农机HST中位自动回归智能控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种农机HST中位自动回归智能控制系统，包括双刀电子切换开关、控制装置、电磁阀、HST变量流量泵、流量分配器、液压装置，双刀电子切换开关包括用于输入车辆换挡指令，控制装置根据预设的农机HST中位自动回归智能控制方法对电磁阀的输出电流周期性分段调节，以分段完成车辆换挡指令。本发明专利技术能够通过分级调整电磁阀的输出电流，按照设定周期，分M段逐级调整HST变量流量泵的输出排量变化值，使农机在档位切换时能够保持车身平稳，提高农机驾驶的舒适性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
农机HST中位自动回归智能控制方法和系统
本专利技术涉及智能农机
，具体而言涉及一种农机HST中位自动回归智能控制方法和系统。
技术介绍
随着技术发展和时代进步，利用HST无级变速+有级机械变速箱组合的形式，逐步取代传统的机械传动方式，成为高端农业机械发展的方向。专利技术专利ZL201510432176.9“HST无级变速多档一杆操纵系统”公开了一种HST无级变速多档一杆操纵系统，为便于制造实施，将HST无级调速、机械变速箱档位切换、前进与倒退等所有行走功能控制于一体，使驾驶操作更加方便舒适，充分体现液压驱动的优势。但是，HST回归中位时会产生过大的冲击力引起整机不平衡，容易造成农机车体失衡的状态，造成安全事故。由于农机辅助驾驶及无人技术是一个发展趋势，因此急需研发一种与HST操纵系统配套的智能控制装置，辅助HST操纵系统平稳操纵农机。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种农机HST中位自动回归智能控制方法和系统，通过分级调整电磁阀的输出电流，按照设定周期，分M段逐级调整HST变量流量泵的输出排量变化值，使农机在档位切换时能够保持车身平稳，提高农机驾驶的舒适性和安全性。为达成上述目的，结合图1，本专利技术提出一种农机HST中位自动回归智能控制方法，所述控制方法根据预设的调整规则周期性分段调整与HST变量流量泵控制端相连的电磁阀的输出电流，以逐级降低HST变量流量泵的输出排量，包括以下步骤：S1：接收外部发送的回归中位控制指令，探测电磁阀的初始输出电流It；S2：设电磁阀的最低驱动值为Imin，根据下述公式计算电磁阀的控制分段数M：其中，M为正整数，ΔI是预设的输出电流降幅，S3：以ΔT为控制周期，根据计算得到的分段数M逐级降低电磁阀的输出电流，直至电磁阀的输出电流小于Imin，在下一个控制周期内将电磁阀的输出电流降为0，执行完成本次回归中位控制指令，其中，ΔT是预设的控制周期，ΔT大于电磁阀最大反应时间。进一步的实施例中，所述控制方法还包括：当车身颠簸幅度大于设定颠簸幅度阈值时，采用梯度下降算法以修正计算得到的电磁阀的输出电流，修正过程包括以下步骤：实时探测第i时刻电磁阀的输出电流Ii，计算实时控制分段数m：令采用下述公式计算修正后的电流加权平均值θi：θi＝βθi-1+(1-β)Ii。基于前述控制方法，结合图2，本专利技术还提及一种农机HST中位自动回归智能控制系统，所述智能控制系统包括双刀电子切换开关、控制装置、电磁阀、HST变量流量泵、流量分配器、液压装置；所述双刀电子切换开关包括用于输入车辆前进指令的前进档、用于输入车辆后退指令的后退档，用于输入前进档和后退档置换指令的空档；所述HST变量流量泵的输入端通过流量分配器与液压装置相连，流量分配器用于调整HST变量流量泵的输入流量；所述HST变量流量泵的控制端与电磁阀的输出端相连，所述HST变量流量泵根据电磁阀的输出值，调整变量盘倾斜角度，以调整输出端的输出排量和方向；所述控制装置的输入端与双刀电子切换开关的输出端相连，输出端与电磁阀的输入端相连，控制装置被设置成响应于双刀电子切换开关由前进档/后退档切换成空档，结合如前所述的控制方法，按照设定周期分段控制电磁阀的电流输出值，使电磁阀的电流输出值逐级降至0，完成档位切换。进一步的实施例中，所述前进档包括若干个前进子档位，前进子档位与车辆制动力一一对应。进一步的实施例中，所述控制装置包括依次连接的微控制器和输出接口电路，所述微控制器的输入端与双刀电子切换开关相连，输出端通过输出接口电路与电磁阀连接；所述微控制器接收双刀电子切换开关发送的档位切换指令，结合如权利要求1所述的控制方法，生成(M+1)个输出电流调节指令，将生成的(M+1)个输出电流调节指令按照设定周期ΔT通过输出接口电路依次发送至电磁阀，以分(M+1)段调节电磁阀的输出电流，直至输出电流为0。进一步的实施例中，所述输出接口电路包括电磁阀电阻阻抗匹配电路，所述电磁阀电阻阻抗匹配电路与电磁阀相连，以调整电磁阀端的阻抗。进一步的实施例中，所述电磁阀电阻阻抗匹配电路包括电压跟随器。进一步的实施例中，所述智能控制系统包括安装在车辆上用以探测车辆倾斜度的陀螺仪，所述陀螺仪与控制装置相连，将探测结果实时传输至控制装置；所述控制装置响应于陀螺仪探测到的车辆倾斜度大于设定倾斜度阈值，生成第一警报信号，根据预设的降幅调整规则以调整输出电流降幅ΔI。进一步的实施例中，所述预设的降幅调整规则包括：设置多个等级的输出电流降幅ΔI1、ΔI2、…、ΔIn，其中，ΔI1<ΔI2<…<ΔIn；所述控制装置响应于陀螺仪探测到的车辆倾斜度大于设定倾斜度阈值，获取当前输出电流降幅ΔIi，i＝1,2,…,n，在下一个控制周期按照ΔI(i-k)的输出电流降幅以调整降速，并再次探测车辆倾斜度：如果车辆倾斜度依然大于设定倾斜度阈值，在下一个控制周期按照ΔI(i-2k)的输出电流降幅以调整降速，以此类推，直至车辆倾斜度小于等于设定倾斜度阈值，所述k大于等于1。进一步的实施例中，所述智能控制系统包括安装在车辆前端用于探测前端障碍物距离的激光传感器，所述激光传感器与控制装置相连，将探测结果实时传输至控制装置；所述控制装置响应于陀螺仪探测到的车辆前端障碍物距离小于设定距离阈值，生成第二警报信号。进一步的实施例中，所述控制装置响应于陀螺仪探测到的车辆前端障碍物距离小于设定距离阈值，结合车辆前端障碍物距离计算最小输出电流降幅ΔImin，按照计算得到的最小输出电流降幅ΔImin和预设的输出电流降幅ΔI两者之中的最大值以调整电磁阀的输出电流降速。以上本专利技术的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：(1)通过分级调整电磁阀的输出电流，按照设定周期，分M段逐级调整HST变量流量泵的输出排量变化值，使农机在档位切换时能够保持车身平稳，提高农机驾驶的舒适性和安全性；另外，由于考虑到了电磁阀的最低驱动值，能够确保电磁阀始终保持着正常工作状态，使车辆可以更加平稳换挡。(2)采用输出接口电路确保控制信号的无损传输。(3)实时探测车身倾斜度，及时调整输出电流降幅，确保车辆安全行驶。(4)在降速初始探测车辆前端障碍物距离，当车辆前端障碍物距离较近时，结合车辆前端障碍物距离计算最小输出电流降幅ΔImin，选择计算得到的最小输出电流降幅ΔImin和预设的输出电流降幅ΔI两者之中的最大值作为最终的调整降幅，确保车辆不会碰触到障碍物，导致损伤和安全事故。(5)本专利技术所提出的控制方法还可以用于刹车过程，通过分级调整驱动HST的电磁阀的输出电流，按照设定周期，分M段逐级调整HST变量流量泵的输出排量变化值，使农机在停机时能够保持车身平稳防止前倾翻车，改善刹车距离，提高农机驾驶的舒适性、稳定性和安全性。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农机HST中位自动回归智能控制方法，其特征在于，所述控制方法根据预设的调整规则周期性分段调整与HST变量流量泵控制端相连的电磁阀的输出电流，以逐级降低HST变量流量泵的输出排量，包括以下步骤：/nS1：接收外部发送的回归中位控制指令，探测电磁阀的初始输出电流I

【技术特征摘要】
1.一种农机HST中位自动回归智能控制方法，其特征在于，所述控制方法根据预设的调整规则周期性分段调整与HST变量流量泵控制端相连的电磁阀的输出电流，以逐级降低HST变量流量泵的输出排量，包括以下步骤：
S1：接收外部发送的回归中位控制指令，探测电磁阀的初始输出电流It；
S2：设电磁阀的最低驱动值为Imin，根据下述公式计算电磁阀的控制分段数M：



其中，M为正整数，ΔI是预设的输出电流降幅，
S3：以ΔT为控制周期，根据计算得到的分段数M逐级降低电磁阀的输出电流，直至电磁阀的输出电流小于Imin，在下一个控制周期内将电磁阀的输出电流降为0，执行完成本次回归中位控制指令，其中，ΔT是预设的控制周期，ΔT大于电磁阀最大反应时间。


2.根据权利要求1所述的农机HST中位自动回归智能控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
当车身颠簸幅度大于设定颠簸幅度阈值时，采用梯度下降算法以修正计算得到的电磁阀的输出电流，修正过程包括以下步骤：
实时探测第i时刻电磁阀的输出电流Ii，计算实时控制分段数m：
令采用下述公式计算修正后的电流加权平均值θi：
θi＝βθi-1+(1-β)Ii。


3.一种农机HST中位自动回归智能控制系统，其特征在于，所述智能控制系统包括双刀电子切换开关、控制装置、电磁阀、HST变量流量泵、流量分配器、液压装置；
所述双刀电子切换开关包括用于输入车辆前进指令的前进档、用于输入车辆后退指令的后退档，用于输入前进档和后退档置换指令的空档；
所述HST变量流量泵的输入端通过流量分配器与液压装置相连，流量分配器用于调整HST变量流量泵的输入流量；所述HST变量流量泵的控制端与电磁阀的输出端相连，所述HST变量流量泵根据电磁阀的输出值，调整变量盘倾斜角度，以调整输出端的输出排量和方向；
所述控制装置的输入端与双刀电子切换开关的输出端相连，输出端与电磁阀的输入端相连，控制装置被设置成响应于双刀电子切换开关由前进档/后退档切换成空档，结合如权利要求1所述的控制方法，按照设定周期分段控制电磁阀的电流输出值，使电磁阀的电流输出值逐级降至0，完成档位切换。


4.根据权利要求3所述的农机HST中位自动回归智能控制系统，其特征在于，所述控制装置包括依次连接的微控制器和输出接口电路，所述微控制器的输入端与双刀电子切换开关相连，输出端通过输出接口电路与电磁阀连接；
所述微控制器接收双刀电子切换开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素珍，
申请(专利权)人：农业农村部南京农业机械化研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32