一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统，包括导航控制装置、触摸显示装置、电机控制方向盘和角度编码器装置，所述导航控制装置用于接收差分信号，经过处理后将定位信息和相应的数据发送给触摸显示装置，所述电机控制方向盘包括方向盘电机和驱动装置，所述驱动装置控制方向盘电机相对转动，进而驱动车轮转动，所述角度编码器装置用于反馈前轮转角数据信息给导航控制装置，本发明专利技术农业机械经过自动校准后，即可使用电控方向盘控制车辆进行转向控制。实际测试验证，校准数据精度高，校准操作简单，在不同设备上有较强适用性。

An automatic calibrating system and method for agricultural machinery angle encoder and electric steering wheel position

The invention provides an automatic position calibration system for an angle encoder and an electric steering wheel of agricultural machinery, including a navigation control device, a touch display device, a motor control steering wheel and an angle encoder device. The navigation control device is used to receive differential signals, and after processing, the positioning information and corresponding data are transmitted. The motor controls the steering wheel including a steering wheel motor and a driving device, which controls the relative rotation of the steering wheel motor and then drives the wheel to rotate. The angle encoder device is used to feedback the data information of the front wheel rotation angle to the navigation control device. The agricultural machinery of the present invention is automatically calibrated. After that, the electric steering wheel can be used to control the vehicle for steering control. The actual test results show that the calibration data has high accuracy, simple operation and strong applicability in different equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统及方法
本专利技术涉及自动驾驶控制领域，具体涉及到一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统及方法。
技术介绍
自动驾驶农业设备，将先进的实时定位技术、自动驾驶技术、定量实施等技术和农业设备相融合。对作业场地等实施精准作业，精准测量等操作。提高农业生产力和生产效率，降低对于作业人员的操作要求，实现高效，优质和可持续发展的农业作业。现有的农业机械辅助自动驾驶控制系统中，车辆转向系统的控制采用连接在前轮的角度反馈装置进行位置反馈，然后结合定位控制输出进行转角的控制。对于采用电控方向盘驱动转向的自动驾驶设备，在使用之前，需要将角度反馈装置反馈的位置信息转换成前轮转角角度信息。然后再进行电控方向盘位置校准，计算出死区区间，建立起前轮转角和方向盘相对运动位置的对应关系。现有的转角位置校准方法多为人为手动校准的方式，由驾驶员驾驶农业设备按照预定的左转向轨迹和右转向轨迹多次运动，运动过程中记录位置信息，根据记录的位置信息和预设的左转向轨迹和右转向轨迹进行拟合。采用现有常规的前轮转角位置校准方法操作复杂，要求驾驶员控制设备按照预定轨迹运动，如果操作异常，需要重新进行校准。校准过程复杂，校准时间很长。现有的前轮转角信息和电控方向盘位置信息多采用试凑法的方式建立对应关系，人为根据经验设置死区区间范围以及前轮转角和电控方向盘转角对应关系。然后控制农业机械进行反复运动来修正校正数据。采用试凑法建立前轮转角信息和电控方向盘位置对应关系，精度较差，执行效率低，对于操作人员的要求很高，在不同的农业设备上需要不断试凑发现规律，过程复杂。
技术实现思路
为了解决上述的缺陷，本专利技术提供了一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统及方法，本专利技术农业机械经过自动校准后，即可使用电控方向盘控制车辆进行转向控制。实际测试验证，校准数据精度高，校准操作简单，在不同设备上有较强适用性。本专利技术提供了一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统，包括导航控制装置、触摸显示装置、电机控制方向盘和角度编码器装置，所述导航控制装置用于接收差分信号，经过处理后将定位信息和相应的数据发送给触摸显示装置，所述电机控制方向盘包括方向盘电机和驱动装置，所述驱动装置控制方向盘电机相对转动，进而驱动车轮转动，所述角度编码器装置用于反馈前轮转角数据信息给导航控制装置。上述的系统，其中，还包括电台接收装置，所述导航控制器通过电台接收装置接收差分信号。上述的系统，其中，所述角度编码器装置安装于前轮轴连接杆处。上述的系统，其中，所述方向盘电机自带编码器能够实时反馈转动位置，速度信息。上述的系统，其中，所述驱动装置用于接收导航控制装置下发的命令信息，驱动方向盘电机进行增量式运动，以此来带动转向轴运动。本专利技术的另一面，一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准方法，包括以下步骤：步骤(1)：农机运动过程中，自动控制方向盘逆时针转动到前轮打死，控制车身转动一周，实时获取前轮角度反馈装置记录的位置信息及农机运动信息；步骤(2)：农机运动过程中，自动控制方向盘顺时针转动到前轮打死，控制车身转动一周，实时获取前轮角度反馈装置记录的位置信息及农机运动信息；步骤(3)：根据步骤(1)和步骤(2)记录的前轮转角原始数据以及航向角的数据信息，拟合出前轮实际转角与编码器反馈原始值之间的关系Ratio1；步骤(4)：根据步骤(3)计算出的Ratio1值，农机运动过程中，根据前轮转角位置，控制方向盘电机低速转动的同时，使得前轮角度反馈装置原始值计算的前轮角度处于Range范围内；步骤(5)：控制农机前行一段距离后，根据步骤(1)、(2)、(4)获取的前轮反馈装置原始数据信息以及车身航向角数据计算出精确的前轮转角与编码器反馈原始值之间的关系Ratio2；步骤(6)：车辆静止情况下，控制方向盘电机自动低速逆时针运动，检测前轮转角反馈装置原始值是否变化；步骤(7)：控制方向盘电机低速运动至前轮转角大于20°位置，然后反向控制方向盘电机低速运动至小于-20°位置；步骤(8)：根据记录的前轮转角信息以及方向盘电机编码器信息，建立方向盘电机转角增量与前轮转角增量对应关系Ratio3；步骤(9)：控制方向盘电机增量式定位运动一段距离，目的时使得方向盘电机运动出死区区间，记录当前车辆转角位置信息StartPosition，然后采用增量式定位运动方式，分别控制方向盘电机运动到计算后的-15°，-10°，-5°，0°，5°，10°，15°位置。上述的方法，其中，所述步骤(1)、步骤(2)中农机运动信息包括农机航向角和农机实时速度信息。上述的方法，其中，所述步骤(6)中：变化时，记录方向盘电机编码器反馈的位置信息Position1，然后再控制方向盘电机顺时针运动，直至前轮转角反馈装置原始值再次变化，记录方向盘电机编码器反馈的位置信息Position2，位置差值绝对值即为死区区间范围Deadrange，并重复几次，求取死区区间计算结果平均值上述的方法，其中，所述步骤(9)中：每次增量运动到位置后，分别记录对应的前轮转角实际值WheelPosition，确定实际反馈WheelPosition和目标值偏差是否超过检测阈值，如果超过则数据计算失败，需要重复以上步骤重新校准，如果小于检测阈值，则计算数据有效。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术针对现有农机自动驾驶系统使用前需要进行机械角度编码器校准和电动方向盘位置校准。为了解决现有手动驾驶进行前轮角度编码器校准以及试凑法建立前轮转角和电控方向盘位置对应关系操作复杂，校准数据偏差较大，执行效率低的问题。本专利技术实施例提供了一种前轮转向角编码器自动校准以及自动建立前轮转角和电控方向盘位置方法。农业机械经过自动校准后，即可使用电控方向盘控制车辆进行转向控制。实际测试验证，校准数据精度高，校准操作简单，在不同设备上有较强适用性。(2)本专利技术角度编码器自动校准采用的在粗校准基础上，在农机前轮频繁运动区域进行精校准的方式，精确的校准出角度编码器和前轮角度对应关系，在不同农业设备上有适用性；本专利技术自动控制电动方向盘运行，结合前轮转角信息以及电动方向盘反馈的电机角度信息，拟合出精确的电动方向盘转角增量与前轮转角增量对应关系以及死区区间，自动校准流程便捷，校准数据准确，节省校准时间；以及农业机械经过自动校准后，农机运行于不同车速下，使用电控方向盘进行转向控制精度较高，方向盘低速抖动较小。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1是本专利技术中农业机械角度编码器自动校准流程图；图2是本专利技术中农业机械方向盘电机位置自动校准流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统，其特征在于，包括导航控制装置、触摸显示装置、电机控制方向盘和角度编码器装置，所述导航控制装置用于接收差分信号，经过处理后将定位信息和相应的数据发送给触摸显示装置，所述电机控制方向盘包括方向盘电机和驱动装置，所述驱动装置控制方向盘电机相对转动，进而驱动车轮转动，所述角度编码器装置用于反馈前轮转角数据信息给导航控制装置。

【技术特征摘要】
1.一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统，其特征在于，包括导航控制装置、触摸显示装置、电机控制方向盘和角度编码器装置，所述导航控制装置用于接收差分信号，经过处理后将定位信息和相应的数据发送给触摸显示装置，所述电机控制方向盘包括方向盘电机和驱动装置，所述驱动装置控制方向盘电机相对转动，进而驱动车轮转动，所述角度编码器装置用于反馈前轮转角数据信息给导航控制装置。2.如权利要求1所述的一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统，其特征在于，还包括电台接收装置，所述导航控制器通过电台接收装置接收差分信号。3.如权利要求1所述的一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统，其特征在于，所述角度编码器装置安装于前轮轴连接杆处。4.如权利要求1所述的一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统，其特征在于，所述方向盘电机自带编码器能够实时反馈转动位置，速度信息。5.如权利要求1所述的一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准系统，其特征在于，所述驱动装置用于接收导航控制装置下发的命令信息，驱动方向盘电机进行增量式运动，以此来带动转向轴运动。6.一种农业机械角度编码器和电动方向盘位置自动校准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：农机运动过程中，自动控制方向盘逆时针转动到前轮打死，控制车身转动一周，实时获取前轮角度反馈装置记录的位置信息及农机运动信息；步骤(2)：农机运动过程中，自动控制方向盘顺时针转动到前轮打死，控制车身转动一周，实时获取前轮角度反馈装置记录的位置信息及农机运动信息；步骤(3)：根据步骤(1)和步骤(2)记录的前轮转角原始数据以及航向角的数据信息，拟合出前轮实际转角与编码器反馈原始值之间的关系Ratio1；步骤(4)：根据步骤(3)计算出的Ratio1值，农机运动过程中，根据前轮转角位置，控制方向盘电机低速转动的同时，使得前轮角度反馈装置原始值计算的前轮角度处于Rang...

【专利技术属性】
技术研发人员：田维，沈雪峰，李早玲，车相慧，徐恩强，王诚刚，
申请(专利权)人：上海华测导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31