作物生长传感器车载自平衡方法及装置制造方法及图纸

一种作物生长传感器自平衡装置，包括单摆齿轮阻尼系统、单摆非圆齿轮阻尼系统、单摆齿轮驱动系统和控制组件，所述作物生长传感器自平衡装置通过固定板7可将装置安装于拖拉机机架上，第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮4与第四齿轮5构成单摆齿轮阻尼系统，非圆齿轮10与非圆齿轮11构成单摆非圆齿轮阻尼系统，用于抑制拖拉机倾斜的影响。一种作物生长传感器自平衡方法，对采用运动学和动力学分析，通过数值模拟、实验分析方法找出作物生长传感器自平衡装置在不同激励下的响应模型。本发明专利技术的作物生长传感器车载自平衡装置，可提高作物长势传感器监测信息的准确性，避免由于拖拉机倾斜引起的作物长势传感器监测效果差的问题。

Vehicle self balancing method and device for crop growth sensor

A plant growth sensor self balancing device includes a single pendulum gear damping system, a single pendulum non circular gear damping system, a single pendulum gear drive system and a control component. The crop growth sensor self balancing device can be installed on a tractor frame through a fixed plate 7, and the first gear 1, second gear 2, and third gear 4. The fourth gear 5 forms a single pendulum gear damping system, the non circular gear 10 and the non circular gear 11 constitute the single pendulum non circular gear damping system, which can be used to restrain the influence of the tractor tilting. A self balancing method of crop growth sensor is used to analyze the kinematics and dynamics. Through numerical simulation and experimental analysis, the response model of the plant growth sensor self balancing device under different excitation is found. The crop growth sensor vehicle self balancing device can improve the accuracy of monitoring information of crop growth sensor and avoid the poor monitoring effect of crop growth sensor caused by the tilt of the tractor.

【技术实现步骤摘要】
作物生长传感器车载自平衡方法及装置
本专利技术涉及精准农业领域，具体涉及一种作物生长传感器车载自平衡方法及装置。
技术介绍
精准农业是当今世界农业发展的新潮流，其原理是按田间每一操作单元的具体条件，精细准确地调整各项土壤和作物管理措施，最大限度地优化各项农业投入，以获取最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，以保持农业资源的高效利用与农业产业的持续发展。其中由于农田信息受自然条件影响大，时空变异性强，实时采集难度高，且直接进行田间大量信息采集和处理耗资费时，因而农田信息实时采集设备和技术的研究开发已成为精准农业领域的研究重点和难点。在精准农业领域，获取地面农作物生长信息时，用于测量的传感器与地面相对位置有严格的要求，搭载传感器的信息采集车常在田间比较狭窄、路面不平、环境复杂的情况下工作，会影响传感器的采集精度。因此为提高传感器信息采集的准确性，需减少并消除地面不平整等原因对传感器产生的影响。由于拖拉机在田间行走时，会发生倾斜现象，而当作物长势传感器要求垂直于作物表面，当产生倾斜时会影响到作物长势传感器的测量精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述问题，提供一种作物生长传感器车载自平衡方法及装置，以减小拖拉机在田间行走时产生的倾斜对传感器的影响，提高作物传感器的实时信息采集精度。本专利技术的技术方案是：一种作物生长传感器自平衡装置，包括单摆齿轮阻尼系统、单摆非圆齿轮阻尼系统、单摆齿轮驱动系统和控制组件，所述作物生长传感器自平衡装置通过固定板可将装置安装于拖拉机机架上，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮与第四齿轮构成单摆齿轮阻尼系统，非圆齿轮与非圆齿轮构成单摆非圆齿轮阻尼系统，用于抑制拖拉机倾斜的影响，由第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮与第四齿轮构成单摆齿轮阻尼系统安装在支架上，第三齿轮与第四齿轮均通过带轴承的轴销安装在固定板上，非圆齿轮与非圆齿轮构分别通过带轴承的第一轴销、带轴承的第二轴销安装在支架上，作物长势传感器安装在位置可调板上，陀螺仪检测作物长势传感器的姿态信息，按照预定的目标将控制信号作用于单摆齿轮副以及由第一无刷电机驱动器、第二无刷电机驱动器和第三无刷电机驱动器构成的单摆齿轮驱动系统，目标控制信号依据激励响应模型采用PID控制策略，从而实现作物长势传感器的平衡稳定状态的闭环控制，所述控制组件包括处理器和陀螺仪，所述陀螺仪检测作物长势传感器的姿态信息，所述处理器根据作物长势传感器姿态信息控制所述，所述无刷电机驱动器组件控制单摆齿轮传动系统驱动所述机架组件对作物长势传感器进行姿态调整以保证作物长势传感器始终与所监测的作物保持一定的角度范围。采用单摆齿轮副系统作为作物生长传感器自平衡装置的阻尼系统以及传动系统。一种作物生长传感器自平衡方法，其特征在于包括以下步骤：对采用运动学和动力学分析，通过数值模拟、实验分析方法找出作物生长传感器自平衡装置在不同激励下的响应模型。单摆齿轮齿轮啮合力Fn、啮合点与铰接点的长度L以及传感器重量m都与响应模型相关，其关系为：式中，A、为常数，决定于单摆齿轮的初始状态，f(t)为所加的激励。依据作物生长传感器自平衡装置激励响应模型设计PID控制算法，实现作物生长传感器的平衡稳定状态的闭环控制。本专利技术具有有益效果：本专利技术的作物生长传感器车载自平衡装置，可提高作物长势传感器监测信息的准确性，避免由于拖拉机倾斜引起的作物长势传感器监测效果差的问题。而本专利技术所提出的作物生长传感器车载自平衡方法则有利于找出作物长势传感器平稳定状态的闭环控制策略。所以本专利技术所提出的一种作物生长传感器车载自平衡方法及装置对抑制拖拉机倾斜对作物长势传感器的影响、提升作物长势传感器的监测信息有重要帮助。附图说明图1是本专利技术的结构示意图之一。图2是本专利技术的结构示意图之二。图3是本专利技术的单摆阻尼系统原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术的优选实施例如图1、2、3所示：一种作物生长传感器自平衡装置，包括单摆齿轮阻尼系统、单摆非圆齿轮阻尼系统、单摆齿轮驱动系统和控制组件，所述作物生长传感器自平衡装置通过固定板7可将装置安装于拖拉机机架上，第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮4与第四齿轮5构成单摆齿轮阻尼系统，非圆齿轮10与非圆齿轮11构成单摆非圆齿轮阻尼系统，用于抑制拖拉机倾斜的影响，由第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮4与第四齿轮5构成单摆齿轮阻尼系统安装在支架6上，第三齿轮4与第四齿轮5均通过带轴承的轴销16安装在固定板7上，非圆齿轮10与非圆齿轮11构分别通过带轴承的第一轴销12、带轴承的第二轴销14安装在支架6上，作物长势传感器3安装在位置可调板13上，陀螺仪检测作物长势传感器3的姿态信息，按照预定的目标将控制信号作用于单摆齿轮副以及由第一无刷电机驱动器8、第二无刷电机驱动器9和第三无刷电机驱动器15构成的单摆齿轮驱动系统，目标控制信号依据激励响应模型采用PID控制策略，从而实现作物长势传感器的平衡稳定状态的闭环控制，所述控制组件包括处理器和陀螺仪，所述陀螺仪检测作物长势传感器的姿态信息，所述处理器根据作物长势传感器姿态信息控制所述，所述无刷电机驱动器组件控制单摆齿轮传动系统驱动所述机架组件对作物长势传感器进行姿态调整以保证作物长势传感器始终与所监测的作物保持一定的角度范围。采用单摆齿轮副系统作为作物生长传感器自平衡装置的阻尼系统以及传动系统。一种作物生长传感器自平衡方法，其特征在于包括以下步骤：对采用运动学和动力学分析，通过数值模拟、实验分析方法找出作物生长传感器自平衡装置在不同激励下的响应模型。单摆齿轮齿轮啮合力Fn、啮合点与铰接点的长度L以及传感器重量m都与响应模型相关，其关系为：式中，A、为常数，决定于单摆齿轮的初始状态，f(t)为所加的激励。依据作物生长传感器自平衡装置激励响应模型设计PID控制算法，实现作物生长传感器的平衡稳定状态的闭环控制。对采用运动学和动力学分析，通过数值模拟、实验分析方法找出作物生长传感器自平衡装置在不同激励下的响应模型。上面所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的构思和范围进行限定，在不脱离本专利技术设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本专利技术的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本专利技术的保护范围，本专利技术请求保护的
技术实现思路
已经全部记载在权利要求书中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种作物生长传感器自平衡装置，包括单摆齿轮阻尼系统、单摆非圆齿轮阻尼系统、单摆齿轮驱动系统和控制组件，所述作物生长传感器自平衡装置通过固定板(7)可将装置安装于拖拉机机架上，第一齿轮(1)、第二齿轮(2)、第三齿轮(4)与第四齿轮(5)构成单摆齿轮阻尼系统，第一非圆齿轮(10)与第二非圆齿轮(11)构成单摆非圆齿轮阻尼系统，用于抑制拖拉机倾斜的影响，由第一齿轮(1)、第二齿轮(2)、第三齿轮(4)与第四齿轮(5)构成单摆齿轮阻尼系统安装在支架(6)上，第三齿轮(4)与第四齿轮(5)均通过带轴承的轴销(16)安装在固定板(7)上，第一非圆齿轮(10)与第二非圆齿轮(11)分别通过带轴承的第一轴销(12)、带轴承的第二轴销(14)安装在支架(6)上，作物长势传感器(3)安装在位置可调板(13)上，陀螺仪检测作物长势传感器(3)的姿态信息，按照预定的目标将控制信号作用于单摆齿轮副以及由第一无刷电机驱动器(8)、第二无刷电机驱动器(9)和第三无刷电机驱动器(15)构成的单摆齿轮驱动系统，目标控制信号依据激励响应模型采用PID控制策略，从而实现作物长势传感器的平衡稳定状态的闭环控制，所述控制组件包括处理器和陀螺仪，所述陀螺仪检测作物长势传感器的姿态信息，所述处理器根据作物长势传感器姿态信息控制所述无刷电机驱动器组件控制单摆齿轮传动系统驱动所述机架组件对作物长势传感器进行姿态调整，以保证作物长势传感器始终与所监测的作物保持一定的角度范围。...

【技术特征摘要】
1.一种作物生长传感器自平衡装置，包括单摆齿轮阻尼系统、单摆非圆齿轮阻尼系统、单摆齿轮驱动系统和控制组件，所述作物生长传感器自平衡装置通过固定板(7)可将装置安装于拖拉机机架上，第一齿轮(1)、第二齿轮(2)、第三齿轮(4)与第四齿轮(5)构成单摆齿轮阻尼系统，第一非圆齿轮(10)与第二非圆齿轮(11)构成单摆非圆齿轮阻尼系统，用于抑制拖拉机倾斜的影响，由第一齿轮(1)、第二齿轮(2)、第三齿轮(4)与第四齿轮(5)构成单摆齿轮阻尼系统安装在支架(6)上，第三齿轮(4)与第四齿轮(5)均通过带轴承的轴销(16)安装在固定板(7)上，第一非圆齿轮(10)与第二非圆齿轮(11)分别通过带轴承的第一轴销(12)、带轴承的第二轴销(14)安装在支架(6)上，作物长势传感器(3)安装在位置可调板(13)上，陀螺仪检测作物长势传感器(3)的姿态信息，按照预定的目标将控制信号作用于单摆齿轮副以及由第一无刷电机驱动器(8)、第二无刷电机驱动器(9)和第三无刷电机驱动器(15)构成的单摆齿轮驱动系统，目标控制信号依据激励响...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹卫星，余山山，倪军，朱艳，庞方荣，姚立立，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32