[发明专利]一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统，包括导航系统，所述导航系统用于获取拖拉机的运动状态；显示设备，所述显示设备用于存储期望的拖拉机运行轨迹参数和显示拖拉机实时运动信息；自动转向控制器，所述自动转向控制器用于接收导航系统数据和显示设备的数据，实时计算控制量并将控制量以PWM脉宽信号的形式输出给电机驱动器；电机驱动器，所述电机驱动器用于控制电机的位置、速度或力矩；直流无刷电机，所述直流无刷电机用于带动转向操纵机构动作；电机和转向操纵机构连接件，所述电机和转向操纵机构连接件用于连接直流无刷电机和转向操纵机构，以实现履带式拖拉机的自动转向功能。

技术领域

本发明涉及数据处理领域，具体涉及到一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统及控制方法。

背景技术

随着GNSS高精度卫星导航技术和自动化控制技术的普及，精准农业已经成为农业现代化的主要发展方向。拖拉机的自动化导航和控制是一类重要的精准农业装备，对于农业装备现代化具有重要的意义。拖拉机的自动控制按照控制方向可分为纵向的速度控制和横向的转向控制。由于绝大多数普及的拖拉机，如东方红、雷沃、约翰迪尔等拖拉机品牌，大都采用手动变速，需要通过换挡和油门配合才能实现，这就给纵向的拖拉机速度自动控制带来了诸多困难，因此市面上拖拉机自动控制技术主要集中于横向控制。许多导航厂商的拖拉机横向自动控制设备已经在播种、打药、起垄等农业作业中得到了广泛应用。

拖拉机按照行走方式分为轮式拖拉机和履带式拖拉机。其中履带式拖拉机具有对土壤单位面积压力小和对土壤附着性能好等特点，在潮湿和松软的土壤工况，具有比轮式拖拉机更好的通过性能，因此在水田地、潮湿地等作业环境下的履带式拖拉机相比于轮式拖拉机具有先天的优势。目前由于轮式拖拉机市场占有率很高，许多导航厂家的拖拉机导航和自动控制设备大都是针对轮式拖拉机，对履带式拖拉机的自动转向解决方案还比较少。

发明内容

为了解决上述的缺陷，本发明提供了一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统及控制方法，以实现履带式拖拉机的自动转向功能。

本发明提供了一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统，包括导航系统，所述导航系统用于获取拖拉机的运动状态；显示设备，所述显示设备用于存储期望的拖拉机运行轨迹参数和显示拖拉机实时运动信息；自动转向控制器，所述自动转向控制器用于接收导航系统数据和显示设备的数据，实时计算控制量并将控制量以PWM脉宽信号的形式输出给电机驱动器；电机驱动器，所述电机驱动器用于控制电机的位置、速度或力矩；直流无刷电机，所述直流无刷电机用于带动转向操纵机构动作；电机和转向操纵机构连接件，所述电机和转向操纵机构连接件用于连接直流无刷电机和转向操纵机构。

上述的一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统，其中，所述导航系统为GNSS和IMU组合的导航系统。

上述的一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统，其中，所述显示设备为上位机显示设备，所述轨迹参数包括直线轨迹参数a、b、c和期望航向角Dyaw，所述拖拉机实时运动信息包括位置、速度、航向。

上述的一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统，其中，所述电机和转向操纵机构连接件还用于将转向操纵机构手动操作方式改造成电机控制方式，并根据不同的履带式拖拉机转向操纵机构形式设计不同的机械连接方式。

上述的一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统，其中，所述GNSS和IMU组合的导航系统通过串口输出位置、航向、速度信息给自动转向控制器，所述显示设备通过CAN总线输出期望轨迹参数和期望航向给自动转向控制器。

上述的一种新型的履带式拖拉机自动转向控制系统，其中，所述自动转向控制器通过PWM信号输出控制量给电机驱动器。

本发明的另一面提供了一种新型的履带式拖拉机自动转向控制方法，包括以下步骤：

步骤(1):获取拖拉机位置、航向和速度信息；

步骤(2):计算拖拉机的横向偏差和航向偏差；