ち、旋回の前後の車速変化により、土壌条件等の変化を推測できるので、当該車速変化に基づいて制御上の変更を行うことにより、自動的に最適な条件で昇降制御を行うことができる。 That is, since changes in soil conditions and the like can be estimated from changes in the vehicle speed before and after turning, raising and lowering control can be performed automatically under optimum conditions by making control changes based on the changes in vehicle speed.
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、前記植付部のローリング角(左右の傾き)に関する情報を検出するローリング角情報検出部を有する。前記制御部は、前記植付部のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを前記ローリング角情報検出部の検出結果に基づいて検出した場合は、前記植付部の上昇速度を低下させる。 The rice transplanter is preferably configured as follows. That is, this rice transplanter has a rolling angle information detection unit that detects information related to the rolling angle (left-right inclination) of the planting unit. When the control unit detects that the rolling behavior of the planting unit exceeds a predetermined allowable range based on the detection result of the rolling angle information detection unit, the control unit decreases the ascent rate of the planting unit. .
即ち、機体が急激なローリング挙動を示している状態では、浮苗になる可能性が高いので、植付部の上昇速度を低下させて、当該植付部が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。 In other words, when the aircraft shows a rapid rolling behavior, there is a high possibility that it will become a floating seedling. Therefore, by lowering the ascent rate of the planting part and making it difficult for the planting part to leave the field, Reduce seedlings.
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、前記植付部のローリング角の変化速度を検出する角速度センサを有する。前記制御部は、前記角速度センサの出力変動が所定値以上の場合は、前記植付部の上昇速度を低下させる。 The rice transplanter is preferably configured as follows. That is, this rice transplanter has an angular velocity sensor that detects a changing speed of the rolling angle of the planting part. When the output fluctuation of the angular velocity sensor is greater than or equal to a predetermined value, the control unit decreases the ascent rate of the planting unit.
即ち、機体の左右傾き変動の周波数が大きい状態(左右に傾く速度の変動が大きい状態)では、圃場の凹凸が激しい状態であるため、浮苗になる可能性が高い。そこでこのような場合には、植付部の上昇速度を低下させて、当該植付部が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。 That is, in a state where the frequency of the left-right tilt fluctuation of the aircraft is large (a state where the fluctuation of the tilting speed to the left and right is large), since the unevenness of the field is intense, there is a high possibility of becoming a floating seedling. Therefore, in such a case, floating seedlings are reduced by reducing the ascending speed of the planting part and making the planting part difficult to leave the field.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る乗用型の田植機1の側面図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a riding
田植機1は、車体2と、当該車体2の後方に配置された植付部3と、から構成されている。
The
車体2は、左右一対の前輪4と、左右一対の後輪5を備えている。また、車体2は、その前後方向で前輪4と後輪5の間に運転座席6を備えている。運転座席6の近傍には、車体2の操向操作を行うためのステアリングハンドル7、車体2の走行速度を調節するための変速ペダル8、その他各種の操作具が配置されている。
The
また、車体2は、図略の制御部を備えている。制御部は例えばマイクロコントローラからなり、田植機1の各部に備えられたセンサ等の信号に基づいて、田植機1の各構成を制御するように構成されている。
The
また、車体2において、運転座席6の下方にはエンジン10が、当該エンジン10の前方にはミッションケース11が、それぞれ配置されている。一方、車体2の後方には、植付部3を取り付けるための昇降リンク機構12、エンジン10の駆動力を植付部3に出力するためのPTO軸13、植付部3を昇降駆動するための昇降シリンダ14等が配置される。
In the
前記植付部3は、植付センターケース15と、複数の植付ベベルケース24と、苗載台17と、複数のフロート16と、を備えている。
The planting unit 3 includes a
植付センターケース15内には図略の駆動軸が配設されており、当該駆動軸には前記PTO軸13からの駆動力が入力されている。各植付ベベルケース24は車体前後方向に沿って配置されており、かつ車体左右方向に並んで配置されている。各植付ベベルケース24内には、図略の駆動軸が配設されており、植付センターケース15からの駆動力が入力されている。
A drive shaft (not shown) is disposed in the
各植付ベベルケース24の左右には、それぞれ植付ユニット20が取り付けられている。各植付ユニット20は、回転ケース21に2つの植付爪22を備えるロータリ式植付装置として構成されている。植付ベベルケース24に入力された駆動力は、回転ケース21を回転駆動する。
The
ロータリ式植付装置の構成は公知であるので詳細な説明は省略するが、回転ケース21を回転駆動することにより、植付爪22の先端部が図2に示すようなループ状の軌跡を描きながら上下に駆動されるように構成されている。植付爪22の先端部は、上から下に向かって動くときに、後述の苗載台17に載せられた苗マット25の下端から1株分の苗26を掻き取り、当該苗26の根元を保持したまま下方に動いて地面に植え込むように構成されている。
The configuration of the rotary planting device is well known and will not be described in detail. However, by rotating the rotary case 21, the tip of the
苗載台17は、前記植付ベベルケース24の上方に配置されている。この苗載台17は、図略のガイドレール上を車体左右方向に往復摺動可能に支持されている。そして、植付部3は、苗マットの左右幅の範囲内で苗載台17を左右に往復駆動する図略の横送り機構を備えている。これにより、苗載台17に載せた苗マットを、植付ユニット20に対して左右に相対運動させることができる。また、苗載台17は、苗マットを、下方に向かって(即ち、植付ユニット20側に向かって)間欠的に送る苗送りベルト(縦送り機構)を備えている。以上の構成で、横送り機構と縦送り機構とを適切に連動させることにより、各植付ユニット20に対して苗を順次供給し、連続的に植付けを行うことができる。
The
植付センターケース15には、前記昇降リンク機構12が連結されている。この昇降リンク機構12は、トップリンク18、ロワーリンク19等からなる平行リンク構造から構成されており、ロワーリンク19に連結された昇降シリンダ14を駆動することにより、植付センターケース15を上下に昇降駆動可能に構成されている(これにより、植付部3全体を上下に昇降することができる)。昇降シリンダ14の駆動は、制御部によって制御される。
The
前記フロート16は、各植付ベベルケース24の下方に設けられる。このフロート16は、その下面が地面に接触することができるように配置されている。これにより、地面をならして、植え付けをきれいに行うことができる。
The
図2に示すように、フロート16は、揺動支軸32を中心に回動可能に構成されている。また、フロート16は、揺動支軸32よりも前方の位置において、押圧部材33によって下向きに付勢されている。即ち、フロート16の前端部分が、地面に対して押し付けられるように力が加えられている。
As shown in FIG. 2, the
複数のフロート16のうち少なくとも何れか一つには、当該フロート16の揺動角(フロートの位置)を検出するフロートセンサ(フロート位置検出部)34が設けられている。このフロートセンサ34は、例えばポテンショメータとして構成されている。フロートセンサ34の検出値は、制御部に出力される。なお、以下の説明では、フロートセンサ34が検出するフロート16の揺動角のことを、単にフロート角と呼ぶ場合がある。
At least one of the plurality of
従来の田植機においては、フロートセンサが検出したフロート角を、当該フロート角の目標値(目標角度)に近づけるように、植付部の昇降制御を行っていた。即ち、目標角度に比べてフロートが前下がりになっている場合、地面に対して植付部3が高過ぎるということであるから、制御部は、植付部を下降させる。一方、目標角度に比べてフロートが前上がりになっている場合には、地面に対して植付部3が低過ぎるということであるから、制御部は、植付部を上昇させる。なお、この制御は特許文献1等に記載されているように公知であり、例えばフロート角を制御量としたPID制御によって実現することができる。
In the conventional rice transplanter, the raising / lowering control of the planting part is performed so that the float angle detected by the float sensor approaches the target value (target angle) of the float angle. That is, when the float is lowered forward compared to the target angle, the planting unit 3 is too high with respect to the ground, and therefore the control unit lowers the planting unit. On the other hand, when the float is rising forward compared to the target angle, it means that the planting unit 3 is too low with respect to the ground, and therefore the control unit raises the planting unit. Note that this control is known as described in
周知のように、このPID制御というのは、比例項と、微分項と、積分項と、に基づいて操作指令値を算出するものである。ところでPID制御において、制御量の突発的な変動が発生した場合には、微分項が敏感に反応する。即ち、制御量が突発的に変化したき、その微分値(制御量の速度)が大きくなるので、微分項の作用が大きくなって、当該突発的な変化に抗する作用を発揮することができる。このように、PID制御においては、制御量の突発的な変動に対処するのは主に微分項の作用である。 As is well known, this PID control is to calculate an operation command value based on a proportional term, a differential term, and an integral term. By the way, in PID control, when a sudden change in the control amount occurs, the differential term reacts sensitively. That is, when the control amount changes suddenly and its differential value (control amount speed) increases, the action of the differential term increases, and the action against the sudden change can be exhibited. . Thus, in the PID control, it is mainly the action of the differential term that copes with sudden fluctuations in the controlled variable.
フロート角を制御量としてPID制御を行う田植機の場合、当該PID制御における微分項は、制御量であるフロート角の微分値(フロート角速度)に比例した値を示すことになる。従って、PID制御によって植付部を昇降制御していた従来の田植機においては、フロート角速度に基づいた制御によって、フロート角の突発的な変動に対処していたと言うことができる。 In the case of a rice transplanter that performs PID control using the float angle as the control amount, the differential term in the PID control indicates a value proportional to the differential value (float angular velocity) of the float angle that is the control amount. Therefore, it can be said that in the conventional rice transplanter in which the planting part is controlled to be moved up and down by PID control, sudden fluctuations in the float angle are dealt with by the control based on the float angular velocity.
しかし、近年は田植機の植付速度が向上し、車体の走行速度が早くなっているので、これに伴いフロート角が激しく変動するようになっている。このため、従来のPID制御では、植付部3の昇降制御に追従遅れの懸念がある。 However, in recent years, the planting speed of the rice transplanter has been improved, and the traveling speed of the vehicle body has been increased, and accordingly, the float angle has fluctuated drastically. For this reason, in the conventional PID control, there is a concern of follow-up delay in the lifting control of the planting unit 3.
そこで本実施形態の田植機1において、制御部は、フロート角の加速度(フロート角加速度)に基づいて、植付部3の昇降制御を行うように構成されている。
Therefore, in the
即ち、フロート角速度をもう一段階微分したフロート角加速度(フロート角の二階微分値)に基づいて植付部3の昇降制御を行うことにより、一階微分値(フロート角速度)を利用していた従来の制御に比べて応答性を向上させ、従来よりも一層敏感な昇降制御が可能になる。従って、フロート角が激しく変動する状況においても、追従遅れを防止して植付部3を適切に昇降制御することができる。 That is, the first-order differential value (float angular velocity) has been used by controlling the raising and lowering of the planting unit 3 based on the float angular acceleration (second-order differential value of the float angle) obtained by differentiating the float angular velocity by one step. As compared with the above control, the responsiveness is improved, and the elevation control more sensitive than the conventional control becomes possible. Therefore, even in a situation where the float angle fluctuates violently, the follow-up delay can be prevented and the planting unit 3 can be appropriately controlled to rise and fall.
次に、フロート角加速度に基づいた昇降制御について、より具体的に説明する。 Next, the elevation control based on the float angular acceleration will be described more specifically.
本実施形態の田植機1において、制御部は、フロート角速度(フロート角の微分値)を制御量としたPID制御を行うように構成されている。なお、植付部3の昇降制御の目的は、当該植付部3の地面に対する高さを一定に保つことにあるから、フロート16の角度を一定に保つ制御となる。従って、フロート角速度を制御量としてPID制御を行う場合、通常は、フロート角速度の目標値をゼロとする。
In the
このようにフロート角速度を制御量とするPID制御の場合、その微分項は、フロート角速度の微分値(即ちフロート角加速度)に比例した値を示すことになる。このように、フロート角速度を制御量としたPID制御を行うことにより、フロート角加速度に基づいた昇降制御を行うことができる。従って、フロート角の変化に対して敏感に反応することが可能になり、植付部昇降制御の応答性を向上させることができる。 As described above, in the case of PID control using the float angular velocity as the control amount, the differential term indicates a value proportional to the differential value of the float angular velocity (that is, the float angular acceleration). As described above, by performing PID control using the float angular velocity as the control amount, it is possible to perform the elevation control based on the float angular acceleration. Therefore, it becomes possible to respond sensitively to changes in the float angle, and the responsiveness of the planting part elevation control can be improved.
しかし一方で、フロート角速度を制御量としたPID制御のみでは、フロート角が目標角度からズレ易くなる。そこで制御部は、フロートセンサ34によって検出したフロート角と、目標角度(フロート角の目標値)と、の差(ズレ)に基づいて、当該ズレを修正するように制御を行う。例えば、フロートセンサ34が検出したフロート角が、目標角度に対して前下がりになっている場合には、植付部3を下降させるように修正する。一方、フロートセンサ34が検出したフロート角が、目標角度に対して前上がりになっている場合には、植付部3を上昇させるように修正する。
On the other hand, however, the float angle is likely to deviate from the target angle only by PID control using the float angular velocity as the control amount. Therefore, the control unit performs control so as to correct the deviation based on the difference (deviation) between the float angle detected by the
以上のように、フロート角の2階微分値に基づいて植付部3を昇降制御することにより、応答性を向上させることが可能であり、更にフロート角の検出値と目標値との差(ズレ)を修正することにより、当該フロート角が目標角度から大きくズレてしまう(上記ズレが大きくなってしまう)ことを防止できる。 As described above, the responsiveness can be improved by raising and lowering the planting unit 3 based on the second-order differential value of the float angle, and the difference between the detected value of the float angle and the target value ( By correcting the shift, it is possible to prevent the float angle from being greatly shifted from the target angle (the shift is increased).
なお、上記のように昇降制御の応答性を向上させると、植付部3の昇降速度が増加するので、かえってハンチングが発生し易くなるという別の問題が発生し得る。 In addition, since the raising / lowering speed of the planting part 3 will increase if the responsiveness of raising / lowering control is improved as mentioned above, another problem that it becomes easy to generate | occur | produce hunting on the contrary may generate | occur | produce.
そこで本実施形態の田植機1においては、図2に示すように、フロート16は、揺動支軸32よりも後に延伸された延長部16aを有している。これにより、フロート16が前上がりとなるモーメントが抑制される。従って、フロート16自体の揺動が安定するので、フロートセンサ34が検出するフロート角も安定し、ハンチングにつながる挙動を抑制することができる。
Therefore, in the
ところで、フロート16の最適な目標角度は、圃場の状態(土の硬さなど)によって異なる。従って、苗の植付けを適切に行うためには、圃場状態の変化に応じてフロート16の目標角度を変更することが好適である。しかし、従来の田植機において、目標角度等はオペレータが経験と勘によって手動で設定していたので、必ずしも土壌条件に応じて最適な植付結果が得られるとは限らなかった。また圃場の状態が異なれば、PID制御に用いる制御ゲインの最適値も変わってくる。
By the way, the optimum target angle of the
そこで、本実施形態の田植機は、各種センサ等に基づいて、フロートの目標角度や制御ゲインを自動的に調整するように構成されている。以下、具体的に説明する。 Therefore, the rice transplanter of the present embodiment is configured to automatically adjust the float target angle and control gain based on various sensors and the like. This will be specifically described below.
本実施形態において、制御部は、旋回前後の車速に応じて土壌状態を推測し、これにより圃場状態を推測してフロート目標角及び制御ゲインを調整するように構成されている。 In the present embodiment, the control unit is configured to estimate the soil state according to the vehicle speed before and after the turn, thereby estimating the field state and adjusting the float target angle and the control gain.
即ち、車体が旋回操作された際に、旋回前後の車速が同程度であれば、当該旋回の前後で土壌の状態は変化しておらず、安定して植え付けを行うことができていると判断できる。また、旋回後に車速が上昇していれば、旋回前よりも土壌状態が良好であり安定して植え付けを行うことができていると判断できる。一方で、旋回後に平均車速が遅くなっている場合、旋回前に比べて土壌状態が悪化(水深が深い、田面や耕盤の乱れが大きい)しており、注意を要する状況であると判断できる。このように、旋回前後の車速変化を見ることにより、土壌の状態を推測することができる。 That is, when the vehicle body is turned, if the vehicle speeds before and after the turn are approximately the same, it is determined that the soil condition has not changed before and after the turn, and the planting can be performed stably. it can. Further, if the vehicle speed is increased after the turn, it can be determined that the soil condition is better than before the turn and the planting can be stably performed. On the other hand, if the average vehicle speed is slower after the turn, the soil condition is worse than before the turn (the water depth is deeper, the surface of the field and the cultivator is more disturbed), and it can be determined that the situation requires attention. . Thus, the state of the soil can be estimated by looking at the change in the vehicle speed before and after the turn.
そこで、実施形態の田植機1は、田植機の車速を検出する車速センサと、ステアリングハンドル7の切れ角を検出する切れ角センサと、を有している。車速センサと切れ角センサの検出信号は、制御部に入力される。これにより制御部は、現在の車速と、車体旋回の開始/終了のタイミングと、を取得することができる。
Therefore, the
制御部は、車体の旋回操作が行われたことを検出すると、旋回開始前の平均車速と、旋回終了後の平均車速と、を演算によって比較するように構成されている。旋回後の平均車速が、旋回前の平均車速の同程度以上であった場合、制御部は、安定して植え付けを行うことができている判断して、制御上の変更(制御ゲインの変更やフロート16の目標角度の変更など)を行わない。
When detecting that the turning operation of the vehicle body has been performed, the control unit is configured to compare the average vehicle speed before the start of turning and the average vehicle speed after the end of turning by calculation. When the average vehicle speed after the turn is equal to or higher than the average vehicle speed before the turn, the control unit determines that the planting can be stably performed, and makes a control change (control gain change or The target angle of the
一方、旋回後に平均車速が遅くなっている場合、旋回前に比べて土壌状態が悪化(水深が深い、田面や耕盤の乱れが大きい)しており、注意を要する状況であると判断できる。水深が深い場合は、苗の植付けが浅くなるために浮苗が発生し易い。また田面や耕盤の乱れが大きい場合は、フロート16が激しく揺動するために植付部3が不必要に上下に昇降され易く、これにより浮苗などの不具合も発生し易い。従ってこのような場合には、制御上の変更を行って浮苗を防止することが好ましい。
On the other hand, when the average vehicle speed is slow after the turn, the soil condition is worse than before the turn (the water depth is deep, the field surface and the turf are more disturbed), and it can be determined that the situation requires attention. When the water depth is deep, floating seedlings are likely to occur because the seedlings become shallow. In addition, when the disturbance of the rice field or the cultivator is large, the planting part 3 is easily lifted up and down unnecessarily because the
そこで制御部は、旋回後の平均車速が旋回前の平均車速未満であった場合、昇降制御の制御ゲインを減少させるとともに、フロート目標角を前上がり(深植え傾向)に変更する。即ち、制御ゲインを減少させることにより、昇降制御が鈍感側にシフトするので、植付部3の上昇速度が低下する。これにより、植付部3の不要な昇降運動を抑えることができる。更に、フロートの目標角を前上がりとして苗を深植え傾向とすることで、植付部3が地面から離れにくくなり、当該植付部3の上昇速度が低下する。このように、植付部3の上昇速度を低下させることにより、植付部3が地面から離れにくくなるので、浮苗を防止することができる。 Therefore, when the average vehicle speed after the turn is less than the average vehicle speed before the turn, the control unit decreases the control gain of the lift control and changes the float target angle to the front (deep planting tendency). That is, by decreasing the control gain, the lifting control is shifted to the insensitive side, so that the ascending speed of the planting unit 3 is decreased. Thereby, the unnecessary raising / lowering motion of the planting part 3 can be suppressed. Furthermore, the planting part 3 becomes difficult to leave | separate from the ground by making the target angle | corner of a float into a front, and making a seedling deep-planting tendency, and the raising speed of the said planting part 3 falls. Thus, since the planting part 3 becomes difficult to leave | separate from the ground by reducing the raising speed of the planting part 3, a floating seedling can be prevented.
次に、ローリング角情報に基づく昇降制御の調整について説明する。 Next, adjustment of elevation control based on rolling angle information will be described.
本実施形態の田植機1は、植付部3のローリング(左右の傾き)挙動に応じて、植付部3の上昇速度を調整するように構成されている。即ち、植付部3が激しいローリング挙動を示している場合は、浮苗などの植付けトラブルが発生し易くなる。従ってこのような場合には、浮苗の発生を防止するように制御上の変更を行うことが好ましい。
The
本実施形態の田植機1は、植付部3のローリング挙動を検出するために、傾斜センサと、角速度センサとを備えている。傾斜センサは、植付部3のローリング(左右の傾き)角を検出するように構成されている。また、角速度センサは、植付部3が左右に傾く速度(ローリング角速度)を検出するように構成されている。傾斜センサ及び角速度センサの検出値は、制御部に出力される。
The
傾斜センサが検出したローリング角の絶対値が大きい場合(即ち、植付部3が左右に大きく傾いている場合)、浮苗が発生する可能性が高い。そこで制御部は、傾斜センサが検出したローリング角が所定の許容範囲を超えている場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部3の上昇速度が低下するので、植付部3が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。 When the absolute value of the rolling angle detected by the inclination sensor is large (that is, when the planting part 3 is greatly inclined to the left and right), there is a high possibility that floating seedlings are generated. Therefore, when the rolling angle detected by the tilt sensor exceeds a predetermined allowable range, the control unit decreases the control gain and shifts the sensitivity of the lift control to the insensitive side. Thereby, since the raising speed of the planting part 3 falls, the planting part 3 becomes difficult to leave | separate from the ground, and it can prevent a floating seedling.
また、角速度センサが検出したローリング角速度の絶対値が大きい場合(即ち、植付部3が左右に傾く速度が速い場合)、植付部3の昇降制御が追いつかなくなるので、浮苗になる可能性が高い。そこで制御部は、角速度センサが検出したローリング角速度が所定の許容範囲を超えている場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部3の上昇速度が低下するので、植付部3が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。 Further, when the absolute value of the rolling angular velocity detected by the angular velocity sensor is large (that is, when the planting unit 3 tilts to the left and right is fast), the raising / lowering control of the planting unit 3 cannot catch up, so that it may become a floating seedling. Is expensive. Therefore, when the rolling angular velocity detected by the angular velocity sensor exceeds a predetermined allowable range, the control unit decreases the control gain and shifts the sensitivity of the elevation control to the insensitive side. Thereby, since the raising speed of the planting part 3 falls, the planting part 3 becomes difficult to leave | separate from the ground, and it can prevent a floating seedling.
また、圃場の耕作盤の凹凸が激しい状態では、浮苗になる可能性が高い。耕盤の凹凸が激しい場合は、機体の左右傾きの変動周期が速くなり、この結果、角速度センサが出力するローリング角速度の変動が大きくなる。そこで制御部は、角速度センサが出力したローリング角速度の変動が所定の許容範囲を超えて大きい場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部3上昇速度が低下するので、植付部3が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。 Moreover, in the state where the unevenness of the cultivating board in the field is severe, there is a high possibility of becoming a floating seedling. When the unevenness of the cultivator is severe, the fluctuation cycle of the horizontal tilt of the machine body becomes fast, and as a result, the fluctuation of the rolling angular velocity output from the angular velocity sensor becomes large. Therefore, when the fluctuation of the rolling angular velocity output from the angular velocity sensor is large beyond a predetermined allowable range, the control unit decreases the control gain and shifts the elevation control sensitivity to the insensitive side. Thereby, since the planting part 3 raising speed falls, the planting part 3 becomes difficult to leave | separate from the ground, and it can prevent a floating seedling.
以上のように、ローリング角、ロリーング角速度、及びローリング角速度の変動(以上をまとめてローリング角情報と呼ぶ)が許容範囲を超えている場合(即ち、植付部3のローリング挙動が許容範囲を超えている場合)には、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせることにより、浮苗を防止することができる。なお、傾斜センサ及び角速度センサは、上記ローリング角情報を取得することができるので、ローリング角情報検出部であると言うことができる。 As described above, when the rolling angle, the rolling angular velocity, and the fluctuation of the rolling angular velocity (collectively referred to as rolling angle information) exceed the allowable range (that is, the rolling behavior of the planting part 3 exceeds the allowable range) ), The floating seedling can be prevented by shifting the sensitivity of the lifting control to the insensitive side. In addition, since the inclination sensor and the angular velocity sensor can acquire the rolling angle information, it can be said that they are rolling angle information detection units.
次に、本実施形態の制御部による植付部3の昇降制御の流れを、図3を参照して説明する。 Next, the flow of the raising / lowering control of the planting part 3 by the control part of this embodiment is demonstrated with reference to FIG.
制御部は、植付部3の昇降制御処理を開始すると、まずフロートセンサ34が検出するフロート角を取得する(ステップS101)。次に制御部は、取得したフロート角を時間微分して、フロート角の変化速度(フロート角速度)を求める(ステップS102)。
A control part will acquire the float angle which the
そして制御部は、フロート角速度を制御量としたPID制御により、植付部3を昇降させる(ステップS103)。前述のように、フロート角速度を制御量としたPID制御を行うことで、フロート角の変化に対して敏感に反応することが可能になり、植付部昇降制御の応答性を向上させることができる。 And a control part raises / lowers the planting part 3 by PID control which made the float angular velocity the control amount (step S103). As described above, by performing PID control using the float angular velocity as the control amount, it becomes possible to respond sensitively to changes in the float angle, and the responsiveness of the planting part elevation control can be improved. .
一方で前述のように、フロート角速度を制御量としたPID制御では、フロート角の検出値と目標値との差(ズレ)が大きくなることがあるので、この差を小さくするように修正する(ステップS104)。 On the other hand, as described above, in the PID control using the float angular velocity as the control amount, the difference (deviation) between the detected value of the float angle and the target value may become large, so correction is made so as to reduce this difference ( Step S104).
続いて制御部は、傾斜センサ、角速度センサの出力に基づいて、ローリング角情報(ローリング角、ロリーング角速度、及びローリング角速度の変動)が所定の許容範囲を超えているか否かを判定する(ステップS105)。そして、ローリング角情報のうち何れか1つ又は複数が許容範囲を超えていた場合、制御部は、制御ゲイン減少させて、制御を鈍感側にシフトする(ステップS106)。これにより、植付部3の上昇速度を低下させて、植付部3を地面から離れにくくすることができるので、車体の傾き等が大きい場合の浮苗を防止することができる。 Subsequently, the control unit determines whether the rolling angle information (rolling angle, rolling angular velocity, and fluctuation of the rolling angular velocity) exceeds a predetermined allowable range based on the outputs of the tilt sensor and the angular velocity sensor (step S105). ). If any one or more of the rolling angle information exceeds the allowable range, the control unit decreases the control gain and shifts the control to the insensitive side (step S106). Thereby, since the raising speed of the planting part 3 can be reduced and the planting part 3 can be made difficult to separate from the ground, floating seedlings when the inclination of the vehicle body is large can be prevented.
次に制御部は、ステアリングハンドル7の切れ角を検出する切れ角センサを参照して、車体が旋回終了したか否かを判定する。車体が旋回の途中である場合や、そもそも車体が旋回していない場合(直進している場合)は、ステップS110に進む。
Next, the control unit refers to a turning angle sensor that detects the turning angle of the
一方、車体が旋回終了したことを検出した場合に、制御部は、当該旋回の前後で平均車速が減少したか否かを判定する(ステップS108)。旋回前後で平均車速が減少している場合には、土壌状態が悪くなっていると推定できるので、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせるとともに、フロート目標角を前上がり(深植え傾向)に変更(ステップS109)する。これにより、植付部3の上昇速度が低下し、植付部3が地面から離れにくくなるので、浮苗を防止できる。 On the other hand, when it is detected that the vehicle body has finished turning, the control unit determines whether or not the average vehicle speed has decreased before and after the turn (step S108). If the average vehicle speed decreases before and after the turn, it can be estimated that the soil condition has deteriorated.Therefore, the control gain is decreased, the sensitivity of the lift control is shifted to the insensitive side, and the float target angle is set to the front. It changes (step S109) to rise (deep planting tendency). Thereby, since the raising speed of the planting part 3 falls and the planting part 3 becomes difficult to leave | separate from the ground, a floating seedling can be prevented.
ステップS110では、制御部は、植付作業が継続されているか否かを判定する。植付作業が継続している場合には、ステップS101に戻って、植付部3の昇降制御を継続する。一方、植付作業が終了している場合には、植付部3の昇降制御を継続する必要はないので、フローを終了する。 In step S110, the control unit determines whether or not the planting work is continued. When the planting work is continued, the process returns to step S101 and the lifting control of the planting unit 3 is continued. On the other hand, when the planting work has been completed, it is not necessary to continue the lifting control of the planting unit 3, and thus the flow is terminated.
以上で説明したように、本実施形態の田植機1は、植付部3と、フロートセンサ34と、制御部と、を備えている。植付部3は、地面に接触可能なフロート16を備える。フロートセンサ34は、フロート16の揺動角を検出する。制御部は、植付部3を昇降制御する。また制御部は、フロート角加速度に基づいて前記昇降制御を行うとともに、フロートセンサ34が検出したフロート角と、前記フロート角の目標値と、の差をフロートセンサ34の検出値に基づいて修正する。
As described above, the
このように、フロート角加速度に基づいて昇降制御を行うことにより、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。しかし、応答性を向上させる反面、フロート16の位置が目標値から大きく外れてしまうことがある。そこで、フロートセンサ34の検出結果に基づいてフロート角のズレを補正するように制御を行うことで、植付部3を適切に昇降制御することができる。
Thus, by performing the lifting control based on the float angular acceleration, the responsiveness of the lifting control can be improved. However, while improving responsiveness, the position of the
また本実施形態の田植機1において、制御部は、フロート角速度を制御量としたPID制御により前記昇降制御を行っている。
Moreover, in the
即ち、フロート角速度を制御量としたPID制御において、当該PID制御の微分項は、フロート角加速度に比例した値を示す。このように、フロート角速度を制御量としたPID制御では、フロート角加速度に基づいて昇降制御が行われるので、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。 That is, in the PID control using the float angular velocity as the control amount, the differential term of the PID control shows a value proportional to the float angular acceleration. As described above, in the PID control using the float angular velocity as the control amount, the lift control is performed based on the float angular acceleration, so that the responsiveness of the lift control can be improved.
また本実施形態の田植機1は、以下のように構成されている。即ち、フロート16は、揺動支軸32を中心として揺動可能に構成される。フロートセンサ34は、フロート16の揺動支軸32まわりの角度を検出するように構成される。そしてフロート16は、揺動支軸32よりも機体後側に向けて伸びる延長部16aを有する。
Moreover, the
このように、フロート16の後端を揺動支軸32よりも後にのばすことにより、フロート16の余計な揺動を抑制することができる。これにより、フロートセンサ34が検出するフロート16の揺動角が安定するので、当該揺動角に基づいて植付部3を昇降制御する際のハンチングを防止することができる。
In this manner, by extending the rear end of the
また本実施形態の田植機1は、走行車速を検出する車速センサと、ステアリングハンドル7の操作量を検出する切れ角センサと、を備える。制御部は、切れ角センサの出力値に基づいて、車体の旋回を検出する。そして旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、制御部は、植付部3の上昇速度を低下させる。
Moreover, the
即ち、旋回の前後の車速変化により、土壌条件等の変化を推測できるので、当該車速変化に基づいて制御上の変更を行うことにより、自動的に最適な条件で昇降制御を行うことができる。 That is, since changes in soil conditions and the like can be estimated from changes in the vehicle speed before and after turning, raising and lowering control can be performed automatically under optimum conditions by making control changes based on the changes in vehicle speed.
また本実施形態の田植機1は、植付部3のローリング角情報を検出する傾斜センサ及び角速度センサを有する。制御部は、植付部3のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを、傾斜センサ又は角速度センサの検出結果に基づいて検出した場合には、植付部3の上昇速度を低下させる。
Moreover, the
即ち、機体が急激なローリング挙動を示している状態では、浮苗になる可能性が高いので、植付部3の上昇速度を低下させて、当該植付部3が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。 That is, in the state where the aircraft shows a rapid rolling behavior, there is a high possibility of becoming a floating seedling, so by lowering the ascent rate of the planting unit 3 and making the planting unit 3 difficult to leave the field , Reduce floating seedlings.
また本実施形態の田植機は、以下のように構成されている。即ち、制御部は、角速度センサが検出したローリング角の変化速度の変動が所定値以上の場合は、植付部3の上昇速度を低下させる。 Moreover, the rice transplanter of this embodiment is comprised as follows. That is, the control unit decreases the ascending speed of the planting unit 3 when the variation in the rolling angle change rate detected by the angular velocity sensor is equal to or greater than a predetermined value.
即ち、機体の左右傾きの変動の周波数が大きい状態(左右に傾く速度の変動が大きい状態)では、圃場の凹凸が激しい状態であるため、浮苗になる可能性が高い。そこでこのような場合には、植付部3の上昇速度を低下させて、当該植付部3が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。 In other words, in a state where the frequency of fluctuation of the horizontal tilt of the machine body is large (a state where the fluctuation of the tilting speed to the left and right is large), since the unevenness of the field is intense, there is a high possibility of becoming a floating seedling. Therefore, in such a case, the raising speed of the planting unit 3 is reduced to make it difficult for the planting unit 3 to leave the field, thereby reducing floating seedlings.
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.
フロートの位置の微分値(フロート角の変化速度)の取得方法は、制御部において時間微分を行う方法に限らない。例えば、フロートの揺動角速度を検出するための角速度センサを設け、当該角速度センサによって、フロートの位置の微分値を直接検出する構成であっても良い。 The method for obtaining the float position differential value (float angle change rate) is not limited to the method of performing time differentiation in the control unit. For example, an angular velocity sensor for detecting the rocking angular velocity of the float may be provided, and the differential value of the float position may be directly detected by the angular velocity sensor.
フロート位置検出部はポテンショメータに限らず、フロートの位置を検出することができるセンサであれば適宜の手段を用いることができる。 The float position detector is not limited to a potentiometer, and any appropriate means can be used as long as it is a sensor that can detect the position of the float.
上記実施形態において、植付爪はロータリ式であるとして説明したが、クランク式の植付爪であっても良い。 In the said embodiment, although the planting nail was demonstrated as a rotary type, a crank type planting claw may be sufficient.
旋回前後の車速度を参照して圃場状態を推測する構成について説明したが、車速の情報に加えて、変速ペダル8の操作量の情報を参照することにより、より高精度に圃場状態を推測することができる。
Although the configuration for estimating the field condition with reference to the vehicle speed before and after the turn has been described, the field condition is estimated with higher accuracy by referring to the operation amount information of the
植付部の上昇速度を低下させる方法としては、制御ゲインを減少させる方法に限らない。例えば、上昇のゲインを減少させても良いし、フロートの目標角度を前上がりに変更しても良い。これにより、植付部3が地面から離れにくくなり、上昇速度が低下するので、浮苗を防止することができる。また、下げのゲインを増加させても良い。この場合は、植付部の上昇速度が下降速度に比べて相対的に低下するので、植付部3が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。 The method for reducing the ascending speed of the planting part is not limited to the method for reducing the control gain. For example, the increase gain may be reduced, or the float target angle may be changed to a forward increase. Thereby, it becomes difficult for the planting part 3 to leave | separate from the ground, and since a raise speed falls, a floating seedling can be prevented. Further, the lowering gain may be increased. In this case, since the ascending speed of the planting part is relatively lower than the descending speed, the planting part 3 is less likely to be separated from the ground, and floating seedlings can be prevented.
1 田植機
3 植付部
16 フロート
32 揺動支軸
34 フロートセンサ(フロート位置検出部)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記フロートの位置を検出するフロート位置検出部と、
前記植付部を昇降制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記フロートの加速度に抗するように操作指令値を算出して前記昇降制御を行うとともに、前記フロート位置検出部が検出した前記フロートの位置と、前記フロートの位置の目標値と、の差を前記フロート位置検出部の検出値に基づいて修正することを特徴とする田植機。 A planting part with a float capable of contacting the ground;
A float position detector for detecting the position of the float;
A controller for controlling the raising and lowering of the planting unit;
With
The control unit calculates an operation command value so as to resist the acceleration of the float and performs the elevation control, and the position of the float detected by the float position detection unit, and a target value of the position of the float The rice transplanter is characterized in that the difference between and is corrected based on the detection value of the float position detection unit.
前記制御部は、前記フロートの速度を入力値としたPID制御により前記昇降制御を行うことを特徴とする田植機。 The rice transplanter according to claim 1,
The said control part performs the said raising / lowering control by PID control which used the speed of the said float as an input value, The rice transplanter characterized by the above-mentioned.
前記フロートは、揺動支軸を中心として揺動可能に構成され、
前記フロート位置検出部は、前記フロートの前記揺動支軸まわりの角度を検出するように構成され、
前記制御部は、前記フロートの角度に基づいて前記昇降制御を行い、
前記フロートは、前記揺動支軸よりも機体後側に向けて伸びる延長部を有することを特徴とする田植機。 The rice transplanter according to claim 1 or 2,
The float is configured to be swingable about a swing support shaft ,
The float position detector is configured to detect an angle of the float around the swing support shaft ;
Before SL control unit performs the lift control based on the angle of the float,
The said float has an extension part extended toward the body rear side rather than the said rocking | fluctuation spindle, The rice transplanter characterized by the above-mentioned.
走行車速を検出する車速検出部と、
操向操作具の操作量を検出する操向操作検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記操向操作検出部の出力値に基づいて、車体の旋回を検出し、
当該制御部は、旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、前記植付部の昇降制御を鈍感側にシフトさせるか、前記フロート位置の目標値を調整して深植傾向に変更するか、の少なくとも何れか一方の処理を行うことを特徴とする田植機。 A rice transplanter according to any one of claims 1 to 3,
A vehicle speed detector for detecting the traveling vehicle speed;
A steering operation detection unit for detecting an operation amount of the steering operation tool;
With
The control unit detects turning of the vehicle body based on an output value of the steering operation detection unit,
When the vehicle speed after turning is slower than before turning, the control unit shifts the raising / lowering control of the planting part to the insensitive side or adjusts the target value of the float position to deeply plant The rice transplanter is characterized by performing at least one of the following processes.
前記植付部のローリング角に関する情報を検出するローリング角情報検出部を有し、
前記制御部は、前記植付部のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを前記ローリング角情報検出部の検出結果に基づいて検出した場合は、前記植付部の上昇速度を低下させることを特徴とする田植機。 A rice transplanter according to any one of claims 1 to 4,
A rolling angle information detection unit for detecting information on the rolling angle of the planting unit;
When the control unit detects that the rolling behavior of the planting unit exceeds a predetermined allowable range based on the detection result of the rolling angle information detection unit, the control unit decreases the ascent rate of the planting unit. Rice transplanter characterized by that.
前記植付部のローリング角の変化速度を検出する角速度センサを有し、
前記制御部は、前記角速度センサの出力変動が所定値以上の場合は、前記植付部の上昇速度を低下させることを特徴とする田植機。 A rice transplanter according to any one of claims 1 to 5,
An angular velocity sensor that detects a change speed of a rolling angle of the planting part;
The said control part reduces the raising speed of the said planting part, when the output fluctuation | variation of the said angular velocity sensor is more than predetermined value, The rice transplanter characterized by the above-mentioned.
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