【技術實現步驟摘要】
一種衛星平地機液壓系統快速響應預測控制方法及系統
[0001]本專利技術涉及農業機械領域，具體是平地機的控制系統，對平地機的液壓系統作預測控制。
技術介紹
[0002]高標準農田建設標準要求水田允許高差3cm以內、旱田允許高差在5cm以內。現有平地機主要為激光平地機和GNSS平地機，分別通過采用激光靶標測高和北斗RTK流動站測高，通過實際高度與標高進行對比來輸出控制量，其易受強光、顛簸振動和天氣等因素影響，易產生高程偏差。平地機的控制方式均為測控同點，無預測控制，如日本專利號為JP2010043446A中公開的平地機，其依據當前點的高程測量結果產生平地鏟動作控制指令，再輸出指令控制平地鏟動作，其存在的問題是：當平地鏟動作執行到位時，平地機器已經前進了一段距離，所以存在動作滯后問題，所平的土地地貌不是實際測量的土地地貌。
[0003]現有的平地機液壓控制系統多為簡單的開關量控制，如美國專利號為US10428493B2中所述的平地機控制系統，控制器接受高程信號，通過和標高對比輸出控制量，此種控制方法控制過程簡單，沒有液壓缸動態反饋，在波浪地情況時易產生在沖擊、爬行和超調等問題。另外，有些平地機控制系統通過滯環來控制液壓缸的伸縮量，例如一種可控制時長的滯環控制算法，通過控制電磁閥的通電時間精確控制平地鏟升降，以減少超調，但該算法無法應對平地過程中存在沖擊等未建模匹配因素的影響等，實際控制效果較差，并且在平整作業過程中，缺少對平地鏟載土狀態的實時監測，僅根據作業點高程進行平地鏟升降動作的決策，易出現平地鏟滿土還繼續下...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種衛星平地機液壓系統快速響應預測控制系統，其特征是：其包括依次串聯的平地機控制器、平地機北斗RTK流動站以及自動導航上位機，平地機控制器的輸出端連接平地機液壓系統中的電液比例換向閥的輸入端；平地鏟載土狀態監測裝置、液壓缸行程傳感器和液壓缸壓力傳感器分別將所檢測得到的平地鏟載土狀態g、液壓缸行程h和液壓缸伸縮阻力P
L
輸入到平地機控制器中；所述的平地機北斗RTK流動站獲得平地機的當前點高程a和當前經緯度f并輸入自動導航上位機中，自動導航上位機獲得全田塊三維地貌圖b，規劃出平地機路徑c，解析出前視預瞄點高程d、田塊標高e以及平地機行駛速度v
x
并輸入到平地機控制器中；平地機控制器將多信息融合確定出液壓缸的期望位移，將期望位移與液壓缸行程h相比較，比較的差值經模糊推理和滑模控制算法獲得距離下鏟點預瞄距離處的提前輸出的控制量，結合平地鏟載土狀態g對控制量進行修正，當平地機到達預瞄距離處的位置時將修正后的控制量輸入電液比例換向閥，控制液壓缸工作以及平地鏟下鏟或抬鏟。2.根據權利要求1所述的一種衛星平地機液壓系統快速響應預測控制系統，其特征是：所述的平地鏟載土狀態監測裝置為在平地鏟內側安裝的多個接觸開關，根據接觸開關的觸發情況，平地鏟載土狀態g的信號分為空鏟、較少、中等、較多、滿載五個等級。3.一種基于權利要求1所述的快速響應預測控制系統的控制方法，其特征是包括以下步驟：步驟1)：仿真確定出液壓系統單個測控周期內的液壓缸行程的最大調整量X
max
，步驟2)：平地機空跑遍歷整個田塊，將全田塊三維電子地貌圖b、平地機路徑c、田塊標高e作多信息融合得到液壓缸的期望位移X，將所述的期望位移X與空跑遍歷時的液壓缸行程h相比較，計算出兩者的位移偏差e1＝X
?
h；步驟3)：建立以控制量U為輸出，以位移偏差e1、液壓缸伸縮阻力P
L
以及自適應調整參數k為輸入的液壓系統模型，再以模糊算法對自適應調整參數k進行模糊判斷，獲得最優控制量U：步驟4)：由拖拉機牽引平地機在待平田塊上工作，根據在待平田塊上獲得的全田塊三維電子地貌圖b、平地機路徑c、田塊標高e作多信息融合，得到待平田塊上的期望位移X：如果待平田塊上的期望位移X小于所述的最大調整量X
max
，則取待平田塊上的期望位移X；如果期望位移X大于或等于最大調整量X
max
，則取X＝X
max
；當期望位移X為正值或零時，控制量U≥0，平地機控制器發出抬鏟指令，當期望位移X為負值時，控制量U＜0，平地機控制器發出下鏟指令；步驟5)：計算出待平田塊上的位移偏差e1，經所述的液壓系統模型獲得待平田塊上的最優控制量U；根據待平田塊上的行駛速度v
x
計算出預瞄距離；步驟6)：當平地機到達所述的預瞄距離的位置時，將所述的待平田塊上的最優控制量U輸入液壓系統中控制液壓缸工作。4.根據權利要求3所述的控制方...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魏新華，王慶壯，劉成良，汪岸哲，王曄飛，吉鑫，鄧屹，楊家鑫，張永杰，章少岑，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：
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