作品展示

该作品研制了农机具姿态自动控制系统，由检测装置、姿态控制器以及姿态调节机构组成。基于PIC18F258微处理器研发了姿态控制器，采用双IMU测量车身以及农机具的侧倾姿态与俯仰姿态并反馈给姿态控制器，基于CAN总线通信实现各子模块间的信息传输，通过控制液压缸的动作实现农机具的空间姿态的自动调整。 系统工作时，姿态控制器读取 IMU检测的农机具俯仰角与侧倾角，并通过控制电磁阀来实现液压缸的相应动作。 经过田间试验验证，该姿态自动控制系统能够根据地面变化实时调整农机具的空间姿态，姿态控制平均角度误差0.5°，姿态调节响应时间0.5s，控制误差低、可靠性高。

1.采用双IMU测量车身与农机具的双轴姿态。采用的IMU具备三轴姿态角输出能力，且姿态角度经过卡尔曼滤波算法的滤波后输出，测得的数据通过UART主动输出，数据回传速率可达200Hz，能够有效测得农机具相对于车身的姿态变化。 2.所设计的姿态调节机构实现了农机具的侧倾以及俯仰两个方向的姿态调节功能。侧倾姿态与俯仰姿态的调节分别由独立的液压缸提供动力，可以对侧倾姿态或俯仰姿态进行独立调节，同时具备双姿态联动调节的能力。

1、姿态检测技术。采用双IMU组合检测的方法实现地面信息及农机具姿态信息的采集。本作品针对农机具作业时的姿态变化问题提出侧倾与俯仰双轴的仿形设计理念。农机具作业时通过两个IMU测量农机具相对于车身的双轴姿态，从两个方向考虑农机具在作业时的姿态问题。 2、电液比例控制方法。采用PIC单片机作为数据处理单元，通过UART通信获取双IMU测量的姿态信息，并通过基于PID控制算法的电液比例控制方法实现对农机具姿态调节的闭环控制。PID控制算法以车身的俯仰角与倾斜角作为输入量，根据农机具倾角和车身倾角的偏差计算调节油缸的动作方向和伸缩量，使偏差趋于零。由农机具姿态传感器实时输出农机具当前的倾斜角及俯仰角反馈给姿态控制器。 3、农机CAN总线通信技术。为方便农机具姿态智能控系统接入拖拉机、插秧机以及植保机等农用车辆的CAN总线通讯网络，与其他ECU进行通讯，设计CAN总线通讯电路并预留通讯节点。

本作品实现了对农机具侧倾姿态与俯仰姿态双方向的智能控制，且本系统具备自动控制与手动控制两种模式。本系统应用于拖拉机挂载的耕地机械可以保障耕深均匀，提高耕地质量；应用于高地隙施药机的喷杆能够实现施药均匀，提高农药利用率；应用于秧苗移栽机可以使秧苗的拨深一致，提高秧苗的移栽质量。此外，本系统也可应用于其他农机具的姿态智能控制，在提高农机具作业质量与效率的同时，降低了实现农机具姿态智能控制的成本。

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