一种履带拖拉机转弯半径控制方法及系统与流程

本发明涉及机械控制，尤其涉及一种履带拖拉机转弯半径控制方法及系统。

背景技术：

1、机械控制技术领域专注于开发和实现对机械系统的自动或半自动控制策略，提高设备性能、效率和安全性，结合控制理论和工程实践，利用传感器技术、控制算法、人机交互界面、执行机构等技术，准确控制机械设备的行为和响应，确保机械设备按照预定的行为执行任务，优化操作过程，减少能耗和维护需求，提升控制系统的可靠性和持久性，应用于工业、农业、医疗和交通等行业中，涉及对速度、力和位置多种物理量的控制，增强机械系统的性能和安全性。

2、其中，履带拖拉机转弯半径控制方法用于优化履带拖拉机转弯性能，通过适时控制拖拉机转弯的半径，适应不同的农业作业环境和要求，提高拖拉机在狭窄或复杂地形中的机动性和精确性，提升作业效率，增强拖拉机在农田作业中的适应性，并减少对土壤的压实和损伤，通过调整2条履带的速度差异和改变履带的运动方向，使拖拉机在保持较低速度的同时实现精确转弯，应用于多种农业操作，包括种植、施肥、喷药等，提高农业机械在作业过程中的精准性和效率。

3、传统履带拖拉机转弯半径控制技术在应对复杂多变的农业作业环境时，响应不够灵敏和参数调整不够及时，影响操作精度和效率，在未采用实时数据集成和动态调整技术的情况下，拖拉机在狭窄或不规则地形作业时常出现转弯半径不准确的问题，导致作业效率降低和因操作不当对作物造成损害，由于缺乏应力分布和张力变化分析，无法准确预测履带在不同地面材质上的性能，限制了拖拉机的广泛适应性和安全性，增加了能耗和维护需求，影响机械设备的长期可靠性和耐用性。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种履带拖拉机转弯半径控制方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种履带拖拉机转弯半径控制方法，包括以下步骤：

3、s1：基于拖拉机履带尺寸数据，模拟并分析拖拉机履带在多种地形上的行为，计算履带在多种地面材质上的接触效果和应力分布，生成履带行为模拟结果；

4、s2：基于所述履带行为模拟结果，通过计算履带张力变化对履带稳定性和转弯半径的影响，分析多种张紧度对履带性能的影响，生成张紧度评估数据；

5、s3：基于所述张紧度评估数据，利用载荷传感器和地形感应器，实时采集履带拖拉机的负载数据和当前工作区域的地形数据，生成实时负载与地形数据集；

6、s4：利用所述实时负载与地形数据集，结合拖拉机的实际机械性能参数，计算转弯需要的补偿参数，包括履带的扭矩和速度，生成补偿参数计算结果；

7、s5：根据所述补偿参数计算结果，根据实际地形和负载情况，计算履带拖拉机在进行转弯时需要的控制参数，生成履带转弯控制参数；

8、s6：基于所述履带转弯控制参数，实时监测实际拖拉机的转弯行为，识别偏航角和路径偏差，对转弯参数进行实时调整，生成参数实时调整记录。

9、作为本发明的进一步方案，所述履带行为模拟结果包括履带和多种地面材质的摩擦系数、接触压力分布信息、履带变形数据，所述张紧度评估数据包括多种张力设置下的履带伸展量、履带在多种地形条件下的滑动阻力数据、张力对转弯半径的影响评估结果，所述实时负载与地形数据集包括拖拉机当前操作区域的地形坡度、土壤压实度、拖拉机负载数据，所述补偿参数计算结果包括引擎扭矩输出数据、履带速度调整值、转向力矩需求数据，所述履带转弯控制参数包括调整后的履带速度、目标转弯半径、扭矩分配比信息，所述参数实时调整记录包括履带转弯过程中的实时路径偏差、偏航角校正记录、履带速度和扭矩的实时调整数据。

10、作为本发明的进一步方案，基于拖拉机履带尺寸数据，模拟并分析拖拉机履带在多种地形上的行为，计算履带在多种地面材质上的接触效果和应力分布，生成履带行为模拟结果的步骤具体为：

11、s101：基于拖拉机履带尺寸数据，采集多种尺寸的履带在泥土、沙地、岩石上的运动数据，进行履带与地面接触的力学分析，记录履带对多种材质地面的压力和摩擦系数，生成履带接触面分析数据；

12、s102：基于所述履带接触面分析数据，对履带在多种地形上的应力分布进行模拟，计算履带因地形变化导致的应力偏差，生成履带应力分布数据；

13、s103：基于所述履带应力分布数据，评估多种地形和负载条件对履带行为和性能的影响，分析履带的适应性和操作性能，生成履带行为模拟结果。

14、作为本发明的进一步方案，基于所述履带行为模拟结果，通过计算履带张力变化对履带稳定性和转弯半径的影响，分析多种张紧度对履带性能的影响，生成张紧度评估数据的步骤具体为：

15、s201：利用所述履带行为模拟结果，识别履带在多种张紧度下的性能表现，记录履带在多种张紧度条件下的滑动、沉陷和转向性能数据，生成履带性能评估数据；

16、s202：基于所述履带性能评估数据，模拟多种张紧度下履带稳定性和转弯半径的变化，计算多种张力级别对履带抓地力、滑动阻力和沉陷深度的影响，评估履带性能和张紧度的关系，生成关系数据计算结果；

17、s203：根据所述关系数据计算结果，分析多种张紧度对履带性能的影响，包括多种地形条件下的履带最优张紧度设置，生成张紧度评估数据。

18、作为本发明的进一步方案，基于所述张紧度评估数据，利用载荷传感器和地形感应器，实时采集履带拖拉机的负载数据和当前工作区域的地形数据，生成实时负载与地形数据集的步骤具体为：

19、s301：基于所述张紧度评估数据，利用载荷传感器，实时采集并记录拖拉机在实际运行程中的负载数据，生成实时负载数据；

20、s302：基于所述实时负载数据，利用地形感应器，采集工作区域的土壤硬度和地面坡度信息，生成地形数据采集记录；

21、s303：基于所述地形数据采集记录，对地形数据进行格式化和标准化处理，计算履带的负载数据，生成实时负载与地形数据集。

22、作为本发明的进一步方案，利用所述实时负载与地形数据集，结合拖拉机的实际机械性能参数，计算转弯需要的补偿参数，包括履带的扭矩和速度，生成补偿参数计算结果的步骤具体为：

23、s401：基于所述实时负载与地形数据集，评估拖拉机的机械性能，包括发动机的实际输出功率和传动系统的效率，考虑机器的磨损情况，计算实际输出与理论性能间的偏差，生成性能偏差数据；

24、s402：基于所述性能偏差数据，考虑工作负载和地形条件，分析履带实际抓地力和设计值的差异，评估履带在实际工作中的表现，生成抓地力评估数据；

25、s403：根据所述抓地力评估数据，考虑拖拉机转弯操作的稳定性和准确性，计算履带需要的扭矩和速度补偿参数，生成补偿参数计算结果。

26、作为本发明的进一步方案，根据所述补偿参数计算结果，根据实际地形和负载情况，计算履带拖拉机在进行转弯时需要的控制参数，生成履带转弯控制参数的步骤具体为：

27、s501：根据所述补偿参数计算结果，利用履带速度调整数据，根据工作的地形和负载状态数据，调整拖拉机两侧履带的速度参数，生成速度参数配置；

28、s502：结合所述速度参数配置，根据实时地面坡度和土壤硬度信息，调整履带的扭矩输出，优化转弯响应，生成扭矩参数调整结果；

29、s503：基于所述扭矩参数调整结果，调整并执行转弯控制参数，并评估调整效果和地形适应性，生成履带转弯控制参数。

30、作为本发明的进一步方案，基于所述履带转弯控制参数，实时监测实际拖拉机的转弯行为，识别偏航角和路径偏差，对转弯参数进行实时调整，生成参数实时调整记录的步骤具体为：

31、s601：基于所述履带转弯控制参数，实时监测拖拉机的实际转弯行为，包括测量实时偏航角和路径偏差，生成转弯行为监测数据；

32、s602：基于所述转弯行为监测数据，对监测数据进行分析，通过分析和预设转弯路径和角度的偏差，计算转弯参数调整值，生成偏差分析结果；

33、s603：根据所述偏差分析结果，调整履带转弯的控制参数，实时更新履带的速度和扭矩设置纠正偏航角和路径偏差，优化拖拉机转向的半径和稳定性，生成参数实时调整记录。

34、作为本发明的进一步方案，所述计算转弯参数调整值的具体公式为：

35、，

36、其中，代表所需的转弯参数调整量，用于修正转弯的实际行为以匹配预设路径和角度，代表实际转弯角度，表明拖拉机实际操作中的转弯角度，代表预设转弯角度，表示拖拉机控制系统预定的目标转弯角度，两者的差值直接反映转弯角偏差，代表转弯角度的方差，用于评估转弯角度的预测精度和实际行为的一致性，为角度调整系数，调节实际转弯角与预设角度之差的影响力，代表实际转弯速度，表明拖拉机在转弯时的实际速度，代表预设转弯速度，表示控制系统设定的理想转弯速度，两者的比率反映速度适应性，代表速度的方差，用于评估速度控制的一致性和预测的准确性，为速度比率调节系数，调整实际速度与预设速度之比的影响力，为误差修正系数，用于综合其他未列出误差因素的影响，代表系统误差，汇总了未被模型直接考虑的其他误差因子。

37、一种履带拖拉机转弯半径控制系统，所述履带拖拉机转弯半径控制系统用于执行上述履带拖拉机转弯半径控制方法，所述系统包括：

38、履带模拟分析模块基于拖拉机履带尺寸数据，进行履带行为的模拟分析，计算履带在多种地形上的接触效果和应力分布，得到履带模拟数据；

39、张紧度分析模块基于所述履带模拟数据，通过分析履带张力变化，评估差异化张紧度对履带稳定性和转弯半径的影响，生成张紧度影响分析数据；

40、地形数据采集模块基于所述张紧度影响分析数据，利用载荷传感器和地形感应器，实时采集履带拖拉机的负载数据和当前工作区域的地形数据，生成拖拉机工作负载数据；

41、转弯控制模块基于所述拖拉机工作负载数据，根据拖拉机的实际机械性能参数，计算转弯需要的履带扭矩和速度的补偿参数，并根据实际地形与负载情况，调整转弯控制参数，得到控制参数计算结果；

42、转弯实时监测模块基于所述控制参数计算结果，实时持续监测拖拉机的实际转弯行为，识别偏航角和路径偏差并调整控制参数，生成参数实时调整记录。

43、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

44、本发明中，通过分析拖拉机履带在多种地形上的行为，优化了对履带与地面材质间接触效果及应力分布的表达，使在不同地面材质上的履带性能预测更加准确，结合机械性能参数计算转弯所需的补偿参数，并根据实际情况调整履带的扭矩和速度，提高拖拉机在复杂地形中的适应能力和操作准确度，实时监测和调整转弯参数，及时识别和纠正偏航角与路径偏差，减少作业中的错误和调整时间，提高作业效率和拖拉机的机动性。