【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农机控制，尤其涉及一种带转向机构的农业拖拉机的控制系统及控制方法。
技术介绍
1、农业拖拉机通常设置多自由度的臂架，臂架连接农药喷洒头、采摘器、剪枝器等，实现成片农作物的耕作。如国际专利申请公开号wo2020108015a1以及中国专利申请公开号cn117918124a所述，这些农业拖拉机可以调整臂架的姿态，使得采摘器等到达作业位置，同时通过控制方案保证车体稳定。农业拖拉机的输出部件多，采用迭代逼近的方法寻找最优作业控制方案会严重降低作业效率。中国专利申请公开号cn114323022a公开了一种臂架姿态的辅助确定方法、装置及作业机械。该方法首先获取历史臂架姿态数据集，将所述历史臂架姿态数据集划分为多个臂架姿态数据子集，对获取历史臂架姿态数据集进行分析，确定不同臂架末端位置数据对应的目标臂架姿态信息。该方法结合历史数据快速寻找当前最优方案，实现农机设备的快速作业控制。为了提高工作覆盖面，需要将臂架连接至竖直的转向机构，在保持拖拉机的前进方向的同时调整作业面。转向机构的转角影响车体稳定，因此需要结合转向机构与臂架的工作状态调节农业拖拉机的工作参数，以满足设备改进的需要。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种带转向机构的农业拖拉机的控制系统及控制方法。本专利技术结合转向机构、第一臂和第二臂确定农业拖拉机的状态变化数据，根据地面坡角、行走方向角以及状态变化数据得出当前工况条件，再查找与当前工况条件相似的历史工况条件，可以快速生成第一调节指令或
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种带转向机构的农业拖拉机的控制系统，该农业拖拉机具有车架机构、行走机构、作业机构，作业机构经一转向机构安装在车架机构上，作业机构包含第一臂和第二臂，该控制系统包括：
4、第一采集单元，用于采集转向机构、第一臂和第二臂的作业状态数据；
5、第二采集单元，用于采集行走机构的行走方向角；
6、第三采集单元，用于采集地面坡度数据并预测地面坡角；
7、数据存储器，用于存储历史工况条件和历史悬架数据；
8、第一处理单元，用于生成第一调节指令或第二调节指令；
9、第一控制器，用于根据第一调节指令或第二调节指令控制车架机构；
10、第二处理单元，用于生成转向机构、第一臂和第二臂的作业目标数据；
11、第三处理单元，用于根据作业状态数据和作业目标数据更新状态变化数据，
12、其中，第一处理单元根据地面坡角、行走方向角以及状态变化数据计算当前工况条件与多组历史工况条件的工况相似度，若最大工况相似度小于阈值，根据地面坡角、行走方向角、状态变化数据生成第一调节指令，否则提取最大工况相似度的历史工况条件，检索该历史工况条件的历史悬架数据，根据历史悬架数据生成第二调节指令。
13、在本专利技术中，第一采集装置包括多组倾角传感单元，根据倾角传感单元确定转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角，第三采集装置包括多组距离传感单元，根据距离传感单元确定地面坡度数据。
14、一种所述带转向机构的农业拖拉机的控制系统的控制方法，包括以下步骤：
15、步骤1：农业拖拉机进入行驶状态，采集转向机构、第一臂和第二臂的作业状态数据，根据作业状态数据生成状态变化数据；
16、步骤2：采集行走机构的行走方向角以及地面坡度数据，根据地面坡度数据预测地面坡角；
17、步骤3：根据地面坡角、行走方向角以及状态变化数据计算当前工况条件与多组历史工况条件的工况相似度，若最大工况相似度小于阈值，进入步骤4，否则，进入步骤5；
18、步骤4：根据地面坡角、行走方向角、状态变化数据生成第一调节指令，根据第一调节指令控制车架机构，进入步骤6；
19、步骤5：提取最大工况相似度的历史工况条件，检索该历史工况条件的历史悬架数据，根据历史悬架数据生成第二调节指令，根据第二调节指令控制车架机构；
20、步骤6：若农业拖拉机进入作业状态，进入步骤7，若农业拖拉机进入怠速状态，结束任务，否则返回至步骤2；
21、步骤7：重新采集作业状态数据，根据作业位置生成转向机构、第一臂和第二臂的作业目标数据，根据作业状态数据和作业目标数据更新状态变化数据，返回至步骤2。
22、在本专利技术中，在步骤1中，作业状态数据包括转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角，状态变化数据包括车架偏移变量和车架偏移导数，根据转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角计算车架当前偏移量，车架偏移导数的初始值为零。
23、在本专利技术中，在步骤2中，提取包括行走机构轨迹位置的轨迹规划数据，提取地面坡度数据中所述轨迹位置的地面坡角。
24、在本专利技术中，在步骤3中，分别构造历史工况条件与当前工况条件的工况矩阵，根据两组工况矩阵的协方差距离预测工况相似度。
25、在本专利技术中，在步骤4中，采集车架机构的当前悬架数据，根据地面坡角、行走方向角、状态变化数据计算目标悬架数据，根据当前悬架数据和目标悬架数据生成第一调节指令。
26、在本专利技术中，在步骤5中，采集车架机构的当前悬架数据，根据历史悬架数据、当前悬架数据以及工况相似度确定第二调节指令。
27、在本专利技术中，在步骤7中，作业目标数据包括转向机构的目标转角、第一臂的目标转角以及第二臂的目标转角，根据作业位置与作业机构的原始工作面计算转向机构的目标转角，根据作业位置与作业机构的尺寸参数计算第一臂的目标转角以及第二臂的目标转角。
28、在本专利技术中，在步骤7中，根据转向机构的目标转角、第一臂的目标转角、第二臂的目标转角计算车架目标偏移量，根据车架当前偏移量和车架目标偏移量更新车架偏移变量和车架偏移导数。
29、实施本专利技术的这种带转向机构的农业拖拉机的控制系统及控制方法，具有以下有益效果：本专利技术结合转向机构、第一臂和第二臂确定农业拖拉机的作业状态数据和状态变化数据，根据地面坡角、行走方向角、状态变化数据组成工况矩阵，再根据两组工况矩阵的马氏距离预测工况相似度，查找与当前工况条件相似的历史工况条件。本专利技术可以快速生成第一调节指令或第二调节指令，使得农业机械快速适应相似的作业环境。本专利技术考虑了转向机构的转角变化对农业拖拉机稳定性的影响，避免转角、跨度的变化导致车体稳定性变差。
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1.一种带转向机构的农业拖拉机的控制系统，该农业拖拉机具有车架机构、行走机构、作业机构，作业机构经一转向机构安装在车架机构上，作业机构包含第一臂和第二臂，其特征在于，该控制系统包括：
2.根据权利要求1所述的带转向机构的农业拖拉机的控制系统，其特征在于，第一采集装置包括多组倾角传感单元，根据倾角传感单元确定转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角，第三采集装置包括多组距离传感单元，根据距离传感单元确定地面坡度数据。
3.一种根据权利要求1所述带转向机构的农业拖拉机的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤1中，作业状态数据包括转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角，状态变化数据包括车架偏移变量以及车架偏移导数，根据转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角计算车架当前偏移量，车架偏移导数的初始值为零。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤2中，提取包括行走机构轨迹位置的轨迹规划数据，提取地面坡度数据中所述轨迹位
6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤3中，分别构造历史工况条件与当前工况条件的工况矩阵，根据两组工况矩阵的协方差距离预测工况相似度。
7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤4中，采集车架机构的当前悬架数据，根据地面坡角、行走方向角、状态变化数据计算目标悬架数据，根据当前悬架数据和目标悬架数据生成第一调节指令。
8.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤5中，采集车架机构的当前悬架数据，根据历史悬架数据、当前悬架数据以及工况相似度确定第二调节指令。
9.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在步骤7中，作业目标数据包括转向机构的目标转角、第一臂的目标转角以及第二臂的目标转角，根据作业位置与作业机构的原始工作面计算转向机构的目标转角，根据作业位置与作业机构的尺寸参数计算第一臂的目标转角以及第二臂的目标转角。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在步骤7中，根据转向机构的目标转角、第一臂的目标转角、第二臂的目标转角计算车架目标偏移量，根据车架当前偏移量和车架目标偏移量更新车架偏移变量和车架偏移导数。
...【技术特征摘要】
1.一种带转向机构的农业拖拉机的控制系统，该农业拖拉机具有车架机构、行走机构、作业机构，作业机构经一转向机构安装在车架机构上，作业机构包含第一臂和第二臂，其特征在于，该控制系统包括：
2.根据权利要求1所述的带转向机构的农业拖拉机的控制系统，其特征在于，第一采集装置包括多组倾角传感单元，根据倾角传感单元确定转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角，第三采集装置包括多组距离传感单元，根据距离传感单元确定地面坡度数据。
3.一种根据权利要求1所述带转向机构的农业拖拉机的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤1中，作业状态数据包括转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角，状态变化数据包括车架偏移变量以及车架偏移导数，根据转向机构的当前转角、第一臂的当前转角以及第二臂的当前转角计算车架当前偏移量，车架偏移导数的初始值为零。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤2中，提取包括行走机构轨迹位置的轨迹规划数据，提取地面坡度数据中所述轨迹位置的地面坡角。
...【专利技术属性】
技术研发人员：陈志平，林森，
申请(专利权)人：江西南特丰收农业装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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