[发明专利]一种履带式联合收割机低速作业直线跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种农用机械的操控方法，尤其是一种履带式联合收割机在低速作业时的导航方法，具体的说是一种履带式联合收割机低速作业直线跟踪方法。

背景技术

目前，联合收割机大多采用履带式结构。履带式机械通过调整左右两侧履带速度差，实现转向。但是大多数小型低成本履带式联合收割机的左右履带无法实现无极调速，甚至需要单侧锁死才能转向。因此，在对这些收割机进行电控转向改造后，不宜频繁操控转向电磁阀通断电调整方向。传统的导航常用PID直线跟踪方法。该方法在横向偏差较大时会频繁多次调整方向，容易造成行驶颠簸、剧烈冲击、损坏机械设备等。因此，急需设计一种适用于履带式联合收割机的导航方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种履带式联合收割机低速作业直线跟踪方法，通过先快速靠近，再精细调节的过程，实现快速直线跟踪，减少航向调整次数，使车辆的行驶更加平稳。

本发明的技术方案是：

一种履带式联合收割机低速作业直线跟踪方法，包括安装在车身上的GPS和姿态传

感器，该方法包括以下步骤：

1)通过GPS采样和姿态传感器的检测，确定收割机的初始航向；

2)计算所述初始航向与目标航线之间的夹角，以及收割机中心与目标航线之间的垂直距离d；

3)收割机一侧履带锁死，原地转向至当前航向，并使当前航向与目标航线之间的夹角α为60°；

4)停止原地转向，保持当前航向以速度v直线行驶；同时不断循环检测d；

5)当d≤w/4+F时，停止直线行驶；其中，w为收割机车身宽度，F为与速度相关的修正量，F＝0.02v²+0.1v；

6)再次单侧履带锁死，反向原地转向，使得收割机航向与目标航线基本重合；

7)保持直线行驶；只有当横向偏差超过0.08m或航向偏差超过5°时，才再次单侧锁死T秒以调整方向。

进一步的，所述GPS的天线安装在收割机车辆几何中心顶部；姿态传感器安装在车身无电磁干扰位置。

进一步的，所述步骤6)中，锁死时间T的计算方法为T＝0.5/v。

本发明的有益效果：

本发明设计合理，操作简单，可通过先快速靠近，再精细调节的过程，实现快速直线跟踪，减少航向调整次数，使车辆的行驶更加平稳。

附图说明

图1是本发明的示意图。

其中：AB为目标航线，A’B’为标注辅助线，与AB平行。O_n为车辆中心，O_nP_n表示收割机航向，d为车辆中心到目标航线的垂直距离。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示。

一种履带式联合收割机低速作业直线跟踪方法，包括安装在车身上的GPS和姿态传

感器，该方法包括以下步骤：

(1)通过GPS采样，确定A、B两点的平面坐标，进而确定直线AB的数学方程。

(2)将GPS天线安装在收割机车辆几何中心顶部，将姿态传感器安装在车身无电磁干扰位置，例如：联合收割机驾驶舱顶部。通过GPS测量O₀坐标，结合AB直线方程，进而计算出车辆中心到目标航线的垂直距离d。通过姿态传感器测量初始航向O₀P₀。一般来说，初始位置d值较大，大于w/2，w为联合收割机车身宽度。

(3)计算O₀P₀与AB夹角α。图1中所示，O₀P₀与AB夹角α小于60°，操控转向电磁阀，使得右侧履带锁死。收割机开始以右侧履带中心为圆点，车身宽度w为半径，顺时针调整航向。直到α＝60°，右侧履带解锁。此时车辆状态为O₁P₁。

(4)收割机以速度v直线行驶，同时不断根据GPS数据循环计算车辆中心到直线AB的垂直距离d。

(5)当d≤w/4+F时，立即停止直线行驶，此时收割机状态为O₂P₂。其中F为与速度相关的修正量，F＝0.02v²+0.1v。此时，操控转向电磁阀锁死左侧履带。收割机开始以左侧履带中心为圆点，车身宽度w为半径，逆时针调整航向。