[发明专利]一种作业机具自动调平系统及其控制方法

权利要求书

1.一种作业机具自动调平系统，其特征在于：包括倾角检测传感器模块、位移检测传感器、自动调平控制模块以及执行模块，所述执行模块包括作业机具、旋转机构以及伸缩机构，所述作业机具通过旋转机构与农业机械车体连接；所述伸缩机构相对于作业机具倾斜设置，且伸缩的一端与作业机具铰接，通过伸长或缩短驱动作业机具旋转，以调节作业机具相对于农业机械车体的倾斜角度；所述倾角检测传感器模块设置在农业机械车体上，用于检测农业机械车体的倾斜运动信号；所述位移检测传感器设置在伸缩机构上，用于检测伸缩机构所在调节位置的直线位移；所述倾角检测传感器模块、位移检测传感器和伸缩机构分别与自动调平控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种作业机具自动调平系统，其特征在于：所述倾角检测传感器模块包括加速度传感器和角速度传感器，所述加速度传感器和角速度传感器检测到的农业机械车体的运动信号通过Kalman融合算法计算出农业机械车体的实时倾斜角度。

3.根据权利要求1所述的一种作业机具自动调平系统，其特征在于：所述自动调平控制模块包括运算控制器、驱动单元以及人机交互单元，所述驱动单元和人机交互单元分别与运算控制器连接；所述运算控制器用于根据农业机械车体的实时倾斜角度、作业机具和车体结构的几何模型、位移检测传感器数据和通过人机交互单元设定的作业机具相对于农业机械车体的目标倾斜角度，通过驱动单元控制伸缩机构伸长或缩短，以调节作业机具相对于农业机械车体的倾斜角度。

4.根据权利要求1所述的一种作业机具自动调平系统，其特征在于：所述作业机具与旋转机构铰接。

5.根据权利要求1所述的一种作业机具自动调平系统，其特征在于：所述伸缩机构为液压油缸或电动缸。

6.一种作业机具自动调平系统的自动调平控制方法，其特征在于包括以下步骤：

s1、倾角检测传感器模块的加速度传感器和角速度传感器检测农业机械车体的倾斜运动信号，并传输给自动调平控制模块的运算控制器；

S2、运算控制器根据农业机械车体的倾斜运动信号，通过Kalman融合算法计算出农业机械车体的实时倾斜角度；

S3、运算控制器读取当前位移检测传感器的信号，并转化为伸缩机构的位移量；

s4、运算控制器根据作业机具和农业机械车体结构的几何模型，以及伸缩机构当前的位移量，通过建立伸缩机构的位移x变化与作业机具相对于农业机械车体的倾斜角度θ变化的关系θ＝f(x)，计算作业机具相对于农业机械车体的倾斜角度；

S5、运算控制器根据农业机械车体的倾斜角度和作业机具相对于农业机械车体的倾斜角度的差值，结合结构的几何模型，将角度的差值代入θ＝f(x)，计算出作业机具调平所需的伸缩机构的控制目标位移值；

S6、运算控制器将控制信号发送给驱动单元，通过驱动单元使伸缩机构运动到目标位移，实现对作业机具的调平控制。

7.根据权利要求6所述的一种作业机具自动调平系统的自动调平控制方法，其特征在于：所述伸缩机构的位移x变化与作业机具相对于农业机械车体的倾斜角度θ变化的关系如下：

其中，∠α和∠β分别为作业机具与旋转机构铰接处的两个固定角度，a和b分别为作业机具与旋转机构的铰接点到伸缩机构两端的距离，x₀为伸缩机构最短长度。