一种拖拉机机具悬挂系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种拖拉机机具悬挂系统，包括：悬架体；以及上拉杆，其与所述悬架体上方铰接，所述上拉杆可在所述悬架体竖直平面内旋转；左下拉杆，其一端与所述悬架体左侧下方铰接，其可在所述悬架体竖直平面内旋转；右下拉杆，其一端与所述悬架体右侧下方铰接，其分别可在所述悬架体竖直平面内旋转以及沿所述右下拉杆轴向伸缩运动；驱动机构，其分别与所述左下拉杆和右下拉杆连接，用于为所述左下拉杆和右下拉杆运动提供动力。本发明专利技术还提供其控制方法，能够对左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度进行主动调控，并调整使得左下拉杆和右下拉杆另一端点所在的竖直平面与拖拉机行驶方向垂直，使机具处于最优的工作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种拖拉机机具悬挂系统及其控制方法
本专利技术涉及农用机械设备
，更具体的是，本专利技术涉及一种拖拉机机具悬挂系统及其控制方法。
技术介绍
在进行农作物种植时，需要使用农用机具以节省人力。常用的农用机具有牵引式、半悬挂式和悬挂式，在我国使用最为广泛的主要是牵引式和悬挂式两种。牵引式机具的结构复杂，重量大，机动性差，多用于与大功率的拖拉机匹配，与拖拉机单点挂接，运输时，全部重量由牵引机具承受；悬挂式机具适用于壤土、沙壤土地区熟地旱田耕作，其结构简单，重量轻，机动性好，耕作适应范围较大，作业质量好，地表平整，碎土覆性能好，墒沟小，多与中小功率的拖拉机匹配，与拖拉机三点挂接，节省了人力、时间，提高了耕作效率，是农民必备之良材。悬挂式机具通过与拖拉机的三点悬挂机械(悬挂系统)连接，靠拖拉机的液压提升机构升降，运输时，全部重量由拖拉机承受。现有的悬挂式在使用前必须调整好悬挂参数，以使其适应土地形貌，进而达到最好的效果，然而对于地表不平整、多沟壑的土地则无法进行有效工作，亦或即使地表平整在更换不同地势土地时，仍需调整悬挂的参数，操作复杂，浪费人力且工作效率低。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是设计开发了一种拖拉机机具悬挂系统，能够主动对左下拉杆和右下拉杆的高度进行调节，还能控制右下拉杆沿其轴向伸缩运动，使机具处于最优状态，操作简单，工作效率高。本专利技术的另一个目的是设计开发了一种拖拉机机具悬挂系统的控制方法，能够在犁地过程中实时基于BP神经网络对左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度进行主动调控，使得左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度一致。本专利技术还提供一种拖拉机机具悬挂系统的控制方法，能够控制右下拉杆沿其轴向伸缩运动，使得左下拉杆和右下拉杆另一端点所在的竖直平面与拖拉机行驶方向垂直，使机具处于最优的工作状态，整个过程设备操作简单且工作效率高。本专利技术提供的技术方案为：一种拖拉机机具悬挂系统，包括：悬架体；以及上拉杆，其一端与所述悬架体上方铰接，所述上拉杆可在所述悬架体竖直平面内旋转；左下拉杆，其一端与所述悬架体左侧下方铰接，其可在所述悬架体竖直平面内旋转；右下拉杆，其一端与所述悬架体右侧下方铰接，其分别可在所述悬架体竖直平面内旋转和沿所述右下拉杆轴向伸缩运动；驱动机构，其分别与所述左下拉杆和右下拉杆连接，用于为所述所述左下拉杆和右下拉杆运动提供动力。优选的是，还包括：第一连接杆，其一端与所述左下拉杆的中部铰接，另一端与所述悬架体左侧上方铰接，其可带动所述左下拉杆在悬架体竖直平面内旋转；第二连接杆，其一端与所述右下拉杆的中部铰接，另一端与所述悬架体右侧上方铰接，其可带动所述右下拉杆在悬架体竖直平面内旋转；第一伸缩杆，其一端与所述悬架体铰接，另一端与所述右下拉杆的一端铰接，用于驱动所述右下拉杆沿其轴向伸缩运动。优选的是，还包括：第一旋转头，其呈中部上凸的弧形，其一端与所述第一连接杆铰接，另一端与所述悬架体左侧上方铰接；第二旋转头，其呈中部上凸的弧形，其一端与所述第二连接杆铰接，另一端与所述悬架体右侧上方铰接。优选的是，还包括：第一支撑杆，其一端与所述第一旋转头中部铰接，另一端与所述悬架体左侧下方铰接；第二支撑杆，其一端与所述第二旋转头中部铰接，另一端与所述悬架体右侧下方铰接。优选的是，所述驱动机构包括：多个油缸，其分别与所述第一支撑杆和第二支撑杆连接，用于控制第一支撑杆和第二支撑杆沿其轴向运动；电机，其与所述第一伸缩杆连接，用于控制所述第一伸缩杆沿其轴向伸缩运动。优选的是，还包括：振动传感器，其设置在所述悬架体上，用于检测所述悬挂系统在行驶过程中的振幅和振动频率；速度传感器，其设置在所述悬架体上，用于检测所述悬挂系统的行驶速度和方向；红外传感器，其分别设置在所述上拉杆、左下拉杆和右下拉杆的另一端，用于检测所述上拉杆、左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度以及左下拉杆和右下拉杆另一端点之间的距离和方向；控制器，其与所述振动传感器、速度传感器、红外传感器和驱动机构连接，用于接收所述振动传感器、速度传感器和红外传感器的检测数据并控制所述驱动机构工作。相应地，本专利技术还提供一种拖拉机机具悬挂系统的控制方法，将上述的拖拉机机具悬挂系统与拖拉机匹配并与机具三点连接，当拖拉机行驶时，基于BP神经网络对左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度进行调控，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过传感器采集左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度差Δh，悬挂系统行驶的振幅A、振动频率H以及速度V；步骤二、依次将高度差Δh，悬挂系统行驶的振幅A、振动频率H以及速度V进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2,x3,x4}；其中，x1为左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度差系数，x2为悬挂系统行驶的振幅系数，x3为悬挂系统行驶振动频率系数，x4为悬挂系统行驶速度系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量z＝{z1,z2}；其中，z1为左下拉杆距离地面的高度调节系数，z2为右下拉杆距离地面的高度调节系数，使其中，分别为第i个采样周期输出层向量参数，hmax为设定的左下拉杆和右下拉杆距离地面的最大高度，分别为第i+1个采样周期时的左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度；以及在所述步骤二中，高度差Δh，悬挂系统行驶的振幅A、振动频率H以及速度V进行规格化公式为：其中，xj为输入层向量中的参数，Xj分别为测量参数Δh、A、H、V，j＝1,2,3,4；Xjmax和Xjmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。优选的是，在所述步骤一中，初始运行状态下，左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度满足经验值：优选的是，还包括：坡度传感器，其设置在所述悬挂体质心位置，用于检测地面坡度；所述控制器控制第一伸缩杆的伸缩距离为：d＝(1-sinα3/2)·L·sin(θ-90)其中，d为第一伸缩杆的伸缩距离，α为地面坡度，L为左下拉杆和右下拉杆另一端点之间的距离，θ为右下拉杆另一端点到左下拉杆另一端点的射线方向与悬架体速度方向的夹角。优选的是，还包括：当d＞0时，所述第一伸缩杆为伸长运动；当d＜0时，所述第一伸缩杆为收缩运动。本专利技术至少具备以下有益效果：(1)本专利技术所述的拖拉机机具悬挂系统，能够主动对左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度进行调节，还能控制右下拉杆沿其轴向伸缩运动，使机具处于最优状态，操作简单，工作效率高。(2)本专利技术所述的拖拉机机具悬挂系统的控制方法，能够在犁地过程中实时基于BP神经网络对左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度进行主动调控，使得左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度一致；还能控制右下拉杆沿其轴向伸缩运动，使得左下拉杆和右下拉杆另一端点所在的竖直平面与拖拉机行驶方向垂直，使机具处于最优的工作状态，整个过程设备操作简单、节省人力且工作效率高。附图说明图1为本专利技术所述拖拉机机具悬挂系统的结构示意图。图2为本专利技术所述拖拉机机具悬挂系统的结构示意图。图3为本专利技术所述拖拉机机具悬挂系统的结构示意图。图4为本专利技术所述传感器模块示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术可以有许多不同的形式实施，而不应该理解为限于再次阐述的实施例，相反，提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拖拉机机具悬挂系统，其特征在于，包括：悬架体；以及上拉杆，其一端与所述悬架体上方铰接，所述上拉杆可在所述悬架体竖直平面内旋转；左下拉杆，其一端与所述悬架体左侧下方铰接，其可在所述悬架体竖直平面内旋转；右下拉杆，其一端与所述悬架体右侧下方铰接，其分别可在所述悬架体竖直平面内旋转和沿所述右下拉杆轴向伸缩运动；驱动机构，其分别与所述左下拉杆和右下拉杆连接，用于为所述所述左下拉杆和右下拉杆运动提供动力。

【技术特征摘要】
1.一种拖拉机机具悬挂系统，其特征在于，包括：悬架体；以及上拉杆，其一端与所述悬架体上方铰接，所述上拉杆可在所述悬架体竖直平面内旋转；左下拉杆，其一端与所述悬架体左侧下方铰接，其可在所述悬架体竖直平面内旋转；右下拉杆，其一端与所述悬架体右侧下方铰接，其分别可在所述悬架体竖直平面内旋转和沿所述右下拉杆轴向伸缩运动；驱动机构，其分别与所述左下拉杆和右下拉杆连接，用于为所述所述左下拉杆和右下拉杆运动提供动力。2.如权利要求1所述的拖拉机机具悬挂系统，其特征在于，还包括：第一连接杆，其一端与所述左下拉杆的中部铰接，另一端与所述悬架体左侧上方铰接，其可带动所述左下拉杆在悬架体竖直平面内旋转；第二连接杆，其一端与所述右下拉杆的中部铰接，另一端与所述悬架体右侧上方铰接，其可带动所述右下拉杆在悬架体竖直平面内旋转；第一伸缩杆，其一端与所述悬架体铰接，另一端与所述右下拉杆的一端铰接，用于驱动所述右下拉杆沿其轴向伸缩运动。3.如权利要求2所述的拖拉机机具悬挂系统，其特征在于，还包括：第一旋转头，其呈中部上凸的弧形，其一端与所述第一连接杆铰接，另一端与所述悬架体左侧上方铰接；第二旋转头，其呈中部上凸的弧形，其一端与所述第二连接杆铰接，另一端与所述悬架体右侧上方铰接。4.如权利要求3所述的拖拉机机具悬挂系统，其特征在于，还包括：第一支撑杆，其一端与所述第一旋转头中部铰接，另一端与所述悬架体左侧下方铰接；第二支撑杆，其一端与所述第二旋转头中部铰接，另一端与所述悬架体右侧下方铰接。5.如权利要求4所述的拖拉机机具悬挂系统，其特征在于，所述驱动机构包括：多个油缸，其分别与所述第一支撑杆和第二支撑杆连接，用于控制第一支撑杆和第二支撑杆沿其轴向运动；电机，其与所述第一伸缩杆连接，用于控制所述第一伸缩杆沿其轴向伸缩运动。6.如权利要求1所述的拖拉机机具悬挂系统，其特征在于，还包括：振动传感器，其设置在所述悬架体上，用于检测所述悬挂系统在行驶过程中的振幅和振动频率；速度传感器，其设置在所述悬架体上，用于检测所述悬挂系统的行驶速度和方向；红外传感器，其分别设置在所述上拉杆、左下拉杆和右下拉杆的另一端，用于检测所述上拉杆、左下拉杆和右下拉杆距离地面的高度以及左下拉杆和右下拉杆另一端点之间的距离和方向；控制器，其与所述振动传感器、速度传感器、红外传感器和驱动机构连接，用于接收所述振动传感器、速...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广宇，张云硕，张磊，孟长伊，徐峰，张含思，李玲玲，李剑飞，杨少奇，郝宇佳，杨海天，
申请(专利权)人：吉林省农业机械研究院，
类型：发明
国别省市：吉林,22