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申请/专利权人：江苏大学

摘要：本发明涉及拖拉机耕深检测技术领域，具体涉及基于一种姿态抗扰估计的拖拉机耕深检测方法，该方法首先搭建拖拉机耕深检测的硬件系统，包括两个惯性测量单元、转角传感器以及微控制器；利用两个惯性测量单元原始输出的高频加速度及角速度信息，采用基于矢量重构的姿态抗扰估计方法，实现悬挂下拉杆及犁具水平姿态的抗扰估计并构建基于多位置姿态测量的耕深检测模型；利用转角传感器测量得到提升臂转动角度，建立转角与水平姿态在线标定模型，实现水平姿态的动态实时估计；结合标定模型耕深检测模型，实现拖拉机耕深动态检测性能。本发明解决了传统耕深检测方法中机具水平姿态检测精度差以及检测模型参数无法在线估计等问题。

主权项：1.一种基于姿态抗扰估计的拖拉机耕深检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1.搭建拖拉机耕深检测的硬件系统，包括两个惯性测量单元、转角传感器以及微控制器；其中一个惯性测量单元布放在拖拉机悬挂下拉杆处，用于测量悬挂下拉杆水平姿态；另一个惯性测量单元布放在铧式犁具上方，用于测量犁具水平姿态；两个惯性测量单元均按照拖拉机右前上方向安装固定，Y轴方向均指向拖拉机前进方向；转角传感器通过四连杆机构与悬挂系统提升臂安装固定，用于测量提升臂旋转角度；微控制器位于拖拉机驾驶室，用于接收两个惯性测量单元原始数据并进行水平姿态解算，同时接收转角传感器数据用于耕深检测模型参数在线标定；S2.利用两个惯性测量单元原始输出的高频加速度及角速度信息，采用基于矢量重构的姿态抗扰估计方法，实现悬挂下拉杆及犁具水平姿态的抗扰估计；S3.利用步骤S2中检测的悬挂下拉杆及犁具水平姿态，构建基于多位置姿态测量的耕深检测模型；所述基于多位置姿态测量的耕深检测模型，具体实现方法如下：S31.在实际耕作开始前下降提升臂，使犁具水平接触田块，此时悬挂下拉杆俯仰角为θs0，犁具俯仰角为θP0，载体坐标系为右前上坐标系，依据右手螺旋定则，俯仰角上仰为正，下沉为负；S32.拖拉机耕地作业开始后，提升臂带着犁具下降至目标耕作深度，此时悬挂下拉杆俯仰角为θsn，犁具俯仰角为θPn；S33.犁耕作业过程中，下拉杆长度为LS，第一个铧式犁具的纵向杆臂长度为LP_y1，第二个铧式犁具的纵向杆臂长度为LP_y2，第三个铧式犁具的纵向杆臂长度为LP_y3，第四个铧式犁具的纵向杆臂长度为LP_y4，则拖拉机耕作状态下，第一个铧式犁具的耕深H1为：H1＝LSsinθSn-sinθS0+LP_y1sinθPn-sinθP0第二个铧式犁具的耕深H2为：H2＝LSsinθSn-sinθS0+LP_y2sinθPn-sinθP0第三个铧式犁具的耕深H3为：H3＝LSsinθSn-sinθS0+LP_y3sinθPn-sinθP0第四个铧式犁具的耕深H4为：H4＝LSsinθSn-sinθS0+LP_y4sinθPn-sinθP0S4.利用转角传感器测量得到提升臂转动角度，建立转角与水平姿态在线标定模型，实现水平姿态的动态实时估计；S5.结合步骤S4标定模型及步骤S3得到的耕深检测模型，实现拖拉机耕深动态检测性能。

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