农用机械及其防倾翻方法、控制器、系统和介质与流程

本申请涉及农用机械，具体地涉及一种农用机械及其防倾翻方法、控制器、系统和介质。

背景技术：

1、目前，具有线控底盘的农用机械，如拖拉机，因其底盘具有响应快、调速范围广、可正反转、回馈制动等优点，广泛适用于丘陵山地。但是，农用机械在进行丘陵山地作业时，因作业时坡度大，使得车辆侧倾角也大，进而车辆在斜坡作业过程中横向行驶时，上侧轮所受压力相对于在平地上会减小，且车辆侧倾角越大则上侧轮压力越小，因此重心偏移，发生倾翻失稳的风险也就越高。

2、实践证明，即使拖拉机等具备符合标准的倾翻保护结构，发生倾翻时依旧可能导致驾驶员受伤，为降低事故的发生率，提高丘陵山地作业全流程行驶及作业安全，仅采取被动安全措施(安全架等)是不够的，需要研究对倾翻风险进行预警和主动控制防止倾翻。

3、但是，目前在丘陵山地农业机械领域，主动防倾翻措施一般为通过增加机械结构，如主动防倾翻杆、主动及半主动悬架等来减小车身在坡地的倾角以实现减小倾翻风险，无法对倾翻风险进行预防。另外，现有技术还涉及利用角度传感器实时检测侧倾角度的主动防倾翻措施，但传感器数据通常具有滞后性，无法有效预防倾翻风险。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种农用机械及其防倾翻方法、控制器、系统和介质，用以至少部分地解决上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种农用机械的防倾翻方法，包括：根据所述农用机械在设定周期内的侧倾角度、侧倾角速度以及侧倾角加速度，估算在设定的预测时间之后的预测侧倾角度；根据当前侧倾角度和所述预测侧倾角度中的更大值与设定角度阈值的比较结果，以及根据所述农用机械的当前横向载荷转移率与设定转移率阈值的比较结果，确定是否存在倾翻风险；以及在确定存在所述倾翻风险的情况下，确定倾翻风险等级，并适应于不同倾翻风险等级执行预设的主动防倾翻控制策略。

3、在本申请实施例中，根据所述农用机械在设定周期内的侧倾角度、侧倾角速度以及侧倾角加速度，估算在设定的预测时间之后的预测侧倾角度包括：获取所述设定周期内的多组侧倾角度值的平均值，以作为侧倾角度初始预测值θ0；对所述多组侧倾角度值进行差分处理，以得到对应的多组侧倾角速度值，并获取所述多组侧倾角速度值的平均值来作为侧倾角速度初始预测值ω0；对所述多组侧倾角速度值进行差分处理，以得到对应的多组侧倾角加速度值，并获取所述多组侧倾角加速度值的平均值来作为侧倾角加速度初始预测值a0；以及采用下式计算所述预测侧倾角度θ：

4、θ＝θ0+ω0t+0.5a0t2

5、其中，t为所述预测时间。

6、在本申请实施例中，在确定是否存在倾翻风险之前，所述防倾翻方法还包括通过下式计算所述当前横向载荷转移率：

7、

8、其中，ltr为所述当前横向载荷转移率，ay为所述农用机械的重心处的侧向加速度，b2为所述农用机械的轮距，h为所述农用机械的质心高度，g为重力加速度。

9、在本申请实施例中，所述确定是否存在倾翻风险包括在以下条件中任意一者成立的情况下，确定所述农用机械不存在倾翻风险，否则确定所述农用机械存在倾翻风险，并确定倾翻风险等级：第一条件，所述当前侧倾角度和所述预测侧倾角度中的更大值是否小于第一设定侧倾角度阈值；以及第二条件，所述当前横向载荷转移率是否小于第一设定转移率阈值。

10、在本申请实施例中，所述确定倾翻风险等级包括：在所述当前侧倾角度和所述预测侧倾角度中的更大值大于等于所述第一设定侧倾角度阈值且小于第二设定侧倾角度阈值，或者所述当前横向载荷转移率大于等于所述第一设定转移率阈值且小于第二设定转移率阈值时，确定所述倾翻风险等级为一级倾翻风险；在所述当前侧倾角度和所述预测侧倾角度中的更大值大于等于所述第二设定侧倾角度阈值且小于第三设定侧倾角度阈值，或者所述当前横向载荷转移率大于等于所述第二设定转移率阈值且小于第三设定转移率阈值时，确定所述倾翻风险等级为二级倾翻风险；以及在所述当前侧倾角度和所述预测侧倾角度中的更大值大于等于所述第三设定侧倾角度阈值，或者所述当前横向载荷转移率大于等于所述第三设定转移率阈值时，确定所述倾翻风险等级为三级倾翻风险。其中，所述第一设定侧倾角度阈值、所述第二设定侧倾角度阈值和所述第三设定侧倾角度阈值依次增大，所述第一设定转移率阈值、所述第二设定转移率阈值和所述第三设定转移率阈值依次增大，所述一级倾翻风险、所述二级倾翻风险和所述三级倾翻风险的风险等级依次增大。

11、在本申请实施例中，所述第一设定侧倾角度阈值是所述农用机械在作业过程中允许的正常侧倾角度，所述第二设定侧倾角度阈值和所述第三设定侧倾角度阈值关联于所述农用机械的极限侧倾角度及所述正常侧倾角度被设定。

12、在本申请实施例中，所述极限侧倾角度通过下式被确定：

13、

14、其中，βmax为所述极限侧倾角度，ay为稳定力臂，h为所述农用机械的质心高度，v为车速，r为转向半径。

15、在本申请实施例中，所述确定倾翻风险等级还包括：针对所确定的一级倾翻风险或二级倾翻风险，检测在指定时间内是否存在关联于倾翻角度变小的驾驶员操作信息，若不存在，则将对应倾翻风险升级至下一级。

16、在本申请实施例中，所述适应于不同倾翻风险等级执行预设的主动防倾翻控制策略包括：针对所述一级倾翻风险，控制所述农用机械的仪表进行报警；针对所述二级倾翻风险，控制所述农用机械的仪表进行报警，并限制所述农用机械向侧倾角度增大方向的转向，以及限制所述农用机械的行走扭矩增大；以及针对所述三级倾翻风险，控制所述农用机械的仪表进行报警，并制动所述农用机械，以及控制所述农用机械向侧倾角度增大的反方向转向。

17、本申请第二方面提供一种农用机械的防倾翻控制器，包括：存储器，被配置成存储指令；以及处理器，被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现上述任意的农用机械的防倾翻方法。

18、本申请第三方面提供一种农用机械的防倾翻系统，包括：信号输入模块，用于获取所述农用机械的行驶参数；上述任意的防倾翻控制器，用于根据所述行驶参数，执行所述防倾翻方法以生成对应的控制指令；以及输出控制模块，用于根据所述防倾翻控制器的控制指令，进行防倾翻报警和防倾翻主动控制。

19、本申请第四方面提供一种农用机械，包括上述的防倾翻系统。

20、本申请第五方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述任意一项所述的农用机械的防倾翻方法。

21、通过上述技术方案，本申请实施例提出了一种针对农用机械的侧倾角度预测算法，并进一步提出适应于不同倾翻风险等级的主动防倾翻控制策略，能够有效防止因传感器数据滞后性带来的倾翻风险。

22、本申请实施例的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种农用机械的防倾翻方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的防倾翻方法，其特征在于，根据所述农用机械在设定周期内的侧倾角度、侧倾角速度以及侧倾角加速度，估算在设定的预测时间之后的预测侧倾角度包括：

3.根据权利要求1所述的防倾翻方法，其特征在于，在确定是否存在倾翻风险之前，所述防倾翻方法还包括通过下式计算所述当前横向载荷转移率：

4.根据权利要求1所述的防倾翻方法，其特征在于，所述确定是否存在倾翻风险包括：

5.根据权利要求4所述的防倾翻方法，其特征在于，所述确定倾翻风险等级包括：

6.根据权利要求5所述的防倾翻方法，其特征在于，所述第一设定侧倾角度阈值是所述农用机械在作业过程中允许的正常侧倾角度，所述第二设定侧倾角度阈值和所述第三设定侧倾角度阈值关联于所述农用机械的极限侧倾角度及所述正常侧倾角度被设定。

7.根据权利要求6所述的防倾翻方法，其特征在于，所述极限侧倾角度通过下式被确定：

8.根据权利要求5所述的防倾翻方法，其特征在于，所述确定倾翻风险等级还包括：

9.根据权利要求5所述的防倾翻方法，其特征在于，所述适应于不同倾翻风险等级执行预设的主动防倾翻控制策略包括：

10.一种农用机械的防倾翻控制器，其特征在于，包括：

11.一种农用机械的防倾翻系统，其特征在于，包括：

12.一种农用机械，其特征在于，包括权利要求11所述的防倾翻系统。

13.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据权利要求1至9中任一项所述的农用机械的防倾翻方法。

技术总结本申请公开了一种农用机械及其防倾翻方法、控制器、系统和介质。所述方法包括：根据设定周期内的侧倾角度、侧倾角速度以及侧倾角加速度，估算在设定的预测时间之后的预测侧倾角度；根据当前侧倾角度和所述预测侧倾角度中的更大值与设定角度阈值的比较结果，以及根据所述农用机械的当前横向载荷转移率与设定转移率阈值的比较结果，确定是否存在倾翻风险；以及确定倾翻风险等级，并适应于不同倾翻风险等级执行预设的主动防倾翻控制策略。本申请提出了一种针对农用机械的侧倾角度预测算法，并进一步提出适应于不同倾翻风险等级的主动防倾翻控制策略，能够有效防止因传感器数据滞后性带来的倾翻风险。技术研发人员：伍奥,赵松培,余军,吴审言,冀承陶,刘辉受保护的技术使用者：中联农业机械股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12