本实用新型涉及一种用于果园管理机的倾翻预警控制系统，特别涉及一种用于丘陵山地果园管理机的倾翻预警控制。
背景技术：
我国地域辽阔，果树种植面积较大。果园地势呈多样性，丘陵山区是果园种植的主要地区，地块不整起伏较大，果园管理机在果园作业机械中扮演着重要角色，从果树修剪到果实采摘再到运输作业，管理平台都起着不可替代的作用。面对地形复杂、多坡地的果园种植模式，现有的果园管理机通用性不强，倾翻稳定性能差，缺乏相应的安全预警措施，倾翻稳定性和倾翻预警技术的研究对果园管理机的适应性具有重要意义。因此，研制一种用于果园管理机的倾翻预警控制系统十分重要。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本实用新型针对现有的果园管理机提供了一种用于果园管理机的倾翻预警控制系统，主要包括果园管理机当前状态量的获取，倾翻判断指标的计算和防倾翻预警策略，倾翻判断指标采用倾翻预警时间和整车横向载荷转移率。本实用新型可以有效判断果园管理机的作业姿态，对不同的作业环境做出不同的预警措施，提高作业人员的安全保障系数。
一种用于果园管理机的倾翻预警控制系统，包括平台检测模块，倾翻判断控制模块和防倾翻预警模块；
所述平台检测模块包括速度传感器、倾角传感器、加速度传感器和压力传感器；平台检测模块用于获取现有果园管理机的运动状态；所述的速度传感器、倾角传感器和加速度传感器安装在果园管理机的机架上；所述的压力传感器安装在果园管理机的轮胎上；所述的速度传感器、倾角传感器、加速度传感器和压力传感器分别用于测定果园管理机的前进速度、整车侧倾角、侧倾角加速度和轮胎压力；
所述倾翻判断控制模块为单片机；单片机分别和所述的速度传感器、倾角传感器、加速度传感器、压力传感器连接。所述的单片机将倾翻预警时间和整车横向载荷转移率同时设为预警指标，只要达到倾翻预警时间或整车横向载荷转移率中任一指标，就显示整机有翻车的倾向；
所述防倾翻预警模块包括报警系统和管理平台启停开关；所述的报警系统包括蜂鸣器和报警灯；所述的果园管理机启停开关、蜂鸣器和报警灯分别和单片机连接。
本实用新型可实现现有果园管理机主动预警功能。本实用新型的重点在于同时设置倾翻预警时间和整车横向载荷转移率作为倾翻判断指标，实现主动预警，对可能发生的倾翻状态，实现果园管理机主动制动或主动转向，实现了双重防倾翻措施，更安全可靠。
附图说明
图1是本实用新型系统框架图；
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图和原理特征进行描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，并非用于限定本实用新型的范围。本实用新型主要用于现有果园管理机，能实现其防倾翻预警功能。根据本实用新型提供控制系统方案，下面将参照图 1说明本实用新型管理平台的倾翻预警控制系统的工作原理。
如图1所示，速度传感器、倾角传感器、加速度传感器和压力传感器分别与单片机控制系统连接，单片机控制系统获取信息，经处理后控制蜂鸣器、报警灯和果园管理机启停开关的动作。
本实用新型提供了优选实施例，下面以现有果园管理机为实施例，但不用限制本实用新型的范围：
本实用新型包括果园管理机当前状态量的获取，倾翻判断指标的计算和防倾翻预警策略。倾翻判断指标的计算选用STM32单片机，速度传感器选用赛摩PLR2300速度旋转编码器，倾角传感器需用MTI-300倾角传感器，加速度传感器选用MPU6050加速度传感器，压力传感器选用FSR402电阻式薄膜压力传感器，STM32单片机获取果园管理机行走速度，实时检测果园管理机倾斜角度，STM32单片机利用倾角传感器和加速度传感器采集当前果园管理机倾斜角度、果园管理机初始角速度和果园管理机侧倾加速度，确定倾翻预警时间。设定当倾翻预警时间小于5s时，STM32单片机控制果园管理机启停开关，实现果园管理机主动制动或主动转向，实现主动预警防倾翻功能；当倾翻预警时间大于5s时，果园管理机正常作业，同时，为加强防倾翻的能力，同时设置横向载荷转移率作为控制系统的第二个指标。STM32单片机利用压力传感器采集轮胎压力值，确定整车横向载荷转移率，判断整车横向载荷转移率。设定当整车横向载荷转移率大于0.5时，单片机控制系统控制蜂鸣器蜂鸣和报警灯闪烁同时启动主动防倾翻滑块动作，实现主动调整果园管理机姿态的调整；当整车横向载荷转移率小于0.5 时，果园管理机正常作业。上述两个指标倾翻预警时间和横向载荷转移率互不干扰，只要有一个指标显示整车有翻车的倾向，控制系统就立刻动作，防止事故的进一步发生。
果园管理机倾翻预警控制系统实现了管理平台主动防倾翻预警功能，通过设置两个判断指标即倾翻预警时间和横向载荷转移率就能保证作业人员的安全，同时通过控制果园管理机主动制动、主动转向和主动防倾翻滑块的动作对果园作业平台的姿态做出调整，提高作业人员的工作效率，对果园作业机械自动化水平的提高具有显著意义。
使用时，步骤如下：
单片机控制系统利用倾角传感器、加速度传感器获取当前果园管理机倾斜角度、果园作业平台侧倾角初速度和果园管理机侧倾加速度，通过公式(1)计算倾翻预警时间，同时单片机控制系统利用压力传感器检测轮胎压力值，通过公式(2)计算整车横向载荷转移率，将倾翻预警时间设置为防倾翻的第一个指标，将整车横向载荷转移率作为防倾翻的第二个指标；当倾翻预警时间大于预警时间设定值时(所述预警时间设定值根据果园作业平台的实际防倾翻能力事先确定)，或者当整车横向载荷转移率的绝对值大于转移率设定值时，单片机控制系统控制蜂鸣器蜂鸣和报警灯闪烁同时单片机控制系统控制果园管理机启停开关，实现果园管理机的主动制动或主动转向；只要达到倾翻预警时间或整车横向载荷转移率中任一指标，就显示整车有翻车的倾向，控制系统立刻报警，防止事故发生。
倾翻预警时间通过当前果园管理机的运行状态，包括整车侧倾角、侧倾角初速度和侧倾角加速度计算果园管理机倾翻预警时间，根据公式(1)计算：
其中，φlim为果园管理机侧倾角临界值，φ0为果园管理机侧倾角初始值，为果园管理机侧倾角初速度，为果园管理机侧倾角加速度，t为果园管理机倾翻预警时间值。整车侧倾角、侧倾角初速度和侧倾角加速度通过各个传感器测得。φlim根据果园管理机的实际防倾翻能力事先设定。
所述整车横向载荷转移率通过公式(2)计算：
其中，LTR为横向载荷转移率，Fri和Fli分别为第i根车轴左右轮胎上的垂直载荷，n为车轴总数。每根车轴上安装2个传感器。
当LTR＝0时，表示两侧轮胎受力相等，此时果园管理机处于最稳定的运行状态，当LTR＝±1时，表示其中一侧车轮全部离开路面，果园管理机正在发生失稳，LTR值越大代表果园管理机的稳定性越差。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。