四川德仁源农业科技有限公司魏杰获国家专利权
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龙图腾网获悉四川德仁源农业科技有限公司申请的专利农作物收割机的作业控制方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120871990B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511383165.6,技术领域涉及:G05D1/49;该发明授权农作物收割机的作业控制方法及系统是由魏杰;冯娟;牛晓静;雷鸣;闫治鹏;张光宇;蒋锡武;龙燕;蒋锡文;伍景东设计研发完成,并于2025-09-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本农作物收割机的作业控制方法及系统在说明书摘要公布了:本申请提供一种农作物收割机的作业控制方法及系统。其中,该方法包括:基于预设的密度、地形与位姿的动态映射模型,将密度分布数据和地形特征数据映射为被控对象的目标位姿参数;获取被控对象的实际位姿参数,将实际位姿参数与目标位姿输入自适应控制器,通过闭环控制算法动态计算位姿误差补偿量;基于位姿误差补偿量生成位姿控制信号,驱动位姿调节结构对被控对象进行位姿校准,以调节安装在多自由度执行机构前端的末端执行器的工作高度和倾角。本申请提供的技术方案根据农作物密度和地形起伏,实时自动精准调节末端执行器的高度和倾角,保持最优收割姿态。
本发明授权农作物收割机的作业控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种农作物收割机的作业控制方法,其特征在于,包括: 获取目标对象的密度分布数据和目标对象所处区域的地形特征数据,所述地形特征数据包括通过三维扫描生成的地表高程、坡度角和曲率; 基于预设的密度、地形与位姿的动态映射模型,将所述密度分布数据和所述地形特征数据映射为被控对象的目标位姿参数,所述目标位姿参数包括:高度设定值和倾角设定值,所述被控对象为农作物收割机的多自由度执行机构; 获取被控对象的实际位姿参数,将所述实际位姿参数与所述目标位姿输入自适应控制器,通过闭环控制算法动态计算位姿误差补偿量,自适应控制器包括模糊比例积分微分控制器; 基于所述位姿误差补偿量生成位姿控制信号,驱动位姿调节结构对被控对象进行位姿校准,以调节安装在多自由度执行机构前端的末端执行器的工作高度和倾角,所述位姿调节结构是包含液压阀组和电动推杆的位姿执行装置; 所述将所述实际位姿参数与所述目标位姿输入自适应控制器,通过闭环控制算法动态计算位姿误差补偿量,包括: 在自适应控制器中,从所述实际位姿参数中获取实际高度值和实际倾角值; 将所述高度设定值与所述实际高度值进行设定点跟踪,生成高度偏差信号;将所述倾角设定值与所述实际倾角值进行所述设定点跟踪,生成倾角偏差信号; 通过所述自适应控制器的多参数耦合补偿模块,结合所述多自由度执行机构的动力学传递函数和加速度残差解算技术,对所述高度偏差信号和所述倾角偏差信号执行扰动估计,得到包含高度扰动分量和倾角扰动分量的位姿扰动分量;其中,动力学传递函数通过非对称耦合矩阵显式刻画高度与倾角通道的惯性和弹性耦合机制; 动力学传递函数的公式为: ; 其中,为高度通道控制输入力,为倾角通道控制输入扭,为高度方向等效质量,为倾角和高度惯性耦合系数,为高度和倾角惯性耦合系数,为倾角方向转动惯量,为末端执行器线加速度,为末端执行器角加速度,为高度方向阻尼系数,为高度和倾角阻尼耦合系数,为倾角和高度阻尼耦合系数,为倾角方向阻尼系数,为高度变化速度,为倾角变化角速度,为高度方向刚度系数,为倾角方向刚度系数,为末端执行器实际高度,为末端执行器实际倾角,为高度通道外部扰动,为倾角通道外部扰动; 将所述高度扰动分量和所述倾角扰动分量分别与对应的预设的稳定性边界条件进行比对,以得到动态调整的高度通道增益系数和倾角通道增益系数; 通过闭环控制算法,基于所述高度通道增益系数和所述倾角通道增益系数,处理所述高度偏差信号和倾角偏差信号,生成位姿误差补偿量; 所述基于预设的密度、地形与位姿的动态映射模型,将所述密度分布数据和所述地形特征数据映射为被控对象的目标位姿参数,包括: 对所述密度分布数据进行空间密度聚焦操作,生成密度核心区域坐标集,对所述地形特征数据执行曲率分解操作,生成地形梯度张量; 基于所述密度核心区域坐标集和所述地形梯度张量,利用所述动态映射模型中用于表征密度、地形与高度转换关系的高度映射函数,生成高度初始值; 基于所述密度核心区域坐标集和所述地形梯度张量,利用所述动态映射模型中用于表征密度、地形与倾角转换关系的倾角映射函数,生成倾角初始值; 基于目标对象的生长阶段对应的补偿系数,对所述高度初始值执行补偿操作,生成高度设定值,基于环境风速对所述目标对象的影响,对所述倾角初始值执行适应性补偿操作,生成倾角设定值; 组合所述高度设定值和倾角设定值,形成所述目标位姿参数; 基于所述高度通道增益系数和所述倾角通道增益系数,处理所述高度偏差信号和倾角偏差信号,生成位姿误差补偿量,包括: 通过闭环控制算法,采用所述高度通道增益系数对所述高度偏差信进行时变权重缩放,采用倾角通道增益系数对所述倾角偏差信号进行时变权重缩放,生成加权高度偏差信号和加权倾角偏差信号; 对所述加权高度偏差信号和加权倾角偏差信号进行死区穿越处理,生成高度补偿分量和倾角补偿分量; 组合所述高度补偿分量和倾角补偿分量,形成所述位姿误差补偿量。
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