[发明专利]一种电动拖拉机用智能犁耕辅助系统及方法

说明书

本发明公开了一种电动拖拉机用智能犁耕辅助系统及方法，涉及拖拉机智能犁耕领域。通过视觉土壤类型识别部分主要通过摄像头采集土壤图像与数据库匹配获得大致土壤的类别。在获得的大致土壤类型后，由滑转率土壤识别部分进一步通过计算利用附着系数最终确定土壤类型及最佳滑移率门限值。通过耕地检测与报警部分通过Logistic回归模型判断犁具是否发生碰撞，当发生碰撞时，发出报警提醒驾驶员并停止整个系统工作。耕深控制部分根据土壤的类型及确定的最佳滑转率控制门限后，控制电控悬挂来实时调节耕深。本发明可以实时地检测土壤类型并根据土壤类型获得滑转率门限进行耕深控制，能保证耕地的安全性和高效性。

技术领域

本发明涉及拖拉机犁耕领域，尤其涉及一种电动拖拉机用智能犁耕辅助系统及方法。

背景技术

电动拖拉机在犁耕的时候，由于耕地土壤材质和地面不平等问题，拖拉机负载不断变化，驾驶员一方面要控制拖拉机的行驶方向，又要对耕深进行控制，很容易导致耕地不均匀。如果想控制耕深必须保证滑转率在最佳控制门限内防止拖拉机过渡滑转，进而达到目标耕深。这对于拖拉机驾驶员有着极大的考验。因此，大多数农民耕地都需要找有经验的耕地师傅帮忙耕地，极大限制了耕种。而且在耕作工程中土壤中可能会有岩石如果驾驶员不及时发现可能会损坏梨具，导致不能继续进行工作，给农民带来了大量的经济损失。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种电动拖拉机智能犁耕辅助系统，能够控制耕深并且在遇到岩石时有自动报警功能，保持梨具耕作深度的基础上兼顾了拖拉机的滑转率控制，极大提高了农民的耕作效率，使得没有太多耕作经验的农民也可耕地。

为了实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种电动拖拉机用智能犁耕辅助系统，该系统包括视觉土壤类型识别部分，滑转率土壤识别部分，耕地检测与报警部分和耕深控制部分。

其中，视觉土壤类型识别部分主要通过摄像头采集土壤图像与数据库匹配获得大致土壤的类别。在获得的大致土壤类型后，滑转率土壤识别部分进一步通过计算滑转率最终确定土壤类型及最佳滑移率门限值。

耕地检测与报警部分主要通过Logistic回归模型判断犁具是否发生碰撞，当发生碰撞时，发出报警提醒驾驶员耕地遇到岩石并停止整个系统工作。

耕深控制部分主要是根据土壤的类型及确定的最佳滑转率控制门限后，控制电控悬挂来实时调节耕深。

本发明还提出了一种电动拖拉机用智能犁耕辅助方法，其特征在于，包括如下：

S1、采集土壤图像与数据库匹配获得大致土壤的类别；

S2、采集车速及加速度，获得滑移率，并依据滑移率确定土壤类型及最佳滑移率门限值；

S3、根据土壤的类型及确定的最佳滑转率门限后，控制驱动电机和电控悬挂来实时调节耕深；

S4、在上述S1-S3的过程中，实时判断犁具是否发生碰撞，当发生碰撞时，发出报警提醒驾驶员并停止耕地工作。

进一步，所述步骤S2的实现包括：通过轮速传感器采集的转速与速度雷达采集的加速度数据，得到滑移率，进而确定土壤类型，并通过查表找到当前这个状态下最佳的滑移率控制门限；其中，确定土壤类型的具体方法如下：

根据轮速传感器信息与速度雷达信息得到车轮的速度和加速度，通过公式(1)得到滑移率：

式中：S为滑移率、w为车轮转速、R为车轮半径、V为车速；

建立车轮动力学方程：

计算附着力：

式中：J为驱动轮转动惯量、T为驱动力矩、F_i为切向或法向力；

根据附着力与附着系数关系F_φ＝μ_sF_Z1，得到路面附着系数为