一种谷物收获机作业速度自适应控制装置及方法与流程

本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种谷物收获机作业速度自适应控制装置及方法。

背景技术：

随着谷物机械化收获技术的快速发展,谷物收获机开始向着宽幅、高效方向发展，由此也产生了由于作业超速度工作影响作业质量的问题，为此许多学者开始加强谷物收获机作业速度自适应控制系统的开发研究。如江苏大学开发的一种联合收获机清选损失率自适应控制装置(201510095712.0)，一种联合收获机自适应清选控制装置及其自适应清选方法(201510095728.1)，都是以清选损失为中心进行作业速度的自适应控制。但事实上，由于清选损失不仅与喂入量有关，还与脱粒效果、收获作物的含水率等因素有关，所以清选损失的检测误差较大，以清选损失为中心进行作业速度自适应控制的系统仍然会影响作业质量。另外，由于以清选损失为中心进行作业速度的自适应控制方式采用的是先作业后检测的方式，即只有在出现损失超标后才去调整机器的作业速度，同样也会影响作业质量，而且还具有一定的滞后性。综上所述，如何提高谷物收获机的作业质量，是农业机械技术领域急需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是一种谷物收获机作业速度自适应控制装置及方法，以通过控制作业速度来提高谷物收获机的作业质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种谷物收获机作业速度自适应控制装置，与谷物收获机连接，所述装置包括控制器、扭转传感器以及驱动桥；所述扭转传感器与所述谷物收获机中的过桥主动轮轴连接；其中，

所述扭转传感器，用于采集所述过桥主动轮轴的扭矩值，并将所述扭矩值发送到所述控制器中；

所述控制器，分别与所述扭转传感器和所述驱动桥连接，用于根据所述扭矩值和作业阈值，确定关于转速调整的控制指令，并将所述控制指令发送到所述驱动桥中，以调整所述驱动桥的转速；

所述驱动桥，与所述谷物收获机中的行走轮连接，用于根据所述驱动桥的转速，控制所述谷物收获机的作业速度。

可选的，所述装置还包括伺服变量泵和液压马达；其中，

所述控制器，分别与所述扭转传感器和所述伺服变量泵连接，用于根据所述扭矩值和所述作业阈值，调整所述伺服变量泵的转速；

所述伺服变量泵，与所述液压马达连接，用于根据所述伺服变量泵的转速，控制输入到所述液压马达中的液压油流量，以调整所述液压马达的转速；

所述液压马达，与所述驱动桥连接，用于调整所述驱动桥的转速。

可选的，所述装置还包括发动机；所述发动机，与所述伺服变量泵连接，用于为所述伺服变量泵提供驱动力。

可选的，所述装置还包括液压泵和变量液压马达；其中，

所述液压泵，与所述变量液压马达连接，用于为所述变量液压马达提供设定压力的液压油；

所述控制器，分别与所述扭转传感器和所述变量液压马达连接，用于根据所述扭矩值和所述作业阈值，控制输入到所述变量液压马达中的液压油流量，以调整所述变量液压马达的转速；

所述变量液压马达，与所述驱动桥连接，用于调整所述驱动桥的转速。

可选的，所述装置还包括发动机；所述发动机，与所述液压泵连接，用于为所述液压泵提供驱动力。

可选的，所述装置还包括信号处理电路；其中，所述信号处理电路，分别与所述扭转传感器和所述控制器连接，用于将接收到的扭矩值转化成模拟信号，并将所述模拟信号发送到所述控制器中。

可选的，所述装置还包括触屏一体机；所述触屏一体机与所述控制器连接；所述触屏一体机包括模式选择模块和作业阈值输入模块；

所述模式选择模块，包括手动控制单元和自动控制单元，用于当选择所述手动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置关闭，所述谷物收获机进入手动控制模式；当选择所述自动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置开启，所述谷物收获机进入自动控制模式；

所述作业阈值输入模块，与所述自动控制单元连接，用于当所述谷物收获机进入自动控制模式时，输入作业阈值，并将所述作业阈值发送到所述控制器内。

可选的，所述触屏一体机和所述控制器设置在所述谷物收获机的驾驶室内。

本发明还提供了一种谷物收获机作业速度自适应控制方法，所述方法包括：

获取扭矩值；

判断所述扭转值是否大于所述作业阈值，得到第一判断结果；

当所述第一判断结果表示所述扭转值大于所述作业阈值时，则所述控制器输出关于降低驱动桥转速的控制指令，并根据所述控制指令降低所述驱动桥的转速；

当所述第一判断结果表示所述扭转值小于或者等于所述作业阈值时，则所述控制器部不输出所述控制指令，所述驱动桥的转速保持不变。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种谷物收获机作业速度自适应控制装置及方法，所述装置，与谷物收获机连接，包括控制器、扭转传感器以及驱动桥；所述扭转传感器与所述谷物收获机中的过桥主动轮轴连接；其中，所述扭转传感器，用于采集所述过桥主动轮轴的扭矩值，并将所述扭矩值发送到所述控制器中；所述驱动桥，与所述谷物收获机中的行走轮，用于控制谷物收获机的作业速度；所述控制器，分别与所述扭转传感器和所述驱动桥连接，用于将扭矩值和作业阈值进行比较，得到比较结果；当比较结果表示扭转值大于作业阈值时，则降低驱动桥的转速，从而降低谷物收获机的作业速度；当比较结果表示扭转值小于或者等于作业阈值时，则控制器不输出控制指令，驱动桥转速保持不变，谷物收获机的作业速度保持不变。因此，本发明通过将扭转传感器设置在谷物收获机中的过桥主动轮轴上，通过检测过桥喂入量实现作业速度的自动调控，避免作业过载导致的谷物脱不干净、分不清楚以及清选损失大的问题，提高谷物收获机的作业质量。

另外，本发明提供的装置或者方法是采用先检测后作业的方式，具有一定的提前性，避免了因出现损失超标后才去调整机器的作业速度，导致的影响作业质量的问题。本发明通过设置控制器解决作业过程速度的自适应控制，减轻了操作人员的劳动强度，提高了作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例谷物收获机作业速度自适应控制装置结构示意图一；

图2为本发明实施例谷物收获机作业速度自适应控制装置结构示意图二；

图3为本发明实施例谷物收获机作业速度自适应控制装置结构示意图三；

图4为本发明实施例谷物收获机作业速度自适应控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是一种谷物收获机作业速度自适应控制装置及方法，以通过控制作业速度来提高谷物收获机的作业质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

图1为本发明实施例谷物收获机作业速度自适应控制装置结构示意图一，如图1所示，本发明提供的装置包括扭转传感器101、信号处理电路102、控制器103、触屏一体机104以及驱动桥105；谷物收获机包括过桥主动轮轴106和行走轮107。

所述扭转传感器101，与所述谷物收获机中的过桥主动轮轴106连接，用于采集所述过桥主动轮轴106上的扭矩值，并将所述扭矩值发送到所述信号处理电路102中。

所述信号处理电路102，与所述扭转传感器101连接，用于将接收到的所述扭矩值转化成模拟信号值，并将所述模拟信号值发送到所述控制器103中。

所述控制器103，分别与所述信号处理电路102和所述驱动桥105连接，用于根据所述模拟信号值和作业阈值，确定关于转速调整的控制指令，并将所述控制指令发送到所述驱动桥105中，以调整所述驱动桥105的转速。其中，所述控制器103为单片机控制器。

所述驱动桥105，与所述谷物收获机中的行走轮107连接，用于根据所述驱动桥的转速，控制所述谷物收获机的作业速度。

所述触屏一体机104，与所述控制器103连接。

所述触屏一体机104，包括模式选择模块和作业阈值输入模块；

所述模式选择模块，包括手动控制单元和自动控制单元，用于当选择所述手动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置关闭，所述谷物收获机进入手动控制模式；当选择所述自动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置开启，所述谷物收获机进入自动控制模式；

所述作业阈值输入模块，与所述自动控制单元连接，用于当所述谷物收获机进入自动控制模式时，输入作业阈值，并将所述作业阈值发送到所述控制器103内。所述作业阈值包括作业速度和作业载荷。

其中，所述触屏一体机104和所述控制器103设置在所述谷物收获机的驾驶室内，便于操作人员的监控和作业阈值的输入。

本发明实施例的工作原理和使用过程：

工作时，操作人员首先在触屏一体机104中点击进入模式选择模块，当操作人员选择所述手动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置关闭，所述谷物收获机进入手动控制模式；当选择所述自动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置开启，所述谷物收获机进入自动控制模式，触屏一体机进入作业阈值输入模块状态。操作人员根据作业的实际情况，输入作业阈值，并由触屏一体机104将所述作业阈值发送到单片机控制器103内，作为谷物收获机工作过程的评判依据；当所述谷物收获机启动自动控制模式后，安装在过桥主动轮轴106上的扭矩传感器101会不断检测过桥主动轮轴106的扭矩值，并把该扭矩值通过信号处理电路102转换为单片机控制器103可接受的模拟信号值，并由单片机控制器103完成模拟信号值与作业阈值的比较，得到比较结果。当比较结果表示模拟信号值大于作业阈值时，则表示谷物收获机处于过载状态，此时由单片机控制器103发出关于转速降低的控制指令，并将所述控制指令发送到所述驱动桥105中，以降低驱动桥105的转速，带动降低行走轮107，实现谷物收获机作业速度的降低。当比较结果表示模拟信号值小于或者等于作业阈值时，表示谷物收获机处于正常工作状态，则单片机控制器103发出空指令，使谷物收获机维持原来的前进速度继续工作。

本发明实施例中的谷物收获机作业速度自适应控制装置适用于采用静液压驱动底盘的谷物收获机。

实施例2

图2为本发明实施例谷物收获机作业速度自适应控制装置结构示意图二，如图2所示，本发明实施例提供的装置包括扭转传感器101、信号处理电路102、控制器103、触屏一体机104、驱动桥105、伺服变量泵201、液压马达202以及发动机203；谷物收获机包括过桥主动轮轴106和行走轮107。

所述扭转传感器101，与所述谷物收获机中的过桥主动轮轴106连接，用于采集所述过桥主动轮轴106上的扭矩值，并将所述扭矩值发送到所述信号处理电路102中。

所述信号处理电路102，与所述扭转传感器101连接，用于将接收到的所述扭矩值转化成模拟信号值，并将所述模拟信号值发送到所述控制器103中。

所述控制器103，分别与所述信号处理电路102和所述伺服变量泵201连接，用于根据所述模拟信号值和所述作业阈值，调整所述伺服变量泵的转速；其中，所述控制器103为单片机控制器。

所述伺服变量泵201，与所述液压马达202连接，用于根据所述伺服变量泵201的转速，控制输入到所述液压马达202中的液压油流量，以调整所述液压马达202的转速；

所述液压马达202，与所述驱动桥105的输入端连接，用于调整所述驱动桥105的转速。

所述驱动桥105的输出端，与所述谷物收获机中的行走轮107连接，用于根据所述驱动桥的转速，控制所述谷物收获机的作业速度。

所述发动机203，与所述伺服变量泵201连接，用于为所述伺服变量泵201提供驱动力。

所述触屏一体机104，与所述控制器103连接。

所述触屏一体机104，包括模式选择模块和作业阈值输入模块；

所述模式选择模块，包括手动控制单元和自动控制单元，用于当选择所述手动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置关闭，所述谷物收获机进入手动控制模式；当选择所述自动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置开启，所述谷物收获机进入自动控制模式；

所述作业阈值输入模块，与所述自动控制单元连接，用于当所述谷物收获机进入自动控制模式时，输入作业阈值，并将所述作业阈值发送到所述控制器103内。所述作业阈值包括作业速度和作业载荷。

其中，所述触屏一体机104和所述控制器103设置在所述谷物收获机的驾驶室内，便于操作人员的监控和作业阈值的输入。

本发明实施例的工作原理和使用过程：

工作时，操作人员首先在触屏一体机104中点击进入模式选择模块，当操作人员选择所述手动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置关闭，所述谷物收获机进入手动控制模式；当选择所述自动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置开启，所述谷物收获机进入自动控制模式，触屏一体机104进入作业阈值输入模块状态，操作人员根据作业的实际情况，输入作业阈值，并由触屏一体机104将所述作业阈值发送到单片机控制器103内，作为谷物收获机工作过程的评判依据；当所述谷物收获机启动自动控制模式后，安装在过桥主动轮轴106上的扭矩传感器101会不断检测过桥主动轮轴106的扭矩值，并把该扭矩值通过信号处理电路102转换为单片机控制器103可接受的模拟信号值，并由单片机控制器103完成模拟信号值与作业阈值的比较，得到比较结果。当比较结果表示模拟信号值大于作业阈值时，则表示谷物收获机处于过载状态，此时由单片机控制器103发出关于转速降低的控制指令，并将所述控制指令发送到伺服变量泵201中，降低伺服变量泵201的转速，从而减少伺服变量泵201供给液压马达202的液压油流量，使液压马达202的转速也随之降低，进而根据液压马达202的转速，控制驱动桥105转速也降低，最终带动降低行走轮107，实现谷物收获机作业速度的降低；当比较结果表示模拟信号值小于或者等于作业阈值时，表示谷物收获机处于正常工作状态，则单片机控制器103发出空指令，使谷物收获机维持原来的前进速度继续工作。

本发明实施例中的谷物收获机作业速度自适应控制装置适用于采用静液压驱动底盘的谷物收获机。

实施例3

图3为本发明实施例谷物收获机作业速度自适应控制装置结构示意图三，如图3所示，本发明实施例提供的装置包括扭转传感器101、信号处理电路102、控制器103、触屏一体机104、驱动桥105、变量液压马达301、液压泵302以及发动机203；谷物收获机包括过桥主动轮轴106和行走轮107。

所述扭转传感器101，与所述谷物收获机中的过桥主动轮轴106连接，用于采集所述过桥主动轮轴106上的扭矩值，并将所述扭矩值发送到所述信号处理电路102中。

所述信号处理电路102，与所述扭转传感器101连接，用于将接收到的所述扭矩值转化成模拟信号值，并将所述模拟信号值发送到所述控制器103中。

所述控制器103，分别与所述信号处理电路102和所述变量液压马达301连接，用于根据所述模拟信号值和所述作业阈值，控制输入到所述变量液压马达301中的液压油流量，以调整所述变量液压马达301的转速；其中，所述控制器103为单片机控制器。

所述变量液压马达301，与所述驱动桥105的输入端连接，用于调整所述驱动桥105的转速。

所述驱动桥105的输出端，与所述谷物收获机中的行走轮107连接，用于根据所述驱动桥的转速，控制所述谷物收获机的作业速度。

所述液压泵302，与所述变量液压马达301连接，用于为所述变量液压马达301提供设定压力的液压油；

所述发动机203，与所述液压泵302连接，用于为所述液压泵302提供驱动力。

所述触屏一体机104，与所述控制器103连接。

所述触屏一体机104，包括模式选择模块和作业阈值输入模块；

所述模式选择模块，包括手动控制单元和自动控制单元，用于当选择所述手动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置关闭，所述谷物收获机进入手动控制模式；当选择所述自动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置开启，所述谷物收获机进入自动控制模式；

所述作业阈值输入模块，与所述自动控制单元连接，用于当所述谷物收获机进入自动控制模式时，输入作业阈值，并将所述作业阈值发送到所述控制器103内。所述作业阈值包括作业速度和作业载荷。

其中，所述触屏一体机104和所述控制器103设置在所述谷物收获机的驾驶室内，便于操作人员的监控和作业阈值的输入。

本发明实施例的工作原理和使用过程：

工作时，操作人员首先在触屏一体机104中点击进入模式选择模块，当操作人员选择所述手动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置关闭，所述谷物收获机进入手动控制模式；当选择所述自动控制单元时，所述谷物收获机作业速度自适应控制装置开启，所述谷物收获机进入自动控制模式，触屏一体机104进入作业阈值输入模块状态，操作人员根据作业的实际情况，输入作业阈值，并由触屏一体机104将所述作业阈值发送到单片机控制器103内，作为谷物收获机工作过程的评判依据；当所述谷物收获机启动自动控制模式后，安装在过桥主动轮轴106上的扭矩传感器101会不断检测过桥主动轮轴的106扭矩值，并把该扭矩值通过信号处理电路转换为单片机控制器103可接受的模拟信号值，并由单片机控制器103完成模拟信号值与作业阈值的比较，得到比较结果。当比较结果表示模拟信号值大于作业阈值时，则表示谷物收获机处于过载状态，此时由单片机控制器103发出关于液压油流量减少的控制指令，并根据所述控制指令，减少输入到所述变量液压马达301中的液压油流量，以减低所述变量液压马达301的转速，进而控制驱动桥105转速也降低，最终带动降低行走轮107，实现谷物收获机作业速度的降低。当比较结果表示模拟信号值小于或者等于作业阈值时，表示谷物收获机处于正常工作状态，则单片机控制器103发出空指令，使谷物收获机维持原来的前进速度继续工作。

本发明实施例中的谷物收获机作业速度自适应控制装置适用于采用静液压驱动底盘的谷物收获机。

通过本发明提供的实施例1、实施例2以及实施例3，本发明实施例所具有的有益效果是：

1.通过检测过桥的喂入量，实现作业速度的自动调控，可以避免过载导致的谷物脱不干净、分不清楚以及清选损失大的问题。

2.通过单片机控制系统解决作业过程速度的自适应控制，减轻操作人员的劳动强度，提高了作业效率。

3.采用作业速度自适应控制系统可以提高谷物收获机的智能化水平，增强我国收获机参与市场的竞争力。

为达到上述目的，本发明还提供了一种谷物收获机作业速度自适应控制方法。

图4为本发明实施例谷物收获机作业速度自适应控制方法流程示意图，如图4所示，所述方法包括：

步骤401：获取扭矩值；

步骤402：判断所述扭转值是否大于所述作业阈值，得到第一判断结果；

步骤403：当第一判断结果表示所述扭转值大于所述作业阈值时，则所述控制器输出关于降低驱动桥转速的控制指令，并根据所述控制指令降低所述驱动桥的转速；

步骤404：当第一判断结果表示所述扭转值小于或者等于所述作业阈值时，则所述控制器部不输出控制指令，所述驱动桥的转速保持不变。

本发明提供的一种谷物收获机作业速度自适应控制方法，所述方法包括，通过扭转传感器采集过桥主动轮轴的扭矩值，并将所述扭矩值发送到所述控制器中，由控制器将扭矩值和作业阈值进行比较，得到比较结果；当比较结果表示扭转值大于作业阈值时，则降低驱动桥的转速，从而降低过桥主动轮轴的转速；当比较结果表示扭转值小于或者等于作业阈值时，则控制器不输出控制指令，驱动桥和过桥主动轮轴的转速保持不变。因此，本发明实施例通过将扭转传感器设置在谷物收获机中的过桥主动轮轴上，通过检测过桥喂入量实现作业速度的自动调控，避免作业过载导致的谷物脱不干净、分不清楚以及清选损失大的问题，提高谷物收获机的作业质量。

另外，本发明实施例方法是采用先检测后作业的方式，具有一定的提前性，避免因出现损失超标后才去调整机器的作业速度，影响作业质量的问题，减轻操作人员的劳动强度，提高作业效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。