一种农机犁具自动控制装置和控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农机犁具自动化技术领域，具体涉及一种农机犁具自动控制装置和控 制方法。
【背景技术】
[0002] 传统耕地用的农机包括牵引车和犁具两部分，其中牵引车的功能是提供行驶和工 作动力、对犁具进行必要的控制等。
[0003] 农机在进行犁地作业时，需要对犁具进行以下控制：1.耕深控制，即一般通过液 压驱动犁具，控制犁具切入土壤的深度；2.转向时提起犁具，当农机转向时，需要把犁具完 全提起，否则会导致犁具变形或损坏；3.越障控制，即当农机跨越田埂等障碍物时，需要犁 具适时提起来，等农机越过障碍物以后，再重新放下犁具继续作业。越障控制的关键是对犁 具提起和放下的时机控制，时机过早或过晚，都会对作业质量产生不利的影响。
[0004] 传统的农机对犁具实施手动控制，上述对犁具的控制都需要驾驶员通过手动完 成，对驾驶员的熟练程度要求高，导致驾驶员的劳动强度大。
[0005] 针对上述农机犁具控制的缺点，本发明提供了一种农机犁具自动控制装置和方 法，可以提高农机作业质量，减轻驾驶员劳动强度。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，一种农机犁具自动控制装置和方法，不仅能够自 动完成耕深控制、转向控制以及越障控制，通过农机作业质量较高，大大降低驾驶员劳动强 度。
[0007] 本发明的技术方案如下： 一种农机犁具自动控制装置，包括信号监测模块、可编程控制器、液压驱动模块、犁具 执行模块，可编程控制器用于向液压驱动模块发送动作指令，液压驱动模块与犁具执行模 块直接连接，通过液压驱动模块中的液压缸驱动犁具执行模块中的犁具实施深耕、转向以 及越障等动作，信号监测模块用于监测犁具状态、牵引车运行状态并反馈至可编程控制器， 使可编程控制器能够准确地进行下一步控制指令的发送。
[0008] 其中，信号监测模块包括行驶角度传感器、转向角度传感器、车速传感器、犁具角 度传感器； 转向角度传感器与牵引车转向开关连接，通过通讯电缆与可编程控制器连接，用于监 测牵引车转向角度的变化，构成转向时犁具提起的自动控制闭环； 犁具角度传感器安装在犁具上，通过通讯电缆与控制器连接，监测犁具的作业角度，构 成犁具工作角度的控制闭环； 行驶角度传感器安装在牵引车驾驶室顶端，通过通讯电缆与可编程控制器连接，用于 实时监测农机主机的行驶角度； 车速传感器与牵引车的车速仪连接，并通过通讯电缆与可编程控制器连接，用于监测 农机的行驶速度；车速传感器与行驶角度传感器通过与可编程控制器连接，构成犁具越障 控制闭环。
[0009] 其中，可编程控制器接收到来自行驶角度传感器、转向角度传感器、车速传感器、 犁具角度传感器采集到状态信号，同时可编程控制器结合内置的控制方法算法进行运算、 处理并产生电磁阀铁控制电流信号，电磁阀铁接收到来自可编程控制器的控制信号执行相 应的动作。
[0010] 其中，液压驱动模块包括液压缸、电磁式液压比例阀、液压泵、油箱，液压缸缸体固 定在牵引车上，输出端与犁具执行模块连接，通过电磁式液压比例阀控制液压缸动作，电磁 式液压比例阀包括比例阀、电磁铁A、电磁铁B，电磁铁A得电，从而推动比例阀动作，比例阀 驱动油缸伸出，将犁具放下；电磁铁B得电，从而推动比例阀动作，比例阀驱动油缸收缩，将 犁具提起，电磁铁A、电磁铁B均不得电，比例阀不动作，梨具正常工作或停止。
[0011] 一种农机犁具自动控制装置的控制方法，包括犁具转向自动控制、犁具越障自动 控制： 转向时犁具自动控制包括以下步骤： 当可编程控制器检测到转向角度传感器的输出角度值大于某个预设的角度后，可编程 控制器输出控制电流给液压比例阀电磁铁B，通过液压比例阀控制液压缸缩进，把犁具提起 到最高位置；当方向盘转向角度回复到预设角度以内后，根据驾驶员的操作恢复犁具的作 业状态。
[0012] 具体步骤如下： Al.在可编程控制器中预设一个回转角度的激活阈值*!>0、￡>0,且《>￡; A2.当驾驶员转动方向盘进行转向时，可编程控制器接收来自转向角度传感器采集到 的方向盘实际的转向角度值δ; A3.可编程控制器判断实际转向角度绝对值结果为|6| > a，则可编程控制器判定驾驶 员正在操作车辆转向，可编程控制器向电磁铁B传送信号，使得电磁铁B得电，从而推动比 例阀并驱动液压缸缩进，将犁具提起； 或，可编程控制器判断实际转向角度绝对值结果为C<M<S，且驾驶员发出放犁指令 时，可编程控制器向电磁铁A传送信号，使得电磁铁A得电，从而推动比例阀并驱动液压缸 伸出，将犁具放下； 或，可编程控制器判断实际转向角度绝对值结果为可编程控制器则判定驾驶 员未转向，犁具状态不变。
[0013] 越障时犁具自动控制步骤： 首先通过行驶角度传感器的信号判断出正常行驶状态和越障状态，如果行驶角度在短 时间内变大又迅速变小，说明车轮在通过障碍；再通过车速传感器计算障碍物到达犁具位 置的时间，计算依据包括车辆的尺寸、车速等；最后通过可编程控制器向液压比例阀的电磁 铁B发出控制信号，通过液压比例阀驱动油缸提起犁具； 当障碍物通过犁具后，控制器自动控制犁具恢复原作业状态，实现了系统的自动控制 越障功能。
[0014] 具体步骤如下： Al.在可编程控制器中预设一个行驶角度的激活阈值c >0 ; A2.当行驶并跨越障碍时，行驶角度传感器输出实际的行驶角度: A3.可编程控制器判断实际行驶角度绝对值结果为M>e，则可编程控制器判定车辆 为正在跨越障碍物并开始计，经过Π 时间，可编程控制器向电磁铁B发出控制信号，使得电 磁铁B得电，从而推动比例阀动作，比例阀驱动液压缸缩进，将犁具提起；其中，H = ib/v， ??为经验系数，一般为常数，V为车辆行驶速度； 或，可编程控制器判断实际行驶角度绝对值结果为￡<Ml <c，则可编程控制器判定车 辆障碍物跨越完成并开始计，经过1*2时间后，可编程控制器向电磁铁A发出控制信号，使 得电磁铁A得电，从而推动比例阀动作，比例阀驱动油缸伸出，将犁具放下；其中，Γ2 = h/v，n为经验系数，一般为常数，v为车辆行驶速度； 或，可编程控制器判断实际行驶角度绝对值结果为M ，可编程控制器则判定车辆 并未跨越障碍物，犁具状态不变。
[0015] 本发明的有益效果是： 通过本发明有效解决传统农机对犁具使用控制困难的问题，实现农机犁具自动完成耕 深控制、转向控制以及越障控制，使用简单，大大降低了对驾驶员的熟练程度要求及其劳动 强度。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明一种农机犁具自动控制装置结构示意图； 图2为本发明转向时犁具提起控制流程图； 图3为本发明转向时犁具放下控制流程图； 图4为本发明越障时犁具控制流程图； 附图标记说明：1.行驶角度传感器；2.牵引车；3.转向开关；4.转向角度传感器； 5.车速传感器；6.车速仪；7.比例阀；8.电磁阀B ;9.油箱；10.液压泵；11.可编程控制 器；12.电磁阀A ;13.犁具；14.犁具角度传感器；15.液压缸。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图和【具体实施方式】，对本发明作详细描述。
[0018] 如图1所示，一种农机犁具自动控制装置，包括信号监测模块、可编程控制器11、 液压驱动模块、犁具13,可编程控制器11是自动控制装置的核心部件，负责对其他部件的 协调处理工作。
[0019] 信号监测模块包括行驶角度传感器1、转向角度传感器4、车速传感器6、犁具角度 传感器14 ; 转向角度传感器4与牵引车2的转向开关3连接，并通过通讯电缆连接至可编程控制 器11，牵引车4转向，转向角度传感器4产生转向角度信号，传送至可编程控制器11，可编 程控制器11结合设定的算法控制犁具13产生相应的动作，构成转向时犁具13提起的自动 控制闭环； 犁具角度传感器14安装在犁具13上，并通过通讯电缆连接至可编程控制器11，可编程 控制器11接收到犁具角度传感器14传送来的角度信号，控制犁具13工作角度，构成犁具 13工作角度的控制闭环； 行驶角度传感器1安装在牵引车2驾驶室顶端，并通过通讯电缆连接至可编程控制器 11，实时监测农机主机的行驶角度； 车速传感器6与车速仪6连接，并通过通讯电缆连接至可编程控制器11，实时监测农机 的行驶速度；车速传感器6与行驶角度传感器1通过与可编程控制器11连接，构成犁具13 越障控制闭环。
[0020] 可编程控制器11接收到来自行驶角度传感器1、转向角度传感器4、车速传感器 6、犁具角度传感器14采集到信号，同时可编程控制器11结合内置的控制方法、算法进行运 算、处理并产生控制电流信号控制电磁铁8、电磁铁12动作，电磁阀铁8、电磁铁12接收到 来自可编程控制器11的控制信号操作比例阀7,控制液压缸15,进一步达到控制犁具13提 起或下放的目的。