適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制系統(tǒng)及控制方法，控制單元根據(jù)采集來的速度信號(hào)判斷是否在設(shè)定的偏差范圍內(nèi)，當(dāng)偏離比例達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制單元控制三輪車前輪開始驅(qū)動(dòng)，增加動(dòng)力以改善偏離的數(shù)值；當(dāng)進(jìn)入全輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，每隔設(shè)定的時(shí)間檢測(cè)偏離數(shù)值，當(dāng)偏離數(shù)值仍大于設(shè)定值時(shí)，將再次等待設(shè)定的時(shí)間后判斷，直到信號(hào)處理的數(shù)據(jù)小于設(shè)定值即前后輪穩(wěn)定輸出時(shí)，控制單元自動(dòng)放棄前輪驅(qū)動(dòng)，只對(duì)三輪車進(jìn)行后輪驅(qū)動(dòng)，并且根據(jù)各位置速度計(jì)算出總體移動(dòng)速度，根據(jù)速度計(jì)算并執(zhí)行噴霧或撒肥的用量。自動(dòng)選擇全輪驅(qū)動(dòng)與否，降低功耗、合理分配附屬作業(yè)功率，提高藥肥利用率。
【專利說明】
適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[00011本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制 系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科技與環(huán)境的都在不斷地改變，人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷 提高，其中在交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)生了重大的轉(zhuǎn)變，豐田、大眾、通用、福特等汽車產(chǎn)業(yè)的帶頭企 業(yè)先后進(jìn)行生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)變更重組，淘汰了曾經(jīng)高油耗的品牌和產(chǎn)品，把節(jié)能與新能源汽車作 為企業(yè)產(chǎn)品，把節(jié)能和新能源汽車作為企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的重中之重。
[0003] 電動(dòng)三輪車產(chǎn)品憑借其節(jié)能、實(shí)用、環(huán)保、便捷、經(jīng)濟(jì)的等優(yōu)越性，在各地區(qū)特別是 鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村，以及城鄉(xiāng)之間的地區(qū)市場(chǎng)迅猛增長(zhǎng)，旅游觀光車等電動(dòng)車，也被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng) 域，并在我國(guó)起著越來越重要的作用，在如今和未來的相當(dāng)一段時(shí)間，人們注重環(huán)保、注重 節(jié)能的理念日益增加，電動(dòng)三輪車環(huán)保、便捷實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)日益凸顯，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求日益高 漲。
[0004] 我國(guó)機(jī)械化技術(shù)剛剛起步，尤其是農(nóng)業(yè)電動(dòng)機(jī)械化，地理環(huán)境以及國(guó)情等多種原 因，我國(guó)的農(nóng)田生產(chǎn)管理仍然以人工管理為主，機(jī)械化水平非常落后。真正適合中國(guó)地貌的 農(nóng)業(yè)機(jī)器非常少。一方面我國(guó)農(nóng)作物種植面積劃分行距有限，個(gè)人作業(yè)的土地較多，中大型 農(nóng)業(yè)機(jī)械無法進(jìn)行作業(yè)。市場(chǎng)上的大中型植保機(jī)械品種較多、規(guī)格也比較全。但是真正適應(yīng) 目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的卻很少。
[0005] 但不可否認(rèn)電動(dòng)自動(dòng)化正在從工業(yè)進(jìn)入農(nóng)業(yè)。現(xiàn)在我國(guó)田間管理主要以手動(dòng)噴霧 器、手動(dòng)踏板式和背負(fù)式電動(dòng)噴霧器為主。這種噴霧器勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)效率低、農(nóng)藥利用 率低，農(nóng)作物生長(zhǎng)需要多次打藥施肥，而且要在雨后馬上噴施，并且要求藥液盡可能多的噴 灑在作物的葉子上。所以，手工噴霧器勞動(dòng)強(qiáng)度大，噴出的藥液不均勻，彌漫性差，增大了藥 物殘留，直接影響農(nóng)作物糧食品質(zhì)和產(chǎn)量，從而影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，根本無法滿足糧食、 瓜果產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的需求。
[0006] 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化的現(xiàn)代化進(jìn)程不斷發(fā)展，但我國(guó)農(nóng)業(yè)大部分還 處在小集體甚至個(gè)體戶生產(chǎn)階段，在種植、施肥、管理農(nóng)作物、特別是水田農(nóng)作物，作業(yè)環(huán)境 艱苦，且效率不高極大地影響著我國(guó)生產(chǎn)力的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車 控制系統(tǒng)及控制方法，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田作業(yè)中三輪車根據(jù)實(shí)際工作參數(shù)的實(shí)時(shí)適時(shí)的控制和優(yōu) 化，以克服農(nóng)田中泥濘的道路等外部環(huán)境對(duì)行走及附屬作業(yè)的嚴(yán)重影響，自動(dòng)選擇全輪驅(qū) 動(dòng)與否，降低功耗、合理分配附屬作業(yè)功率，提高藥肥利用率。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法，包括，
[0010]控制單元根據(jù)采集來的速度信號(hào)判斷是否在設(shè)定的偏差范圍內(nèi)，當(dāng)偏離比例達(dá)到 設(shè)定值時(shí)，控制單元控制三輪車前輪開始驅(qū)動(dòng)，增加動(dòng)力以改善偏離的數(shù)值；
[0011]當(dāng)進(jìn)入全輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，每隔設(shè)定的時(shí)間檢測(cè)偏離數(shù)值，當(dāng)偏離數(shù)值仍大于設(shè)定值時(shí)， 將再次等待設(shè)定的時(shí)間后判斷，直到信號(hào)處理的數(shù)據(jù)小于設(shè)定值即前后輪穩(wěn)定輸出時(shí)，控 制單元自動(dòng)放棄前輪驅(qū)動(dòng)，只對(duì)三輪車進(jìn)行后輪驅(qū)動(dòng)，并且根據(jù)各位置速度計(jì)算出總體移 動(dòng)速度，根據(jù)速度計(jì)算并執(zhí)行噴霧或撒肥的用量。
[0012] 對(duì)采集來的前輪轉(zhuǎn)向角度設(shè)置偏離區(qū)間，采集數(shù)據(jù)在偏離區(qū)間內(nèi)變化時(shí)，同時(shí)采 集三個(gè)輪的瞬時(shí)速度，折算出當(dāng)前車輪線速度，兩后輪瞬時(shí)的平均速度等于前輪的瞬時(shí)速 度與前輪實(shí)際轉(zhuǎn)向角度β的余弦值的乘積，前輪轉(zhuǎn)向角度越大后輪平均速度就越小。
[0013] 偏離區(qū)間為，兩后輪瞬時(shí)的平均速度在前輪向前分速度的二分之一和二分之三之 間。
[0014] 當(dāng)檢測(cè)到各輪的速度不在偏離區(qū)間時(shí)，在間隔設(shè)定的一段時(shí)間后再次判定防止信 號(hào)抖動(dòng)的誤差，若還是不在偏離區(qū)間內(nèi)，將會(huì)自動(dòng)的對(duì)前輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在等待設(shè)定時(shí)間后再 次判定車輪速度的偏離狀態(tài)，直到在偏離區(qū)間內(nèi)時(shí)只驅(qū)動(dòng)后輪。
[0015]在采集來給定的霍爾信號(hào)急速上升或者急速下降時(shí)，輸出速度信號(hào)不能立即隨霍 爾信號(hào)變化，設(shè)定采集的霍爾信號(hào)為目標(biāo)值，判定當(dāng)前值與目標(biāo)值大小，當(dāng)目標(biāo)值大時(shí)就輸 出當(dāng)前的速度加上某額定數(shù)值，反之輸出當(dāng)前的速度減去這個(gè)額定數(shù)值，返回主程序，主程 序會(huì)自動(dòng)循環(huán)，進(jìn)入下一次判定、輸出，這就完成了控制信號(hào)的梯形加速。
[0016] 控制單元檢測(cè)到任何的剎車信號(hào)時(shí)，停止一切驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出，并點(diǎn)亮剎車燈。
[0017] 采用所述適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法的控制系統(tǒng)，包括控制單元， 信號(hào)采集單元與控制單元的輸入端連接，控制單元的輸出端連接前輪隔離器和數(shù)模轉(zhuǎn)換單 元后連接前輪驅(qū)動(dòng)器，前輪驅(qū)動(dòng)器與前輪電機(jī)連接，控制單元的輸出端還連接后輪隔離器 和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元后連接后輪驅(qū)動(dòng)器，后輪驅(qū)動(dòng)器與后輪電機(jī)連接；
[0018] 所述控制單元還與存儲(chǔ)器連接;動(dòng)力電池的輸出經(jīng)過穩(wěn)壓模塊后為系統(tǒng)供電。
[0019 ]所述信號(hào)采集單元包括前輪轉(zhuǎn)速傳感器、后輪左轉(zhuǎn)速傳感器、后輪右轉(zhuǎn)速傳感器、 轉(zhuǎn)把霍爾傳感器、轉(zhuǎn)向編碼器、剎車傳感器。
[0020] 所述信號(hào)采集單元連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后連接控制單元的輸入端。
[0021] 前輪隔離器和后輪隔離器包括單路π型濾波光耦接口電路，包括端口 1+和1-，端口 I+和光電親合器的一輸入端之間串聯(lián)電阻R 3，端口 I -與光電親合器的另一輸入端連接，端 口 I+和I-之間串聯(lián)電阻R4和發(fā)光二極管D3，所述光電親合器的一輸出端同時(shí)連接電阻R5的 一端和發(fā)光二極管D2的負(fù)極，電阻R5的另一端同時(shí)接電阻R6的一端和電容C1的一端，電阻 R6的另一端留有輸出端01，同時(shí)R6的另一端接電容C2后接地，電容C1的另一端接地;發(fā)光二 極管D2的負(fù)極串接電阻R2后接電源。
[0022]本發(fā)明的有益效果：
[0023]實(shí)現(xiàn)農(nóng)田作業(yè)中三輪車根據(jù)實(shí)際工作參數(shù)的實(shí)時(shí)適時(shí)的控制和優(yōu)化，以克服農(nóng)田 中泥濘的道路等外部環(huán)境對(duì)行走及附屬作業(yè)的嚴(yán)重影響，自動(dòng)選擇全輪驅(qū)動(dòng)與否，降低功 耗、合理分配附屬作業(yè)功率，提高藥肥利用率。
[0024]適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)農(nóng)田電動(dòng)三輪車綜合自動(dòng)化、高動(dòng)力、清潔能源等優(yōu)點(diǎn)，提高了農(nóng)業(yè) 現(xiàn)代化，給農(nóng)民省力，給國(guó)家節(jié)省不可再生的資源，同時(shí)也降低了農(nóng)民的實(shí)用成本，也將促 進(jìn)我國(guó)機(jī)械加工業(yè)、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明所提供的單路π型濾波光耦接口電路設(shè)計(jì)原理圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明所提供的主控單元的基本測(cè)控框圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明所提供的三輪運(yùn)動(dòng)分析速度矢量圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明所提供的三輪車基本的自動(dòng)控制流程圖；
[0029]圖5為本發(fā)明所提供的梯形加速程序的控制分析曲線；
[0030]圖6為本發(fā)明所提供的適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)三輪車行走功能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0031]其中，1.霍爾信號(hào)，2.輸出P麗的占空比。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033]如圖2和圖6所示，適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制系統(tǒng)，包括控制單元，信號(hào) 采集單元與控制單元的輸入端連接，控制單元的輸出端連接前輪隔離器和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元后 連接前輪驅(qū)動(dòng)器，前輪驅(qū)動(dòng)器與前輪電機(jī)連接，控制單元的輸出端還連接后輪隔離器和數(shù) 模轉(zhuǎn)換單元后連接后輪驅(qū)動(dòng)器，后輪驅(qū)動(dòng)器與后輪電機(jī)連接;控制單元的輸出端還連接撒 肥電機(jī)驅(qū)動(dòng)和噴藥栗電機(jī)驅(qū)動(dòng)；
[0034] 所述控制單元還與存儲(chǔ)器連接;動(dòng)力電池的輸出經(jīng)過穩(wěn)壓模塊后為系統(tǒng)供電。
[0035] 所述信號(hào)采集單元包括前輪轉(zhuǎn)速傳感器、后輪左轉(zhuǎn)速傳感器、后輪右轉(zhuǎn)速傳感器、 轉(zhuǎn)把霍爾傳感器、轉(zhuǎn)向編碼器、剎車傳感器。
[0036] 所述信號(hào)采集單元連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后連接控制單元的輸入端。
[0037] 如圖1所示為單路π型濾波光耦接口電路設(shè)計(jì)原理圖，包括端口 1+和1-，端口 1+和 光電親合器的一輸入端之間串聯(lián)電阻R3，端口 I-與光電親合器的另一輸入端連接，端口 1+ 和I-之間串聯(lián)電阻R4和發(fā)光二極管D3，所述光電親合器的一輸出端同時(shí)連接電阻R5的一端 和發(fā)光二極管D2的負(fù)極，電阻R5的另一端同時(shí)接電阻R6的一端和電容C1的一端，電阻R6的 另一端留有輸出端01，同時(shí)R6的另一端接電容C2后接地，電容C1的另一端接地;發(fā)光二極管 D2的負(fù)極串接電阻R2后接電源。
[0038] 當(dāng)前直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度信號(hào)多采用模擬信號(hào)給定(模擬信號(hào)具有連續(xù)直觀 且容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)），而控制單元自己只有兩個(gè)DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出），對(duì)于多信號(hào)模擬電路 控制就需要其他形式輸出并轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，而最常見的是利用控制單元輸出較多的PWM 信號(hào)。ΠΜ信號(hào)是一種具有固定周期(T)不定占空比（τ)的數(shù)字信號(hào)。如果HVM信號(hào)的占空比 隨時(shí)間變化，通過濾波之后的輸出信號(hào)將是幅值變化的模擬信號(hào)。因此通過控制PWM信號(hào)的 占空比，就可以產(chǎn)生不同的模擬信號(hào)，即DAC輸出。信號(hào)輸出PWM數(shù)字信號(hào)要通過接口電路進(jìn) 行η型隔離濾波放大等作用后利用穩(wěn)定的模擬信號(hào)才能驅(qū)動(dòng)各個(gè)電機(jī)平穩(wěn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。所以 要設(shè)計(jì)合適的接口電路來實(shí)現(xiàn)主控制器和驅(qū)動(dòng)器電器隔離，只進(jìn)行信號(hào)之間的傳遞。
[0039] 如圖2所示主控單元是實(shí)現(xiàn)電控產(chǎn)品的主要核心單元，相當(dāng)于人體的大腦;采集信 號(hào)就相當(dāng)于人的眼、鼻、耳等感知部位;驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)則表示著給電控產(chǎn)品安裝上雙手雙腳 等。主控單元主要完成各項(xiàng)任務(wù)則需要對(duì)采集來的信號(hào)計(jì)算、處理之后并輸出相應(yīng)的控制 信號(hào)，進(jìn)而控制整個(gè)系統(tǒng)。
[0040] 本發(fā)明包括:采集信號(hào)的計(jì)算處理部分和控制處理信號(hào)的輸出控制部分。
[0041] 采集信號(hào)的計(jì)算處理部分包括霍爾轉(zhuǎn)把信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和計(jì)算處理、前輪轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和計(jì)算處理、前輪及后輪電機(jī)霍爾信號(hào)監(jiān)測(cè)和計(jì)算處理、剎車信號(hào)監(jiān)測(cè)和處理等。
[0042] 其中電門信號(hào)就可用常見所示的霍爾腳踏板，角度不同會(huì)輸出不同的地電門信 號(hào)，經(jīng)過連接程序中對(duì)應(yīng)的引腳進(jìn)入主控單元的AD采集模塊，進(jìn)入后經(jīng)一定比例做出響應(yīng) 控制。
[0043] 前輪轉(zhuǎn)向軸與編碼器通過同步輪同步帶的嚙合，利用編碼器可對(duì)車把轉(zhuǎn)動(dòng)角位移 或當(dāng)前位置信息精確的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，用電信號(hào)傳遞到控制器，在控制器的編寫對(duì)應(yīng) 接收程序，完成前輪速度方向信息的采集。
[0044] 目前采集前后輪最簡(jiǎn)單有效的方法是截取電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的通信的交互 信號(hào)進(jìn)行測(cè)定當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速。三輪車在運(yùn)行時(shí)，用戶如遇到路障或其他需求需要停下時(shí)，操 作者會(huì)踩下剎車，采用剎車斷電開關(guān)，剎車開關(guān)為動(dòng)合觸點(diǎn)，不論在何種情況下對(duì)三輪車進(jìn) 行剎車時(shí)，剎車開關(guān)的觸點(diǎn)被釋放，剎車開關(guān)閉合，在剎車時(shí)控制器的感應(yīng)腳被拉低，控制 器(主控模塊)得知?jiǎng)x車信號(hào)，并停止一切驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，減少剎車時(shí)能量的損失甚至事故 的發(fā)生;同時(shí)剎車燈兩端出現(xiàn)電壓差，剎車燈也被點(diǎn)亮。
[0045]適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法，對(duì)于完成以上適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的三輪車 來說，讓控制器知道什么時(shí)候采取全輪驅(qū)動(dòng)，這就要用到各信號(hào)的采集來的輸入信號(hào)，控制 單元對(duì)不同位置采集來的信號(hào)數(shù)據(jù)與實(shí)際理想運(yùn)作狀況結(jié)合分析對(duì)照，通常選定某信號(hào)數(shù) 據(jù)處理后與理想數(shù)值之間的偏離的數(shù)值，當(dāng)偏離的數(shù)值比例達(dá)到一設(shè)定值時(shí)，由控制器控 制三輪車前輪開始驅(qū)動(dòng)，增加動(dòng)力以改善偏離的數(shù)值，當(dāng)進(jìn)入全輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，每隔一可設(shè)定的 時(shí)間就會(huì)檢測(cè)偏離數(shù)值當(dāng)偏離值仍然大于設(shè)定值，將再次等待設(shè)定的時(shí)間后判斷，直到信 號(hào)處理的數(shù)據(jù)小于設(shè)定值即前后輪穩(wěn)定輸出時(shí)，控制器自動(dòng)放棄前輪驅(qū)動(dòng)，從而只對(duì)三輪 車進(jìn)行后輪驅(qū)動(dòng)，減少在平坦路面上運(yùn)行時(shí)電機(jī)損耗。并且根據(jù)各位置速度計(jì)算出總體移 動(dòng)速度，根據(jù)速度計(jì)算并執(zhí)行噴霧和撒肥的用量。
[0046]如圖3所示，在實(shí)際控制中利用不同位置的速度信號(hào)采集的數(shù)據(jù)在控制器中進(jìn)行 以下數(shù)據(jù)處理，并與實(shí)際結(jié)合分析。對(duì)于轉(zhuǎn)向信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)出實(shí)際轉(zhuǎn)向角度β，由于車輪在 轉(zhuǎn)向時(shí)兩后輪平均速度始終垂直于兩輪旋轉(zhuǎn)中心的半徑。再由對(duì)采集來的前輪轉(zhuǎn)向角度可 設(shè)置合理區(qū)間，采集數(shù)據(jù)在合理區(qū)間內(nèi)變化時(shí)，同時(shí)采集三個(gè)輪的實(shí)時(shí)的瞬時(shí)速度，折算出 當(dāng)前車輪線速度，前輪的轉(zhuǎn)向信號(hào)采集的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)不同的角度信息，前輪轉(zhuǎn)角越大后輪平 均速度就要相對(duì)越小，理論上有圖可得出以下公式
[0048]其中β實(shí)際轉(zhuǎn)向角度是運(yùn)行時(shí)的瞬時(shí)的兩后輪平均速度，也就是后輪電機(jī)減速 后的速度。V前是前輪的瞬時(shí)速度力是前輪的相對(duì)車體正向前方瞬時(shí)分速度。V2、V3分別是后 輪左邊與后輪右邊的瞬時(shí)速度。
[0049]三輪車的各個(gè)輪轉(zhuǎn)速的檢測(cè)信號(hào)往往與理論數(shù)據(jù)存在差值，可通過以上公式建立 聯(lián)系并設(shè)置偏差范圍，實(shí)際運(yùn)行的偏差超出合理范圍，控制器在短時(shí)間內(nèi)感知并快速反應(yīng)， 控制驅(qū)動(dòng)前輪輸出。同樣以分別表示前輪向前的速度分量、左后輪、右后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的 瞬時(shí)速度，ΤΙ、T2為可調(diào)定時(shí)時(shí)間。三輪車采集來的速度信號(hào)經(jīng)過處理即可判定偏離數(shù)值， 若以三輪車前輪向前的分速度與后輪平均速度差值占向前分速度的50%時(shí)，也就是后輪的 平均速度在向前分速度的二分之一和二分之三之間。即：
[0051] 化簡(jiǎn)后為:Vi<V2+V3<3Vi
[0052] 在三輪車行走過程中，一般電門控制信號(hào)會(huì)直接驅(qū)動(dòng)后橋電機(jī)，開始行走，信號(hào)采 集來的數(shù)據(jù)可以處理計(jì)算出當(dāng)前的各輪速度，當(dāng)檢測(cè)到各輪速度不符合以上公式時(shí)，會(huì)在 間隔很小一段時(shí)間再次判定速度防止信號(hào)抖動(dòng)的誤差，若還是不符合上式，將會(huì)自動(dòng)的對(duì) 前輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在等待一段時(shí)間后再次判定車輪速度的偏離狀態(tài)。自動(dòng)控制判別的流程如 圖4所示。而當(dāng)在接收到剎車信號(hào)時(shí)，控制器快速響應(yīng)，停止一切驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出（也可根據(jù) 前后輪速度適當(dāng)給與當(dāng)前轉(zhuǎn)速相反的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)以加快制動(dòng)速度）。
[0053] 在采集來給定的霍爾信號(hào)急速上升或者急速下降時(shí)，輸出速度信號(hào)不可立即隨霍 爾信號(hào)變化，可設(shè)定采集的霍爾信號(hào)為目標(biāo)值，判定當(dāng)前值與目標(biāo)值大小，當(dāng)目標(biāo)值大時(shí)就 輸出當(dāng)前的速度加上某額定數(shù)值，反之輸出當(dāng)前的速度減去這個(gè)額定數(shù)值，返回主程序，主 程序會(huì)自動(dòng)循環(huán)，進(jìn)入下一次判定、輸出。這就完成了控制信號(hào)的梯形加速。提醒加速分析 圖如圖5所示，其中1線代表的是霍爾信號(hào)，2指的線代表輸出PWM的占空比。
[0054]只有經(jīng)過控制系統(tǒng)處理和輸出這個(gè)中間環(huán)節(jié)系統(tǒng)才能正常運(yùn)行。主控部分將車中 各部分模塊密切聯(lián)系起來，從各模塊獲取信息或是對(duì)各模塊進(jìn)行控制。去感知需要有大腦 的處理，才能有機(jī)械部分的支撐、執(zhí)行。所以控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)任務(wù)是三輪車能自動(dòng)適時(shí)全 輪驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的核心。根據(jù)整車電力信號(hào)的控制流程繪出的適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)三輪車行走功 能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如6所示。只有建立一個(gè)處理性能優(yōu)越，相應(yīng)敏捷，動(dòng)作準(zhǔn)確的控制系統(tǒng)，才能從 "眼、鼻、耳"傳遞到"大腦"并用手腳回應(yīng)的完整而穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。
[0055]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法，其特征是，包括， 控制單元根據(jù)采集來的速度信號(hào)判斷是否在設(shè)定的偏差范圍內(nèi)，當(dāng)偏離比例達(dá)到設(shè)定 值時(shí)，控制單元控制三輪車前輪開始驅(qū)動(dòng)，增加動(dòng)力以改善偏離的數(shù)值； 當(dāng)進(jìn)入全輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，每隔設(shè)定的時(shí)間檢測(cè)偏離數(shù)值，當(dāng)偏離數(shù)值仍大于設(shè)定值時(shí)，將再 次等待設(shè)定的時(shí)間后判斷，直到信號(hào)處理的數(shù)據(jù)小于設(shè)定值即前后輪穩(wěn)定輸出時(shí)，控制單 元自動(dòng)放棄前輪驅(qū)動(dòng)，只對(duì)三輪車進(jìn)行后輪驅(qū)動(dòng)，并且根據(jù)各位置速度計(jì)算出總體移動(dòng)速 度，根據(jù)速度計(jì)算并執(zhí)行噴霧或撒肥的用量。2. 如權(quán)利要求1所述適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法，其特征是，對(duì)采集來的 前輪轉(zhuǎn)向角度設(shè)置偏離區(qū)間，采集數(shù)據(jù)在偏離區(qū)間內(nèi)變化時(shí)，同時(shí)采集三個(gè)輪的瞬時(shí)速度， 折算出當(dāng)前車輪線速度，兩后輪瞬時(shí)的平均速度等于前輪的瞬時(shí)速度與前輪實(shí)際轉(zhuǎn)向角度 β的余弦值的乘積，前輪轉(zhuǎn)向角度越大后輪平均速度就越小。3. 如權(quán)利要求1所述適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法，其特征是，偏離區(qū)間 為，兩后輪瞬時(shí)的平均速度在前輪向前分速度的二分之一和二分之三之間。4. 如權(quán)利要求3所述適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法，其特征是，當(dāng)檢測(cè)到各 輪的速度不在偏離區(qū)間時(shí)，在間隔設(shè)定的一段時(shí)間后再次判定防止信號(hào)抖動(dòng)的誤差，若還 是不在偏離區(qū)間內(nèi)，將會(huì)自動(dòng)的對(duì)前輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在等待設(shè)定時(shí)間后再次判定車輪速度的 偏離狀態(tài)，直到在偏離區(qū)間內(nèi)時(shí)只驅(qū)動(dòng)后輪。5. 如權(quán)利要求1所述適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法，其特征是，在采集來給 定的霍爾信號(hào)急速上升或者急速下降時(shí)，輸出速度信號(hào)不能立即隨霍爾信號(hào)變化，設(shè)定采 集的霍爾信號(hào)為目標(biāo)值，判定當(dāng)前值與目標(biāo)值大小，當(dāng)目標(biāo)值大時(shí)就輸出當(dāng)前的速度加上 某額定數(shù)值，反之輸出當(dāng)前的速度減去這個(gè)額定數(shù)值，返回主程序，主程序會(huì)自動(dòng)循環(huán)，進(jìn) 入下一次判定、輸出，這就完成了控制信號(hào)的梯形加速。6. 如權(quán)利要求1所述適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法，其特征是，控制單元檢 測(cè)到任何的剎車信號(hào)時(shí)，停止一切驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出，并點(diǎn)亮剎車燈。7. 采用權(quán)利要求1所述適時(shí)全輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)田電動(dòng)三輪車控制方法的控制系統(tǒng)，其特征 是，包括控制單元，信號(hào)采集單元與控制單元的輸入端連接，控制單元的輸出端連接前輪隔 離器和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元后連接前輪驅(qū)動(dòng)器，前輪驅(qū)動(dòng)器與前輪電機(jī)連接，控制單元的輸出端 還連接后輪隔離器和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元后連接后輪驅(qū)動(dòng)器，后輪驅(qū)動(dòng)器與后輪電機(jī)連接； 所述控制單元還與存儲(chǔ)器連接;動(dòng)力電池的輸出經(jīng)過穩(wěn)壓模塊后為系統(tǒng)供電。8. 如權(quán)利要求7所述控制系統(tǒng)，其特征是，所述信號(hào)采集單元包括前輪轉(zhuǎn)速傳感器、后 輪左轉(zhuǎn)速傳感器、后輪右轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)把霍爾傳感器、轉(zhuǎn)向編碼器、剎車傳感器。9. 如權(quán)利要求7所述控制系統(tǒng)，其特征是，所述信號(hào)采集單元連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后連接 控制單元的輸入端。10. 如權(quán)利要求7所述控制系統(tǒng)，其特征是，前輪隔離器和后輪隔離器包括單路π型濾波 光耦接口電路，包括端口 1+和I -，端口 1+和光電耦合器的一輸入端之間串聯(lián)電阻R3，端口 I _ 與光電耦合器的另一輸入端連接，端口 1+和I-之間串聯(lián)電阻R4和發(fā)光二極管D3,所述光電 親合器的一輸出端同時(shí)連接電阻R5的一端和發(fā)光二極管D2的負(fù)極，電阻R5的另一端同時(shí)接 電阻R6的一端和電容C1的一端，電阻R6的另一端留有輸出端01，同時(shí)R6的另一端接電容C2 后接地，電容C1的另一端接地;發(fā)光二極管D2的負(fù)極串接電阻R2后接電源。
【文檔編號(hào)】B60L15/20GK106080265SQ201610552979
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月14日
【發(fā)明人】艾長(zhǎng)勝, 武德林, 王魯川, 孫選
【申請(qǐng)人】山東眾和植保機(jī)械股份有限公司, 濟(jì)南大學(xué)