一種智能旋耕機及其智能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種智能旋耕機及其智能控制方法，涉及農(nóng)業(yè)機械領域，其中，智能旋耕機包括旋耕動力裝置、動作執(zhí)行裝置，以及使旋耕設備在不同工況下能夠自動適應、自動調(diào)整相關(guān)參數(shù)的智能控制系統(tǒng)；其智能控制方法包括：根據(jù)旋耕機需要作業(yè)的工況，確定該工況下的初始工作參數(shù)，并發(fā)送給處理器；當所述旋耕機在該初始工作參數(shù)配置下運行后，利用檢測單元和處理器獲取所述旋耕機的轉(zhuǎn)速信息和行程信息；利用所述旋耕機的轉(zhuǎn)速信息和行程信息，通過處理器對所述旋耕機的工作參數(shù)進行調(diào)整；利用調(diào)整后得到的工作參數(shù)，對所述旋耕機的工作模式進行調(diào)整，使之適應于不同的工況，本發(fā)明可以智能調(diào)整工作參數(shù)，適應各種工作工況。
【專利說明】
一種智能旋耕機及其智能控制方法
技術(shù)領域
[0001 ]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械領域，具體而言，涉及一種智能旋耕機及其智能控制方法。
技術(shù)背景
[0002]目前農(nóng)用旋耕機存在以下幾大問題:
[0003]I)小型內(nèi)燃機直驅(qū)式旋耕機主要以手扶拖拉機為動力，經(jīng)過變速箱直接驅(qū)動旋耕刀進行旋耕作業(yè)，雖然這種旋耕機比較經(jīng)濟，能適應有坡度的山地等不同工況田地，但需要人工操作手扶拖拉機，存在極大的危險性，且效率及其低下，不利于大面積作業(yè)。
[0004]2)大部分液壓驅(qū)動式旋耕機主要以手動操作為主，有一定的轉(zhuǎn)速等調(diào)節(jié)能力，有經(jīng)驗的操作者可以通過調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)更好的完成相關(guān)作業(yè)。
[0005]3)無法根據(jù)不同的工況自動進行調(diào)整旋耕方式。
[0006]隨著我國經(jīng)濟實力及科技技術(shù)的大力發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械設備也需要進一步的提升，因此智能化旋耕系統(tǒng)具有極大的發(fā)展空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種智能旋耕機及其智能控制方法。
[0008]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供了一種智能旋耕機，包括旋耕動力裝置、動作執(zhí)行裝置，以及布設于旋耕機動力裝置和動作執(zhí)行裝置上，使旋耕機在不同工況下能夠自動適應、自動調(diào)整作業(yè)參數(shù)的智能控制系統(tǒng)。
[0009]其中，所述智能控制系統(tǒng)包括:
[0010]安裝在動力和動作執(zhí)行裝置上，用于檢測旋耕機旋耕作業(yè)參數(shù)的檢測單元；
[0011]對檢測單元發(fā)送的作業(yè)參數(shù)信號進行計算和分析，并向動力裝置和動作執(zhí)行裝置發(fā)送調(diào)整指令的處理器；
[0012]與處理器連接，用于輸入用戶的作業(yè)指令，并實時顯示當前作業(yè)參數(shù)信號的人機交互單元。
[0013]其中，所述旋耕動力裝置是內(nèi)置有內(nèi)燃機或電機驅(qū)動的栗閥工作系統(tǒng)的拖拉機。
[0014]其中，所述栗閥工作系統(tǒng)中的栗是變量栗或定量栗;閥為比例控制電磁閥。
[0015]其中，所述動作執(zhí)行裝置是由液壓驅(qū)動的旋耕刀旋耕設備。
[0016]其中，所述旋耕刀是旋轉(zhuǎn)式的可進行上下調(diào)節(jié)的機械裝置。
[0017]其中，所述檢測單元包括:
[0018]安裝在旋耕動力裝置上用于獲得行走馬達轉(zhuǎn)速參數(shù)的轉(zhuǎn)速傳感器；
[0019]安裝在動作執(zhí)行裝置上分別用于獲得旋耕馬達轉(zhuǎn)速參數(shù)的轉(zhuǎn)速傳感器、旋耕馬達壓力參數(shù)的壓力傳感器及耕深控制油缸行程參數(shù)的行程傳感器；
[0020]特別是，所述檢測單元還包括:
[0021]安裝在動作執(zhí)行裝置上分別用于獲得牽引力、環(huán)境溫度、田地坡度的拉力傳感器、溫度傳感器和角度傳感器。
[0022]其中，所述處理器包括:
[0023]設置有預設的最優(yōu)控制方案的數(shù)據(jù)庫模塊；
[0024]用于采集和計算作業(yè)參數(shù)信號，將計算結(jié)果與最優(yōu)控制方案進行對比分析，最終得到調(diào)整方案的數(shù)據(jù)處理模塊；
[0025]根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊得到的調(diào)整方案向旋耕動力裝置和動作執(zhí)行裝置發(fā)出控制指令的控制模塊。
[0026]其中，所述處理器還包括用于存儲檢測單元發(fā)送的實時工作參數(shù)及數(shù)據(jù)處理模塊對工作參數(shù)的計算結(jié)果的存儲模塊。
[0027]其中，所述控制模塊為PLC可編程控制器。
[0028]其中，所述人機交互單元為觸摸屏顯示器。
[0029]優(yōu)選的，所述人機交互單元設有通信單元，用于輸出處理器中儲存模塊中的計算結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0030]優(yōu)選的，所述通信單元為設置于人機交互單元上的USB端口，可以實現(xiàn)計算結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的拷貝。
[0031 ]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明再一方面提供一種旋耕機的智能控制方法，包括:
[0032]根據(jù)用戶在人機交互界面輸入的旋耕機需要作業(yè)的工況的指令，確定該工況下的初始工作參數(shù)；
[0033]當所述旋耕機在所述初始工作參數(shù)配置下運行后，利用檢測單元獲取所述旋耕機的轉(zhuǎn)速信息和行程信息；
[0034]利用所述旋耕機的轉(zhuǎn)速信息和行程信息，通過處理器的數(shù)據(jù)處理模塊對所述旋耕機的工作參數(shù)進行調(diào)整；
[0035]利用調(diào)整后得到的工作參數(shù)，處理器的控制模塊對所述旋耕機的工作模式進行自適應調(diào)整，使之適應于不同的工況。
[0036]其中，所述轉(zhuǎn)速信息包括:
[0037]由布設于旋耕動力裝置上的行走馬達的轉(zhuǎn)速傳感器獲取的行走馬達的轉(zhuǎn)速信息；
[0038]由布設于動作執(zhí)行裝置上的旋耕馬達的轉(zhuǎn)速傳感器獲取的旋耕馬達的轉(zhuǎn)速信息。
[0039]其中，所述行程信息是由布設于耕深控制油缸上的行程傳感器獲取的行程信息。
[0040]其中，所述處理器的控制模塊對所述旋耕機的工作模式進行調(diào)整是利用旋耕動力裝置上的栗閥工作系統(tǒng)實現(xiàn)的。
[0041]本發(fā)明的有益效果
[0042]I)本發(fā)明提出了一種智能旋耕系統(tǒng)，系統(tǒng)通過檢測工作時各個環(huán)境變量，智能調(diào)整工作參數(shù)，適應各種工作工況。
[0043]2)旋耕系統(tǒng)最小功能模塊包括動力系統(tǒng)、工作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。
[0044]3)所述動力系統(tǒng)包括但不限于任何形式的內(nèi)燃機或電機驅(qū)動的液壓栗、控制閥等。
[0045]4)所述執(zhí)行系統(tǒng)包括但不限于任何形式的旋耕刀及旋耕刀驅(qū)動馬達等。
[0046]5)所述執(zhí)行系統(tǒng)也可以包括單獨控制馬達轉(zhuǎn)速及壓力的各種裝置。
[0047]6)本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)具有通過檢測旋耕相關(guān)的各個參數(shù)，實時調(diào)整工作模式的功能，且可以與顯示器實現(xiàn)人機交互功能。
【附圖說明】
[0048]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的智能旋耕機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖2是本發(fā)明第二實施例提供的智能控制方法流程圖；
[0050]圖3是本發(fā)明應用實施例中提供控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0051]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。
[0052]在下面的描述中闡述了很多具體的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實施例的限制。
[0053]實施例1
[0054]如圖1所示的本發(fā)明的智能旋耕機的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明提供的智能旋耕機包括旋耕動力裝置、與旋耕動力裝置連接的動作執(zhí)行裝置，以及布設于旋耕機動力裝置和動作執(zhí)行裝置上，使旋耕機在不同工況下能夠自動適應、自動調(diào)整作業(yè)參數(shù)的智能控制系統(tǒng)。
[0055]其中，旋耕動力裝置是內(nèi)置有內(nèi)燃機或電機驅(qū)動的栗閥工作系統(tǒng)的拖拉機，對旋耕裝置提供向前的牽引力及驅(qū)動旋耕刀轉(zhuǎn)動的動力，該動力主要以液壓能形式提供，可以根據(jù)耕作要求控制其供能大小。需要說明的是，上述拖拉機不局限于任何形式的拖拉機。
[0056]其中，動作執(zhí)行裝置是一種旋耕機構(gòu)，包括旋耕刀及驅(qū)動旋耕刀的馬達，此機構(gòu)可使旋耕刀進行上下運動，用于調(diào)整旋耕深度，其動力均由上述旋耕動力裝置提供。需要說明的是，上述旋耕機構(gòu)不局限于任何形式的旋耕機構(gòu)。
[0057]其中，智能旋耕系統(tǒng)包括安裝在旋耕動力裝置和動作執(zhí)行裝置上，用于檢測旋耕機旋耕作業(yè)參數(shù)的檢測單元;對檢測單元發(fā)送的作業(yè)參數(shù)信號進行計算和分析，并向動力裝置和動作執(zhí)行裝置發(fā)送調(diào)整指令的處理器;與處理器連接，用于輸入用戶的作業(yè)指令，并實時顯示當前作業(yè)參數(shù)信號的人機交互單元。
[0058]進一步的，上述檢測單元包括:安裝在旋耕動力裝置上用于獲得行走馬達轉(zhuǎn)速參數(shù)的轉(zhuǎn)速傳感器;安裝在動作執(zhí)行裝置上分別用于獲得旋耕馬達轉(zhuǎn)速參數(shù)的轉(zhuǎn)速傳感器、旋耕馬達壓力參數(shù)的壓力傳感器及耕深控制油缸行程參數(shù)的行程傳感器。
[0059]需要說明的是，上述檢測單元還包括安裝在動作執(zhí)行裝置上用于獲得牽引力的拉力傳感器、用于獲得環(huán)境溫度的溫度傳感器和用于獲得田地坡度信息的角度傳感器，從而進一步了解當前作業(yè)的環(huán)境情況。
[0060]進一步的，上述處理器包括:設置有預設的最優(yōu)控制方案的數(shù)據(jù)庫模塊;用于采集和計算作業(yè)參數(shù)信號，將計算結(jié)果與最優(yōu)控制方案進行對比分析，最終得到調(diào)整方案的數(shù)據(jù)處理模塊;根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊得到的調(diào)整方案向旋耕動力裝置和動作執(zhí)行裝置發(fā)出控制指令的控制模塊。
[0061]需要說明的是，上述處理器還包括用于存儲檢測單元發(fā)送的實時工作參數(shù)及數(shù)據(jù)處理模塊對工作參數(shù)的計算結(jié)果的存儲模塊。
[0062]進一步的，上述人機交互單元為觸摸屏顯示器，設有通信單元，用于輸出處理器中儲存模塊中的計算結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0063]進一步的，所述通信單元為設置于人機交互單元上的USB端口，可以實現(xiàn)計算結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的拷貝。
[0064]實施例2
[0065]如圖2所示的旋耕機的智能控制方法，包括:
[0066]步驟SlOl，根據(jù)用戶在人機交互界面輸入的旋耕機需要作業(yè)的工況的指令，確定該工況下的初始工作參數(shù)；
[0067]其中，人機交互界面是觸摸屏顯示器，具有輸入和顯示的功能，用戶根據(jù)工況，在人機交互界面選擇相應的工況模式，確認初始工作參數(shù)。
[0068]步驟S102，當所述旋耕機在所述初始工作參數(shù)配置下運行后，利用檢測單元獲取所述旋耕機的轉(zhuǎn)速信息和行程信息；
[0069]當人機交互界面在用戶指令下，向處理器發(fā)送初始工作參數(shù)，處理器根據(jù)初始工作參數(shù)向旋耕動力裝置的栗閥系統(tǒng)發(fā)送指令，控制旋耕動力裝置和動作執(zhí)行裝置運行，安裝在旋耕動力裝置和動作執(zhí)行裝置的檢測單元開始檢測轉(zhuǎn)速信息和行程信息。
[0070]其中，轉(zhuǎn)速信息包括了由布設于旋耕動力裝置上的行走馬達的轉(zhuǎn)速傳感器獲取的行走馬達的轉(zhuǎn)速信息，和，由布設于動作執(zhí)行裝置上的旋耕馬達的轉(zhuǎn)速傳感器獲取的旋耕馬達的轉(zhuǎn)速信息;行程信息是由布設于耕深控制油缸上的行程傳感器獲取的行程信息。
[0071]步驟S103，利用所述旋耕機的轉(zhuǎn)速信息和行程信息，通過處理器的數(shù)據(jù)處理模塊對所述旋耕機的工作參數(shù)進行調(diào)整；
[0072]當檢測單元向處理器發(fā)送了轉(zhuǎn)速信息和行程信息后，處理器中的數(shù)據(jù)處理模塊主動調(diào)取數(shù)據(jù)庫模塊中預設的最優(yōu)控制方案，并根據(jù)最優(yōu)控制方案和轉(zhuǎn)速信息、行程信息調(diào)整旋耕機的工作參數(shù)。
[0073]步驟S104，利用調(diào)整后得到的工作參數(shù)，處理器的控制模塊對所述旋耕機的工作模式進行自適應調(diào)整，使之適應于不同的工況。
[0074]其中，上述處理器的控制模塊對所述旋耕機的工作模式進行調(diào)整是利用旋耕動力裝置上的栗閥工作系統(tǒng)實現(xiàn)的。
[0075]應用實施例
[0076]本實施例是由拖拉機帶動旋耕機，一種由液壓馬達驅(qū)動的旋耕機，旋耕刀由液壓馬達帶動，因此液壓馬達的轉(zhuǎn)速決定了旋耕刀的轉(zhuǎn)速，而液壓馬達的轉(zhuǎn)速由拖拉機決定。在智能控制模式下，用戶設定好配置的旋耕機規(guī)格、旋耕的質(zhì)量等一些參數(shù)后，拖拉機處理器通過采集馬達AB 口壓力、整車行走速度及旋耕機旋耕深度等參數(shù)，經(jīng)處理器中的PID運算后，控制主閥調(diào)節(jié)馬達轉(zhuǎn)速。
[0077]顯示器作為輸入設備和顯示設備使用，可輸入相應參數(shù)，可現(xiàn)實狀態(tài)信息。處理器經(jīng)采集行走馬達轉(zhuǎn)速、旋耕馬達轉(zhuǎn)速及壓力、耕深控制油缸行程等參數(shù)，經(jīng)處理器計算，控制行走馬達控制閥、旋耕馬達控制閥及耕深油缸控制閥，從而控制行走馬達、旋耕馬達及耕深油缸動作，如圖3所示。
[0078]行走馬達轉(zhuǎn)速為Vz，旋耕馬達轉(zhuǎn)速為Vx，旋耕馬達壓力為Px，耕深油缸行程為Lg。
[0079]用戶可設定作業(yè)對象設定田地類別。
[0080]1、處理器根據(jù)選項類別確定旋耕馬達轉(zhuǎn)速初值VxO，VxO有效工作區(qū)間為Vxa至Vxb，實際馬達轉(zhuǎn)速在此區(qū)間與馬達壓力產(chǎn)生一定的線性關(guān)系式，旋耕機在此關(guān)系式的作用下，保證旋耕質(zhì)量均勻。即:
[0081]Vx=KlPx+VxO (Vxa<VxO<Vxb)
[0082]2、為了提高旋耕機工作效率，旋耕機行走速度應根據(jù)旋耕馬達轉(zhuǎn)速的變化而變化，旋耕機行走速度可根據(jù)旋耕馬達轉(zhuǎn)速的變快而變快，從而保證旋耕質(zhì)量一致的情況下，提高旋耕機工作效率，即:
[0083]Vz=K2Vx+VzO (Vza<VzO<Vzb)
[0084]3、行走馬達控制、旋耕馬達控制及耕深油缸控制等各個控制回路，根據(jù)傳感器實時監(jiān)測的狀態(tài)參數(shù)，行程閉合回路，通過處理器PID運算后控制動作控制閥精確控制各個動作。
[0085]本實施通過監(jiān)測馬達轉(zhuǎn)速、壓力等各個參數(shù)，在預設值的參考下實時調(diào)節(jié)行車速度及旋耕馬達轉(zhuǎn)速等，在經(jīng)過PID比例積分微分等運算實現(xiàn)各個動作精確控制，從而大幅提高工作效率，保證作業(yè)質(zhì)量高，一致性好。本實施例的所有執(zhí)行元件、傳感器等不限數(shù)量、工作類別等。
[0086]本發(fā)明提供的旋耕機主要包括旋耕設備動力部分、動作執(zhí)行部分及智能控制系統(tǒng)，其中:動力部分主要包括由內(nèi)燃機或電機驅(qū)動的液壓栗、換向閥等裝置;動作執(zhí)行部分主要為旋耕馬達驅(qū)動的旋耕刀等裝置；智能控制系統(tǒng)主要包括處理器、顯示器、各個參數(shù)采集傳感器及各種擴展模塊等。各個裝置中的零部件數(shù)量并不做具體的限制。
[0087]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之類。
【主權(quán)項】
1.一種智能旋耕機，包括旋耕動力裝置、動作執(zhí)行裝置，其特征在于，還包括布設于旋耕機動力裝置和動作執(zhí)行裝置上，使旋耕機在不同工況下能夠自動適應、自動調(diào)整作業(yè)參數(shù)的智能控制系統(tǒng)； 其中，所述智能控制系統(tǒng)包括: 安裝在動力和動作執(zhí)行裝置上，用于檢測旋耕機旋耕作業(yè)參數(shù)的檢測單元； 對檢測單元發(fā)送的作業(yè)參數(shù)信號進行計算和分析，并向動力裝置和動作執(zhí)行裝置發(fā)送調(diào)整指令的處理器； 與處理器連接，用于輸入用戶的作業(yè)指令，并實時顯示當前作業(yè)參數(shù)信號的人機交互單元。2.如權(quán)利要求1所述的旋耕機，其特征在于，所述旋耕動力裝置是內(nèi)置有內(nèi)燃機或電機驅(qū)動的栗閥工作系統(tǒng)的拖拉機。3.如權(quán)利要求1所述的旋耕機，其特征在于，所述檢測單元包括: 安裝在旋耕動力裝置上用于獲得行走馬達轉(zhuǎn)速參數(shù)的轉(zhuǎn)速傳感器； 安裝在動作執(zhí)行裝置上分別用于獲得旋耕馬達轉(zhuǎn)速參數(shù)的轉(zhuǎn)速傳感器、旋耕馬達壓力參數(shù)的壓力傳感器及耕深控制油缸行程參數(shù)的行程傳感器。4.如權(quán)利要求3所述的旋耕機，其特征在于，所述檢測單元還包括: 安裝在動作執(zhí)行裝置上用于獲得牽引力的拉力傳感器、用于獲得環(huán)境溫度的溫度傳感器和用于獲得田地坡度的角度傳感器。5.如權(quán)利要求1所述的旋耕機，其特征在于，所述處理器包括: 設置有預設的最優(yōu)控制方案的數(shù)據(jù)庫模塊； 用于采集和計算作業(yè)參數(shù)信號，將計算結(jié)果與最優(yōu)控制方案進行對比分析，最終得到調(diào)整方案的數(shù)據(jù)處理模塊； 根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊得到的調(diào)整方案向旋耕動力裝置和動作執(zhí)行裝置發(fā)出控制指令的控制模塊。6.如權(quán)利要求5所述的旋耕機，其特征在于，所述處理器還包括用于存儲檢測單元發(fā)送的實時工作參數(shù)及數(shù)據(jù)處理模塊對工作參數(shù)的計算結(jié)果的存儲模塊。7.一種旋耕機的智能控制方法，其特征在于，包括: 根據(jù)用戶在人機交互界面輸入的旋耕機需要作業(yè)的工況的指令，確定該工況下的初始工作參數(shù)； 當所述旋耕機在所述初始工作參數(shù)配置下運行后，利用檢測單元獲取所述旋耕機的轉(zhuǎn)速信息和行程信息； 利用所述旋耕機的轉(zhuǎn)速信息和行程信息，通過處理器的數(shù)據(jù)處理模塊對所述旋耕機的工作參數(shù)進行調(diào)整； 利用調(diào)整后得到的工作參數(shù)，處理器的控制模塊對所述旋耕機的工作模式進行自適應調(diào)整，使之適應于不同的工況。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速信息包括: 由布設于旋耕動力裝置上的行走馬達的轉(zhuǎn)速傳感器獲取的行走馬達的轉(zhuǎn)速信息； 由布設于動作執(zhí)行裝置上的旋耕馬達的轉(zhuǎn)速傳感器獲取的旋耕馬達的轉(zhuǎn)速信息。9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述行程信息是由布設于耕深控制油缸上的行程傳感器獲取的行程信息。10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述處理器的控制模塊對所述旋耕機的工作模式進行調(diào)整是利用旋耕動力裝置上的栗閥工作系統(tǒng)實現(xiàn)的。
【文檔編號】A01B33/08GK105850240SQ201610217980
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】梅應亮, 葉欽, 胡笑宇
【申請人】當陽市天工實業(yè)有限公司