一种用于农机导航的电动转向控制系统及方法技术方案

技术编号:27921013 阅读:47 留言:0更新日期:2021-04-02 13:57
本发明专利技术提供一种用于农机导航的电动转向控制系统及方法,所述电动转向控制系统包括:电流采样单元,用于采集力矩电机的定子绕组上的电流信息;速度采样单元,用于采集力矩电机的转速信息及磁极位置信息;角度采样单元,用于采集农机的转向角度信息;控制单元,用于接收用户的操作指令,并根据接收的电流采样单元、速度采样单元及角度采样单元的采样信息,获取对力矩电机的定子绕组输出的驱动信号;其中,力矩电机的转轴的一端用于连接方向盘,力矩电机的转轴的另一端用于连接农机上的转向传动系统;本发明专利技术可控制力矩电机快速且准确地进行响应,确保了电动转向控制系统的控制精度和稳定性,满足了农机导航精准作业的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于农机导航的电动转向控制系统及方法
本专利技术涉及农机
,尤其涉及一种用于农机导航的电动转向控制系统及方法。
技术介绍
农机导航有液压转向控制和电动转向控制两种方式,液压转向控制系统由于所涉及的液压管路复杂,安装困难,可移植性也差,并在油路改装中易造成液压油的污染与浪费,从而清洁、环保且易于安装实现的电动转向控制系统得到广泛的推广与应用。现有的电动转向控制系统包括转向电机、控制器及相关安装部件,其中,电动转向控制系统大多基于转向电机的转速反馈,进行农机的导航向控制。然而,在农田的复杂环境下,对于现有的电动转向控制系统而言,仅仅依据转速反馈的控制方式,其控制精度和稳定性均无法满足农机导航精准作业的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于农机导航的电动转向控制系统及方法,用以解决现有的电动转向控制系统的控制精度和稳定性无法满足农机导航精准作业要求的问题。本专利技术提供一种用于农机导航的电动转向控制系统,包括:电流采样单元,用于采集力矩电机的定子绕组上的电流信息;速度采样单元,用于采集力矩电机的转速信息及磁极位置信息;角度采样单元,用于采集农机的转向角度信息;控制单元,用于接收用户的操作指令,并根据接收的所述电流采样单元、所述速度采样单元及所述角度采样单元的采样信息,获取对所述力矩电机的定子绕组输出的驱动信号;其中,所述力矩电机的转轴的一端用于连接方向盘,所述力矩电机的转轴的另一端用于连接所述农机上的转向传动系统。根据本专利技术提供的一种用于农机导航的电动转向控制系统,还包括:逆变驱动单元;所述逆变驱动单元包括驱动模块与三相逆变桥;所述控制单元与所述驱动模块通讯连接,所述驱动模块与所述三相逆变桥的输入侧通讯连接,所述三相逆变桥的输出侧与所述力矩电机的定子绕组相连接。根据本专利技术提供的一种用于农机导航的电动转向控制系统,所述电流采样单元包括三相采样电阻;所述三相逆变桥的三个桥臂的一端均连接正极电源,三个所述桥臂的另一端与接地端之间分别一一对应地串联三相所述采样电阻,所述采样电阻的两端各设有用于通讯连接所述控制单元的采样端子。根据本专利技术提供的一种用于农机导航的电动转向控制系统,所述速度采样单元包括码盘与信号读写头,所述码盘与所述力矩电机的转轴同轴连接;所述信号读写头沿着所述力矩电机的轴向设置,并与所述码盘上的格栅垂直对应,所述信号读写头与所述控制单元通讯连接。根据本专利技术提供的一种用于农机导航的电动转向控制系统,所述力矩电机为空心轴力矩电机,所述空心轴力矩电机的转轴为空心轴,所述空心轴的一端设有法兰盘;所述空心轴内插装有连接套筒,所述连接套筒的一端分别连接所述法兰盘与所述方向盘;所述转向传动系统包括转向柱,所述转向柱插装于所述连接套筒内。根据本专利技术提供的一种用于农机导航的电动转向控制系统,所述空心轴力矩电机还包括机壳;所述法兰盘位于所述机壳外,所述法兰盘与所述机壳的端部的相对端面之间通过第一密封结构连接。根据本专利技术提供的一种用于农机导航的电动转向控制系统,所述第一密封结构包括迷宫密封结构;和/或,所述机壳包括上端盖、壳身及下端盖;所述上端盖与所述壳身的上端口可拆卸式连接,所述上端盖与壳身的上端口之间设有第二密封结构;所述壳身的下端口与所述下端盖可拆卸式连接,所述壳身的下端口与所述下端盖之间设有第三密封结构。根据本专利技术提供的一种用于农机导航的电动转向控制系统,所述机壳的外侧壁上还装有出线口,所述出线口的轴线沿着所述机壳的外侧壁上的切线方向设置。本专利技术还提供一种如上所述的用于农机导航的电动转向控制系统的控制方法,包括:S1,检测农机的转向角度信息,获取农机的位置反馈,比较农机的位置指令与所述位置反馈,计算获取力矩电机的速度指令;S2,检测所述力矩电机的速度信息,获取所述力矩电机的转速反馈与磁极位置反馈,比较所述速度指令与所述转速反馈,计算获取所述力矩电机的定子绕组上的电流指令;S3,检测所述定子绕组上的电流信息,获取所述定子绕组上的电流反馈,比较所述电流指令与所述电流反馈,计算获取所述力矩电机的转矩电压与励磁电压;S4,基于所述磁极位置反馈,将所述励磁电压与所述转矩电压采用空间电压矢量转换为驱动信号,并将所述驱动信号作用于所述力矩电机上。根据本专利技术提供的一种控制方法,所述电流指令包括转矩电流指令与励磁电流指令,所述转矩电流指令是根据比较所述速度指令与所述转速反馈计算获取的,所述励磁电流指令是由操作人员直接向所述力矩电机的控制单元输入的;所述电流反馈包括由所述电流信息变换得到的转矩电流反馈与励磁电流反馈,所述转矩电压是根据比较所述转矩电流指令与所述转矩电流反馈计算获取的,所述励磁电压是根据比较所述励磁电流指令与所述励磁电流反馈计算获取的。本专利技术提供的一种用于农机导航的电动转向控制系统及方法,通过设置角度采样单元、速度采样单元及角度采样单元,由于在对农机导航时,控制单元在接收用户操作指令的同时,还可综合考虑系统实时反馈的农机的转向角度信息、力矩电机的转速信息及磁极位置信息,以输出相应的驱动信号,从而可控制力矩电机快速且准确地进行响应,确保了电动转向控制系统的控制精度和稳定性,满足了农机导航精准作业的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的用于农机导航的电动转向控制系统的控制结构框图;图2是本专利技术提供的用于农机导航的电动转向控制系统的结构示意图;图3是本专利技术提供的空心轴力矩电机的立体结构示意图;图4是本专利技术提供的空心轴力矩电机的半剖结构示意图;图5是本专利技术提供的用于农机导航的电动转向控制系统的控制方法的流程图;图6是本专利技术提供的对力矩电机进行矢量控制的结构框图;图7是本专利技术提供的对力矩电机依次进行位置环、速度环及电流环控制的结构框图;图8是本专利技术提供的力矩电机的三相定子绕组中产生的正弦反电动势电压的曲线图;附图标记:1:力矩电机;110:上端盖;111:壳身;112:下端盖;113:空心轴;114:法兰盘;115:迷宫密封结构;116:第二密封结构;117:第三密封结构;118:隔板;119:第一腔体;120:第二腔体;121:定子;122:转子;123:控制板;124:码盘;125:信号读写头;126:出线口;2:连接套筒;3:方向盘;4:转向柱;5:固定支座。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术中的附图,对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于农机导航的电动转向控制系统,其特征在于,包括:/n电流采样单元,用于采集力矩电机的定子绕组上的电流信息;/n速度采样单元,用于采集力矩电机的转速信息及磁极位置信息;/n角度采样单元,用于采集农机的转向角度信息;/n控制单元,用于接收用户的操作指令,并根据接收的所述电流采样单元、所述速度采样单元及所述角度采样单元的采样信息,获取对所述力矩电机的定子绕组输出的驱动信号;/n其中,所述力矩电机的转轴的一端用于连接方向盘,所述力矩电机的转轴的另一端用于连接所述农机上的转向传动系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于农机导航的电动转向控制系统,其特征在于,包括:
电流采样单元,用于采集力矩电机的定子绕组上的电流信息;
速度采样单元,用于采集力矩电机的转速信息及磁极位置信息;
角度采样单元,用于采集农机的转向角度信息;
控制单元,用于接收用户的操作指令,并根据接收的所述电流采样单元、所述速度采样单元及所述角度采样单元的采样信息,获取对所述力矩电机的定子绕组输出的驱动信号;
其中,所述力矩电机的转轴的一端用于连接方向盘,所述力矩电机的转轴的另一端用于连接所述农机上的转向传动系统。


2.根据权利要求1所述的用于农机导航的电动转向控制系统,其特征在于,还包括:逆变驱动单元;所述逆变驱动单元包括驱动模块与三相逆变桥;所述控制单元与所述驱动模块通讯连接,所述驱动模块与所述三相逆变桥的输入侧通讯连接,所述三相逆变桥的输出侧与所述力矩电机的定子绕组相连接。


3.根据权利要求2所述的用于农机导航的电动转向控制系统,其特征在于,所述电流采样单元包括三相采样电阻;所述三相逆变桥的三个桥臂的一端均连接正极电源,三个所述桥臂的另一端与接地端之间分别一一对应地串联三相所述采样电阻,所述采样电阻的两端各设有用于通讯连接所述控制单元的采样端子。


4.根据权利要求1所述的用于农机导航的电动转向控制系统,其特征在于,所述速度采样单元包括码盘与信号读写头,所述码盘与所述力矩电机的转轴同轴连接;所述信号读写头沿着所述力矩电机的轴向设置,并与所述码盘上的格栅垂直对应,所述信号读写头与所述控制单元通讯连接。


5.根据权利要求1至4任一所述的用于农机导航的电动转向控制系统,其特征在于,所述力矩电机为空心轴力矩电机,所述空心轴力矩电机的转轴为空心轴,所述空心轴的一端设有法兰盘;所述空心轴内插装有连接套筒,所述连接套筒的一端分别连接所述法兰盘与所述方向盘;所述转向传动系统包括转向柱,所述转向柱插装于所述连接套筒内。


6.根据权利要求5所述的用于农机导航的电动转向控制系统,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:董建军肖跃进孟志军王子寒胡书鹏付卫强武广伟郭洁滨王培李立伟
申请(专利权)人:北京农业智能装备技术研究中心
类型:发明
国别省市:北京;11

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