一种自走式液压挖藕机的机电控制系统和控制方法

专利主权项内容

1.一种自走式液压挖藕机的机电控制系统，其特征在于：包括液压转向模块、基于视频采集的液压转向控制模块；所述液压转向模块包括连通液压油箱的液压泵以及分别安装于挖藕机左、右行走轮上的左行走马达、右行走马达；所述左、右行走马达分别连接左侧油路、右侧油路；左、右两侧油路汇集于所述液压泵出口的主油路上；在所述左侧油路、右侧油路的进油端均设有电磁比例换向阀；所述基于视频采集的液压转向控制模块包括实时摄像头，所述实时摄像头将挖藕机视频信号通过图传模块传送到可视化显示器供人工观察；工控板，所述工控板作为人工操作系统平台将人工输入指令通过数传模块传至微控制单元(MCU)；所述微控制单元(MCU)将操作指令生成PWM信号经光耦隔离单元隔离处理并经功率放大器将信号放大后控制液压转向模块运行；电源模块；其中，所述实时摄像头作用是获取挖藕机的作业姿态图像；所述图传模块作用是将实时摄像头获取到的图像进行传递；所述可视化显示器作用是显示图传模块传递的挖藕机作业姿态信息，方便人工观察；所述工控板作为人工操作系统平台，包括CPU主板、存储设备、触摸屏和接口，作用是人工根据挖藕机作业姿态通过触摸屏输入相应的指令；所述数传模块作用是对工控板上发出的指令进行传输；所述微控制单元(MCU)作用是对工控板的指令进行处理，生成相应的PWM信号；所述光耦隔离单元作用是对PWM信号进行隔离处理，对微控制单元(MCU)和功率放大电路进行隔离保护；所述功率放大器作用是对PWM信号的功率进行放大处理；所述电源模块作用是对视频采集以及液压转向模块的各个部分提供电压，保证系统的稳定工作；微控制单元MCU的STM32处理器根据人工操作的工控板发出的指令信息计算生成PWM信号，用PID算法对生成的PWM信号进行稳定性调节，采用增量型PID算法可以提高液压系统的稳定性，控制挖藕机在挖藕作业中进行转弯以及速度改变时能平稳的运行，PID控制器能够减少系统在工作中产生的误差，调节PWM信号的PID算法公式如下：
；其中，KP为比例项系数、KI为积分项系数、KD为微分项系数，样周期T、采样时间点t(0, 1, 2, 3...)、u(t)与u(t-1)为第t次和t-1次采样时的采样偏差，w(t)为第t次采样时的输出值。