[发明专利]液压式农机自动转向控制装置及控制方法

权利要求书

1.液压式农机自动转向控制装置，其特征在于包括：相互连接的控制器（12）和液压驱动模块（11）；

控制器（12）：接收与其连接的上位机的命令，并通过对液压驱动模块（11）的控制进而控制农机自动转向；

液压驱动模块（11）：与农机原转向器（8）、转向油缸（10）、油泵（7）、油箱（6）连接；接收控制器（12）的控制信号进行手动/自动转向油路切换：即应用农机原转向器（8）手动转向或者通过比例换向阀（2）改变转向油缸（10）内的液压油的流向、流量实现农机的自动转向。

2.根据权利要求1所述的液压式农机自动转向控制装置，其特征在于：所述液压驱动模块（11）包括电磁开关阀（1）、比例换向阀（2）和减压阀（3）；电磁开关阀（1）为三个两位三通的电磁开关阀A、B、C；电磁开关阀A的常闭端口和农机原转向器（8）的P口连接，常开端口与比例换向阀（2）的P口连接，公共端口与油泵（7）的输出连接；电磁开关阀B的常闭端口和农机原转向器（8）的A口连接，常开端口与比例换向阀（2）的A口连接，公共端口与转向油缸（10）的A口连接；电磁开关阀C的常闭端口和农机原转向器（8）的B口连接，常开端口与比例换向阀（2）的B口连接，公共端口与转向油缸（10）的B口连接；减压阀（3）与油泵（7）的输出端连接。

3.根据权利要求1所述的液压式农机自动转向控制装置，其特征在于：所述控制器（12）包括：处理器（13）与CAN通信模块（14）、电磁开关阀控制模块（15）、比例换向阀控制模块（16）、紧急开关检测模块（17）连接；紧急开关检测模块（17）通过紧急开关（18）与电源连接；电磁开关阀控制模块（15）与液压驱动模块（11）的电磁开关阀（1）连接；比例换向阀控制模块（16）与液压驱动模块（11）的比例换向阀（2）连接。

4.根据权利要求1所述的液压式农机自动转向控制装置，其特征在于：所述电磁开关阀控制模块（15）包括顺序连接的达林顿晶体管（21）、继电器（22）；达林顿晶体管（21）的输入端与处理器（13）连接，输出端与继电器（22）的线圈控制端连接，继电器（22）的两个触点分别连接电源和电磁开关阀（1）的线圈控制端。

5.根据权利要求1所述的液压式农机自动转向控制装置，其特征在于：所述比例换向阀控制模块（16）包括：两个数字隔离芯片（24）分别与两个电流源数模转换芯片（23）顺序连接；数字隔离芯片（24）与处理器（13）连接，电流源数模转换芯片（23）通过电流输入放大器（4）与比例换向阀（2）的两个电磁铁（25）连接。

6.根据权利要求1所述的液压式农机自动转向控制装置，其特征在于：所述紧急开关检测模块（17）包括：串联的达林顿晶体管A（31）和静电放电保护芯片（33）；达林顿晶体管A（31）输出端与处理器（13）的中断引脚连接，该输出端连有上拉电阻（32）；静电放电保护芯片（33）输入端通过手动开关（18）与电源连接。

7.液压式农机自动转向控制方法，其特征在于包括以下步骤：

控制器（12）接收上位机的开始命令，控制液压驱动模块（11）内的电磁开关阀（1）闭合使农机切换为自动转向模式；

控制器（12）根据转向角度设定命令中的角度设定值以及来自传感器的转向角度测量值、农机速度测量值进行自适应模糊PID控制；得到的流向和流量的控制量输出至控制液压驱动模块（11）的比例换向阀（2）实现自动转向控制；

控制器（12）接收上位机的转向停止命令，控制液压驱动模块（11）内的电磁开关阀（1）断开使农机切换为手动转向模式，结束自动转向控制。

8.根据权利要求7所述的液压式农机自动转向控制方法，其特征在于：

所述进行自适应模糊PID控制包括以下步骤：

将转向角度设定值θk)与转向角度测量值y(k)的差值e(k)和农机速度测量值v(k)作为自适应模糊控制器的输入，通过自适应模糊控制得到PID控制器的比例参数k_p、积分参数k_i、微分参数k_d输出至PID控制器；

PID控制器根据输入的e(k)得到控制量P(k)，P(k)转换成为电流控制信号控制放大器（4），通过控制比例换向阀（2）的导通方向和流量大小，从而控制农机转向的方向和速度。

9.根据权利要求7所述的液压式农机自动转向控制方法，其特征在于：控制器（12）检测到紧急开关（18）按下时，农机由自动转向模式切换为手动转向模式，液压驱动模块（11）恢复为初始状态，即电磁开关阀（1）断开，比例换向阀（2）停止在中位。