專利名稱：插秧機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種插秧機。詳細而言，涉及插秧機所具備的種植部的升降控制。
背景技術(shù)：
在插秧機中，為了能適當?shù)剡M行秧苗的種植，與地面的凹凸隨動地對種植部進行上下升降控制。該升降控制的主流方法是設(shè)置對種植部相對于地面的高度進行檢測的傳感器，根據(jù)該傳感器的輸出值進行公知的PID控制等。例如專利文獻I提出了一種根據(jù)種植部所具備的浮船的擺動角(浮船角)，對該種植部進行上下升降控制的插秧機。現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻專利文獻I :日本特開2008-212059號公報近年來，插秧機的種植速度提高，隨之車身的行走速度也上升。并且，由于車身的行走速度的上升，導致與地面隨動地對種植部進行適當?shù)纳悼刂谱兊美щy。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的情況而做成的，其主要目的在于提供一種提高了種植部的升降控制的隨動性的插秧機。本發(fā)明的要解決的問題如上所述，接下來說明用于解決該問題的方案及其效果。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，提供以下結(jié)構(gòu)的插秧機。即，該插秧機具備種植部和控制部。上述種植部具備能與地面相接觸的浮船。上述控制部對上述種植部進行升降控制。上述控制部根據(jù)上述浮船的加速度進行上述升降控制，并且修正上述浮船的位置與上述浮船的位置的目標值的偏差。這樣，通過根據(jù)浮船的加速度進行升降控制，能夠提高該升降控制的響應(yīng)性。另夕卜，通過以修正浮船位置的偏差的方式進行控制，能夠適當?shù)貙ΨN植部進行升降控制。優(yōu)選上述插秧機具有檢測上述浮船的速度的速度傳感器。由此，能夠直接檢測浮船的速度，所以不必利用微分運算等求得速度。另外，由于利用傳感器直接獲得速度，所以與通過運算來計算速度的方法相比，精度佳且能提高控制性能。優(yōu)選上述插秧機具有檢測上述浮船的加速度的加速度傳感器。由此，能夠直接檢測浮船的加速度，所以不必利用微分運算等求得加速度。另外，由于利用傳感器直接獲得加速度，所以與通過運算來計算加速度的方法相比，精度佳且能提高控制性能。優(yōu)選上述插秧機以如下方式構(gòu)成。即，上述浮船能擺動地設(shè)于種植部。上述浮船的位置是該浮船的擺動角。上述浮船的加速度是該浮船的角加速度。這樣，通過根據(jù)浮船的角加速度對種植部進行升降控制，能夠提高該升降控制的響應(yīng)性。優(yōu)選上述插秧機以如下方式構(gòu)成。即，上述控制部構(gòu)成為根據(jù)車身的俯仰角修正浮船的位置的檢測值或目標值的任一方，進行種植部的升降控制。并且，上述控制部根據(jù)車身的俯仰動作的大小改變上述修正量。這樣，通過依據(jù)車身的俯仰角(前后的傾斜角)修正浮船的位置，能夠取得浮船相對于地面的真正的位置。并且，通過依據(jù)俯仰動作改變上述修正量，能夠防止進行意外的升降控制，從而能夠穩(wěn)定地利用種植部種植秧苗。優(yōu)選上述插秧機以如下方式構(gòu)成。即，該插秧機具有取得上述浮船的加速度的浮船加速度取得部。上述控制部根據(jù)對上述浮船的加速度乘以加權(quán)系數(shù)后得到的值，進行上述種植部的升降控制。這樣，通過根據(jù)浮船的加速度進行種植部的升降控制，能夠抑制在種植部的上下 速度的變動較大的情況下的振動性響應(yīng)。在上述插秧機中，上述控制部可以構(gòu)成為利用將上述浮船的速度作為控制量的PID控制，進行上述升降控制。通過進行將浮船的速度作為控制量的PID控制，該PID控制的微分項表示與浮船的加速度成比例的值。這樣，通過根據(jù)浮船的加速度進行升降控制，能夠提高該升降控制的響應(yīng)性。優(yōu)選上述插秧機以如下方式構(gòu)成。即，上述浮船能以擺動軸為中心擺動。并且，上述浮船具有比上述擺動軸更向機身后側(cè)延伸的延長部。這樣，通過使浮船的后端比擺動軸更向后側(cè)延伸，能夠抑制浮船的多余的擺動。由此，浮船位置檢測部所檢測的浮船的角度是穩(wěn)定的，所以能夠抑制在根據(jù)該浮船的角度對種植部進行升降控制時的晃蕩(日文>7)。優(yōu)選在上述插秧機中，上述控制部在相對于上述浮船的位置的檢測值與上述浮船的位置的目標值的偏差設(shè)定的靜區(qū)，設(shè)定與上述偏差成比例的控制用的第I靜區(qū)、和使用了上述偏差的積分值的控制用的第2靜區(qū)。由此，能夠提前向目標值附近的恢復(fù)，而且能夠抑制在目標值附近的振動性響應(yīng)。優(yōu)選在上述插秧機中，上述控制部依據(jù)上述車身的俯仰動作改變上述升降控制的控制增益(日文^ >)。由此，能夠應(yīng)對急劇的俯仰變化、晃蕩。優(yōu)選在上述插秧機中，上述控制部依據(jù)上述種植部的橫搖動作改變上述升降控制的控制增益。S卩，在種植部體現(xiàn)出急劇的橫搖動作的狀態(tài)下，成為漂秧(日文浮苗)的可能性高，所以通過改變種植部的升降控制的增益來減少漂秧。優(yōu)選上述插秧機具有測量上述車身的俯仰角的變化速度的角速度檢測部。由此，能夠直接且準確地檢測車身的前后傾斜角速度。優(yōu)選上述插秧機以如下方式構(gòu)成。即，該插秧機具備傾斜傳感器，其檢測上述車身的俯仰角；加速度檢測部，其取得上述車身的加速度。上述控制部根據(jù)上述加速度修正上述傾斜傳感器輸出的俯仰角，并且根據(jù)上述修正后的俯仰角的值，修正上述浮船的位置的檢測值或目標值的任一方。
即，測量俯仰角的傳感器的輸出受加速度的影響，所以無法在車身的加減速過程中準確地取得俯仰角。因此，通過如上所述地根據(jù)車身的加速度修正俯仰角，在車身加速時的情況等，也能取得準確的俯仰角。并且，通過根據(jù)修正后的俯仰角修正浮船的角度，無論車身的加速度是多少，都能獲得浮船相對于地面的真正的角度。由此，能夠精度佳地進行種植部的升降控制。優(yōu)選上述插秧機以如下方式構(gòu)成。即，該插秧機具有用于檢測土壤狀態(tài)的土壤狀態(tài)檢測部。上述控制部根據(jù)上述土壤狀態(tài)檢測部的檢測值改變上述加權(quán)系數(shù)。由此，能夠依據(jù)土壤條件的變化而自動獲得最佳的控制性能。


圖I是表示本發(fā)明的一實施方式的插秧機的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖2是表示種植爪附近的狀態(tài)的側(cè)視圖。圖3是土壤反作用力檢測部的俯視圖。圖4是說明車身的加速度與重力加速度的關(guān)系的圖。圖5是升降控制的框圖。圖6是變形例中的升降控制的框圖。圖7是另一變形例中的升降控制的框圖。
具體實施例方式接下來，參照

本發(fā)明的實施方式。圖I是本發(fā)明的一實施方式的乘用型的插秧機I的側(cè)視圖。插秧機I由車身2和配置在該車身2的后方的種植部3構(gòu)成。車身2具備左右一對的前輪4和左右一對的后輪5。另外，在前輪4與后輪5之間的位置沿車身2的前后方向設(shè)有駕駛座6。此外，車身2具有省略圖示的控制部。控制部例如由微型控制器構(gòu)成，控制部構(gòu)成為根據(jù)插秧機I的各部分所具備的傳感器等的信號，控制插秧機I的各結(jié)構(gòu)。在車身2的后方配置有用于安裝種植部3的升降連桿機構(gòu)12、用于將發(fā)動機10的驅(qū)動力輸出到種植部3的PTO軸13、和用于升降驅(qū)動種植部3的升降氣缸14等。另外，在駕駛座6的下方附近配置有用于檢測車身的俯仰角(前后傾斜角)的傾斜傳感器31。傾斜傳感器31所檢測到的俯仰角向控制部輸出。上述種植部3包括載秧臺17、多個種植單元20和多個浮船16。各種植單元20構(gòu)成為在旋轉(zhuǎn)殼體21設(shè)有2個種植爪22的回轉(zhuǎn)式種植裝置。通過輸入來自上述PTO軸13的驅(qū)動力，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)殼體21旋轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)式種植裝置的結(jié)構(gòu)公知，所以省略詳細的說明，通過驅(qū)動旋轉(zhuǎn)殼體21旋轉(zhuǎn)，種植爪22的前端部描畫圖2所示那樣的環(huán)狀的軌跡地被上下驅(qū)動。種植爪22的前端部構(gòu)成為在自上向下運動時，從載置在后述的載秧臺17上的苗床25的下端耙取I棵量的秧苗26，在保持住該秧苗26的根部的狀態(tài)下向下方運動而將該秧苗26植入地面。載秧臺17配置在種植單元20的上方，能載置苗床。載秧臺17具有向各種植單元20適當?shù)毓┙o上述苗床的輸送機構(gòu)。由此，能夠向各種植單元20依次供給秧苗，連續(xù)地進行種植。升降連桿機構(gòu)12與種植部3相連結(jié)。該升降連桿機構(gòu)12由上連桿18和下連桿19等所構(gòu)成的平行連桿構(gòu)造構(gòu)成，構(gòu)成為通過驅(qū)動與下連桿19相連結(jié)的升降氣缸14，能夠使種植部3整體上下升降。升降氣缸14的驅(qū)動由控制部控制。上述浮船16設(shè)在種植部3的下部，以下表面能與地面相接觸的方式配置。如圖2所示，浮船16構(gòu)成為能以擺動軸32為中心擺動。另外，在擺動軸32的前方的位置，利用按壓構(gòu)件33對浮船16向下施力。S卩，以將浮船16的前端部分按壓于地面的方式對該浮船16的前端部分施力。在多個浮船16中至少任一個上設(shè)有檢測該浮船16的位置(詳細而言是該浮船16的擺動角)的浮船傳感器(浮船位置檢測部)34。該浮船傳感器34例如構(gòu)成為電位器。浮船傳感器34的檢測值輸出到控制部中。另外，在以下的說明中，有時將浮船傳感器34所檢測的浮船16的擺動角簡稱為浮船角。
如上所述，由于浮船16的前端被按壓于地面，所以隨著地面與種植部3的距離越來越遠，浮船16成為前低后高狀態(tài)。因而，浮船角依據(jù)地面與種植部3的距離(種植部3的對地高度)變化。控制部根據(jù)由浮船傳感器34檢測到的浮船角對升降氣缸14進行反饋控制，使種植部3上下升降，從而將種植部3的對地高度保持為恒定。由此，即使在地面存在凹凸的情況下，也能將秧苗的種植深度保持為恒定而規(guī)整地進行種植。另外，控制部中的升降控制詳見后述。另外，升降氣缸14的工作油和變速箱體11內(nèi)的工作油(齒輪油)共用。由此，不必為了升降氣缸14而另外設(shè)置油箱等，所以能夠緊湊地構(gòu)成插秧機的機身。另外，在變速箱體11內(nèi)具有用于檢測上述工作油的溫度的省略圖示的油溫傳感器(油溫檢測部)。另外，本實施方式的插秧機為了檢測土壤的狀態(tài)(詳細而言是土壤的硬度)而具有土壤狀態(tài)檢測部27。該土壤狀態(tài)檢測部27配置在種植爪22的附近，構(gòu)成為與種植爪22 —體地旋轉(zhuǎn)運動。如圖3所示，土壤狀態(tài)檢測部27包括負載傳感器28和探測器29。負載傳感器28是對施加于載荷檢測面的載荷進行檢測而輸出與該載荷相對應(yīng)的檢測信號的公知的結(jié)構(gòu)。負載傳感器28的檢測信號輸出到控制部中。探測器29是棒狀構(gòu)件，以其長度方向與種植爪22的長度方向大致平行的方式配置。另外，探測器29的前端以與種植爪22朝向同一方向且距地面的高度與種植爪22的前端的距地面的高度大致相同的方式配置。另外，探測器29的另一端與負載傳感器28的載荷檢測面抵接。采用該結(jié)構(gòu)，當有力施加于探測器29的前端時，由負載傳感器28檢測到該力而向控制部輸出該檢測結(jié)果。采用以上的結(jié)構(gòu)，每當種植爪22將秧苗種植于地面時，探測器29的前端也刺入到地面中。由此，探測器29從地面接受到的力(土壤反作用力)由負載傳感器28檢測。土壤越硬，探測器29自地面接受的土壤反作用力越大，所以控制部能夠根據(jù)負載傳感器28所檢測到的土壤反作用力的大小求出土壤的硬度。接下來，說明本實施方式的插秧機I中的俯仰角修正。即，能利用浮船傳感器34檢測的浮船角是浮船16相對于車身的角度，所以無法直接檢測浮船16相對于地面的角度(以下稱作真正的浮船角)。但是，為了相對于地面適當?shù)貙ΨN植部3進行升降控制所需的信息是真正浮船角。因此，在本實施方式的插秧機I中，進行依據(jù)車身的俯仰角修正由浮船傳感器34檢測到的浮船角的俯仰修正。為了進行上述俯仰修正，需要檢測車身的俯仰角。但是，用于檢測車身的俯仰角的傾斜傳感器31檢測重力加速度方向的傾斜。因此，當車身加減速而使加速度作用于傾斜傳感器31時，無法利用傾斜傳感器31準確地檢測車身的俯仰角。所以，有在車身的加減速過程中不能準確地進行上述俯仰修正的問題。為此，在本實施方式的插秧機I中，依據(jù)車身的加速度修正傾斜傳感器31所輸出的俯仰角。因此，本實施方式的插秧機I具有用于檢測車身的加速度的省略圖示的加速度傳感器(加速度檢測部)。下面參照圖3進行說明。將車身的加速度設(shè)為A[m/s2]，將重力加速度設(shè)為G[m/S2]。在車身正在加減速的情況下，施加于傾斜傳感器31的加速度的方向與重力加速度G的方向(鉛垂向下方向)以角度ea傾斜。可以近似地認為車身沿水平方向移動，所以可以視為車身的加速度A與重力加速度G正交。在該情況，上述角度03可以根據(jù)QftarT1 CA/G)求得。 在本實施方式的插秧機I中，控制部構(gòu)成為根據(jù)角度0 a修正傾斜傳感器31所輸出的俯仰角，計算車身的真正的俯仰角(前后傾斜角)。在將傾斜傳感器31所輸出的俯仰角設(shè)為91)時，真正的俯仰角吣可以根據(jù)L= ep- ea求得。在本實施方式的插秧機I中，控制部構(gòu)成為根據(jù)上述真正的俯仰角0 r修正浮船傳感器34所檢測到的浮船角(浮船16相對于車身的角度)。即，在將浮船傳感器34所檢測到的浮船角設(shè)為a時，浮船16相對于地面的角度(真正的浮船角)％可以根據(jù)CIfCi - 9r求得。以上就是本實施方式的插秧機中的俯仰修正方式。根據(jù)以上述方式求得的浮船角進行種植部3的升降控制，從而能夠適當?shù)乇３址N植部3的高度。并且，由于在進行上述俯仰修正時考慮了車身的加速度，所以能夠進行準確的修正。另外，根據(jù)農(nóng)田的狀態(tài)、車身的前后平衡等，有時機身體現(xiàn)出劇烈的俯仰動作。當在這樣的情況下俯仰修正發(fā)生了變動時，升降控制變得不穩(wěn)定，并且種植部3自地面浮起，可能發(fā)生漂秧等不良。另外，在車身的起步加速時等機身大幅抬頭的情況等，俯仰角非常大，所以當在這樣的情況下進行俯仰修正時，有時種植部3呈現(xiàn)想不到的動作。為此，在本實施方式的插秧機I中，構(gòu)成為依據(jù)車身的俯仰動作改變俯仰修正的修正量。詳見下述。控制部對利用傾斜傳感器31檢測到的車身的俯仰角進行微分，計算俯仰角速度(車身的前后傾斜角速度)。控制部又進一步對上述俯仰角速度進行微分，計算俯仰角加速度(車身的前后傾斜角加速度)。認為在俯仰角、俯仰角速度或俯仰角加速度表現(xiàn)為較大的值的情況下，車身進行急劇的俯仰動作。控制部構(gòu)成為判定俯仰角、俯仰角速度和俯仰角加速度是否為規(guī)定的閾值以上。在俯仰角、俯仰角速度和俯仰角加速度均小于規(guī)定值的情況下，可以判斷為車身的俯仰動作不劇烈。在這樣的情況下，即使進行俯仰修正也沒問題。因此，控制部在判定為車身的俯仰動作不劇烈的情況下，進行俯仰修正而計算真正浮船角a ro另一方面，控制部構(gòu)成為在判斷為車身的俯仰動作劇烈的情況下，不進行俯仰修正。這樣，在進行急劇的俯仰動作時，不進行俯仰修正，而是將利用浮船傳感器34檢測到的浮船角a直接用作真正浮船角。由此，在俯仰動作劇烈的情況下，不再進行俯仰修正，能夠防止漂秧等不良情況的發(fā)生。另外，此時，也可以控制為并非完全不進行俯仰修正(修正量為零)，而是小幅改變俯仰修正的修正量。另外，在上述說明中，對傾斜傳感器31所檢測到的俯仰角進行微分而求得俯仰角速度，但也可以為了檢測俯仰角的速度而設(shè)置角速度傳感器。在該情況下，可以不進行微分運算地直接檢測俯仰角速度，所以能夠精度佳地檢測俯仰角速度。接下來，說明本實施方式的插秧機I中的種植部3的升降控制。在以往的插秧機中，利用將浮船角作為控制量的PID控制進行種植部的升降控制。眾所周知，該PID控制根據(jù)比例項、微分項和積分項計算操作指令值。另外，在PID控制中，當控制量突發(fā)性地發(fā)生了變化時，主要利用微分項的作用來應(yīng)對。在將浮船角作為控制量的PID控制的情況下，微分項表示與浮船角的微分量(即浮船 角速度)成比例的值。因而，在以往的插秧機的升降控制中，可以說是由基于浮船角速度的控制(微分項)來應(yīng)對浮船角的突發(fā)性的變動。但是，近年來插秧機的種植速度提高，車身的行走速度變快，所以浮船角隨之激烈變動。因此，擔心在以往的PID控制中，種植部3的升降控制出現(xiàn)隨動延遲。為此，在本實施方式的插秧機I中，控制部構(gòu)成為根據(jù)浮船角的加速度(浮船角加速度)進行種植部3的升降控制。S卩，通過根據(jù)將浮船角速度進一步微分而得到的浮船角加速度(浮船角的二階微分值)進行種植部3的升降控制，與利用了一階微分值(浮船角速度)的以往的控制相比，能夠提高響應(yīng)性，進行更加靈敏的升降控制。因而，在浮船角激烈變動的狀況下，也能防止隨動延遲而適當?shù)貙ΨN植部3進行升降控制。另外，如上所述在本實施方式的插秧機I中，構(gòu)成為通過進行俯仰修正而求得真正浮船角，根據(jù)求得的真正浮船角進行升降控制。因而，在以下說明中，在稱作“浮船角”的情況下，指利用俯仰修正算得的真正浮船角接下來，參照圖5詳細說明。圖5表示本實施方式中的升降控制的框圖。圖5的虛線內(nèi)表示在以往的插秧機的升降控制中進行的PID控制(將浮船角作為控制量的PID控制)。即，將浮船角偏差(浮船角的檢測值與浮船角的目標值的差)乘以比例增益Kp而得到的比例項50、浮船角偏差的積分值乘以積分增益Ki而得到的積分項51、和浮船角偏差的微分值乘以微分增益Kd而得到的微分項52的值分別相加，求得由PID控制產(chǎn)生的動作指令值。并且，在本實施方式的插秧機I中，在以往的插秧機的升降控制中進行的PID控制(圖5的虛線內(nèi)的控制)的基礎(chǔ)上，加之與浮船角加速度(浮船角的二階微分值)成比例的二階微分項53而進行控制。控制部通過求出浮船角偏差的二階微分，計算浮船16繞擺動軸32的角加速度(浮船角加速度)。這樣，由于利用控制部計算浮船的加速度，所以可以說控制部是浮船加速度取得部。并且，控制部通過在浮船角加速度上乘以二階微分增益Kd2 (加權(quán)系數(shù))而作為二階微分項53。如圖5所示，控制部使二階微分項53的值與由PID控制產(chǎn)生的動作指令值(比例項50+微分項52+積分項51)相加，獲得最終的升降動作指令值。由此，由于根據(jù)浮船角加速度進行升降控制，所以與以往的插秧機中的升降控制相比，能夠提高升降控制的響應(yīng)性。另外，在本實施方式中，由于進行將浮船角作為控制量的PID控制，所以能夠經(jīng)常修正浮船角與浮船角的目標值的偏差(浮船角偏差)。因而，浮船角不會大幅偏離目標值。在本實施方式的插秧機I中，上述二階微分增益Kd2能夠由駕駛者調(diào)整。詳細而言，在駕駛座的附近設(shè)置設(shè)定刻度盤等適當?shù)脑O(shè)定部件，駕駛者操作設(shè)定刻度盤，從而能夠改變二階微分增益。另外，也可以代替上述結(jié)構(gòu)或在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，使控制部根據(jù)由土壤狀態(tài)檢測部27檢測到的土壤硬度自動地調(diào)整上述二階微分增益Kd2。例如，利用土壤狀態(tài)檢測部27檢測到的土壤硬度越高，控制部越調(diào)小二階微分增益Kd2。由此，能夠進行與土壤的硬度相對應(yīng)的適當?shù)纳悼刂啤Ｔ诜N植部3的升降控制中，也可以構(gòu)成為依據(jù)狀況調(diào)整積分增益Ki的值。參照圖6說明該變形例。在圖6所示的變形例中，在浮船角偏差的絕對值大的情況下，也增大積分增益Ki，在浮船角偏差的絕對值小的情況下，也減小積分增益Ki。
這樣，通過依據(jù)浮船角偏差的大小改變積分增益Ki的值，能夠兼顧穩(wěn)定性和響應(yīng)性。即，在浮船角偏差的絕對值大的情況下，通過增大積分增益Ki，能夠使浮船角提早恢復(fù)為目標值。另一方面，在浮船角偏差的絕對值小的情況下，通過減小積分增益Ki，能夠抑制在浮船角的目標值附近的振動性響應(yīng)。參照圖7說明用于抑制振動性響應(yīng)的另一變形例。在圖7所示的變形例中，在種植部3的升降控制中進行靜區(qū)處理。即，將作為輸入值的浮船角偏差設(shè)為U，將靜區(qū)處理后的浮船角偏差設(shè)為y，將靜區(qū)寬度設(shè)為土z。在該情況下，靜區(qū)處理后的偏差y可以如下方式求得y=u+z (u〈_z)y=0 ( - z ^ u ^ +z)y=u - z (+z〈u)通過以這種方式設(shè)置靜區(qū)，能夠抑制在浮船角接近目標值時(在浮船角偏差接近零時)的振動性響應(yīng)。并且，在該情況下，分別設(shè)定與浮船角偏差成比例的控制用的第I靜區(qū)和使用了浮船角偏差的積分值的控制用的第2靜區(qū)，比第I靜區(qū)寬地設(shè)定第2靜區(qū)寬度較佳。詳細而言，如圖7所示，在比例項50中設(shè)定有具有土Zl的寬度的第I靜區(qū)。在浮船角偏差u位于第I靜區(qū)時，向比例項50的輸入為零。因而，在該情況下，比例項50的影響(與浮船角偏差成比例的控制的影響)減小。另外，在本實施方式中，對于微分項52和二階微分項53也也設(shè)定有第I靜區(qū)。因而，在浮船角偏差u位于第I靜區(qū)時，微分項52和二階微分項53的影響也減小。另一方面，在積分項51中設(shè)定有具有土Z2的寬度的第2靜區(qū)。當浮船角偏差u位于第2靜區(qū)時，向積分項51的輸入為零。因而，在該情況下，積分項51的影響(使用了浮船角偏差的積分值的控制的影響)減小。并且，在該變形例中，設(shè)定為z2>zl。通過以這種方式設(shè)定靜區(qū)，隨著浮船角偏差接近零，輸入到積分項51中的偏差的值(第2靜區(qū)處理后的偏差的值)比輸入到比例項50等中的偏差的值(第I靜區(qū)處理后的偏差的值)小。即，隨著浮船角偏差接近零，可以減小積分項51的影響力。這樣，由于能夠減小浮船角偏差在零附近(浮船角的目標值附近)時的積分項51的影響力，所以即使將積分增益Ki設(shè)定得較大，在目標值附近的振動性響應(yīng)也不易發(fā)生。因此，可以為了加快向目標值恢復(fù)而將積分增益Ki設(shè)定得較大。這樣，采用本變形例的插秧機I的結(jié)構(gòu)，能夠較大地設(shè)定積分增益Ki而加快向目標值附近的恢復(fù)，且能利用靜區(qū)處理抑制在目標值附近的振動性響應(yīng)。另外，在本變形例的插秧機中，控制部構(gòu)成為在浮船角偏差進入積分項51的靜區(qū)(土z2)的范圍內(nèi)時，將積分項51的積分值重置為零。即，在像本實施方式的插秧機I所具有的升降氣缸14那樣利用流量比例閥指示壓力油流量的形式的執(zhí)行元件(指示速度的形式的執(zhí)行元件)中，當積分值積累時，可能發(fā)生超過目標值的(過沖，overshoot)。因此，通過以上述方式重置積分值，能夠抑制升降氣缸14過沖。 接下來，說明根據(jù)浮船角的加速度(浮船角加速度)進行升降控制的另一實施方式。在上述實施方式中，在將浮船角作為控制量的以往的PID控制的基礎(chǔ)上，加之與浮船角加速度成比例的二階微分項53而進行控制。但是，本發(fā)明并不限定于此，只要結(jié)果能夠進行基于浮船角的加速度的控制，就能獲得與提高升降控制的響應(yīng)性的上述實施方式同等的效果。例如在以下說明的另一實施方式中，構(gòu)成為進行將浮船角速度(浮船角的微分值)作為控制量的PID控制。也就是說，在將浮船角速度作為控制量而進行了 PID控制的情況下，該微分項表示與作為控制量的浮船角速度的微分值(=浮船角加速度)成比例的值。這樣，通過進行將浮船角速度作為控制量的PID控制，結(jié)果能夠進行基于浮船角加速度的升降控制。另外，種植部3的升降控制的目的在于恒定地保持該種植部3相對于地面的高度，所以是恒定地保持浮船16的角度的控制。因而，在將浮船角速度作為控制量而進行PID控制的情況下，通常將浮船角速度的目標值設(shè)為零。但是，在將浮船角速度作為控制量的PID控制中，由于沒有基于浮船角本身的控制要素，所以浮船角容易偏離目標角度。為此，控制部以根據(jù)由浮船傳感器34檢測到的浮船角、與浮船角的目標值的差(偏離)修正該偏離的方式進行控制。例如，在浮船傳感器34所檢測到的浮船角相對于目標角度前低后高的情況下，使種植部3下降地進行修正。另一方面，在浮船傳感器34所檢測到的浮船角相對于目標角度前高后低的情況下，使種植部3上升地進行修正。如上所述，上述實施方式及變形例的插秧機I具備種植部3和控制部。種植部3具備能與地面相接觸的浮船16。控制部對上述種植部3進行升降控制。另外，控制部根據(jù)浮船16的加速度(浮船角加速度)進行上述升降控制，并且修正浮船16的位置與浮船16的位置的目標值的偏差。這樣，通過根據(jù)浮船16的加速度進行升降控制，能夠提高該升降控制的響應(yīng)性。另外，通過以修正浮船位置的偏差的方式進行控制，能夠適當?shù)貙ΨN植部3進行升降控制。如上所述，上述實施方式的插秧機通過根據(jù)浮船角的加速度進行升降控制，能夠提高該升降控制的響應(yīng)性。但是，在如上述那樣地提高升降控制的響應(yīng)性時，為了使種植部迅速上下升降，反倒可能產(chǎn)生如下其他問題，即，容易發(fā)生晃蕩、漂秧(未將秧苗適當?shù)胤N植在農(nóng)田中的異常)等故障。為此，在本實施方式的插秧機I中，如圖2所示，在比浮船16的擺動軸32靠后的位置形成有將該浮船16延伸而成的延長部16a。由此，抑制使浮船16前高后低的力矩。因而，浮船16本身的擺動是穩(wěn)定的，所以浮船傳感器34所檢測的浮船角也是穩(wěn)定的，能夠抑制與晃蕩有關(guān)的動作。由此，能夠?qū)⑵淼裙收戏阑加谖慈弧４送猓緦嵤┓绞降牟逖頇CI構(gòu)成為依據(jù)種植部3的橫搖(左右的傾斜)動作調(diào)整升降控制的控制增益。即，在種植部3體現(xiàn)為激烈的橫搖動作的情況下，容易發(fā)生漂秧等種植故障。因而，在這樣的情況下，優(yōu)選進行控制上的變更，以防止漂秧的發(fā)生。本實施方式的插秧機I為了檢測種植部3的橫搖動作而具備橫搖角傳感器和橫搖角速度傳感器。橫搖角傳感器構(gòu)成為檢測種植部3的橫搖(左右的傾斜)角。另外，橫搖角傳感器構(gòu)成為檢測種植部3左右傾斜的速度(橫搖角速度)。橫搖角傳感器和橫搖角速度傳 感器的檢測值輸出到控制部中。在橫搖角傳感器所檢測到的橫搖角的絕對值大的情況(即種植部3左右大幅傾斜的情況)下、橫搖角速度傳感器所檢測到的橫搖角速度的絕對值大的情況(即種植部3左右傾斜的速度快的情況)下，發(fā)生漂秧等故障的可能性高。為此，在橫搖角或橫搖角速度超過規(guī)定的容許范圍的情況下，控制部減少控制增益，使升降控制的靈敏度變得遲鈍。由此，種植部3的上升速度下降，所以種植部3不易離開地面，能夠防止漂秧等故障。另外，在農(nóng)田的耕作地嚴重凹凸的狀態(tài)下，出現(xiàn)漂秧的可能性高。在耕作地嚴重凹凸的情況下，機身的左右傾斜的變動周期加快，結(jié)果橫搖角速度傳感器輸出的橫搖角速度的變動變大。因此，在橫搖角速度的變動朝過規(guī)定的容許范圍而較大的情況下，控制部減少控制增益，使升降控制的靈敏度變得遲鈍。由此，種植部3的上升速度下降，所以種植部3不易離開地面，能夠防止漂秧等故障。如上所述，在種植部3的橫搖動作(橫搖角、橫搖角速度和橫搖角速度的變動)超過容許范圍的情況下，改變控制增益而使升降控制的靈敏度變得遲鈍。由此，在利用浮船角加速度而提高了響應(yīng)性的本實施方式的升降控制中，能夠有效地防止漂秧等故障。另外，在本實施方式的插秧機I中，控制部構(gòu)成為也依據(jù)車身的俯仰(前后的傾斜)動作，調(diào)整升降控制的控制增益。例如在由種植部3進行的種植過程中前輪掉進了暗溝里的情況等，車身急劇地成為前陷姿勢，種植部3自地面浮起，所以需要對該種植部急速地進行下降控制。因此，在這樣的情況下，優(yōu)選調(diào)整控制增益而使種植部3急速升降。為此，在本實施方式的插秧機I中，控制部構(gòu)成為依據(jù)俯仰角、俯仰角速度和俯仰角加速度的大小改變控制增益。例如在如上所述地前輪掉進了暗溝里的情況等，車身急劇地成為前陷姿勢，結(jié)果俯仰角、俯仰角速度和俯仰角加速度的絕對值增大。這樣，在俯仰角、俯仰角速度和俯仰角加速度的絕對值較大的狀況下，需要相應(yīng)地對種植部3急速地進行升降控制。為此,控制部以俯仰角、俯仰角速度和俯仰角加速度的絕對值越大,越增大控制增益的方式進行變更。由此，能夠應(yīng)對急速的俯仰變化。另外，在俯仰角、俯仰角速度和俯仰角加速度的絕對值較小時(不必使種植部3急速地升降時)，減小控制增益。由此，能夠防止種植部3不必要地進行急劇的動作，所以能夠?qū)⒒问幍陌l(fā)生防患于未然。另外，浮船16的最佳的目標角度根據(jù)農(nóng)田的狀態(tài)(土的硬度等)的不同而不同。因而，為了適當?shù)剡M行秧苗的種植，根據(jù)農(nóng)田狀態(tài)的變化改變浮船16的目標角度較佳。但是，在以往的插秧機中，目標角度等由駕駛者根據(jù)經(jīng)驗和直覺手動設(shè)定，所以未必一定能依據(jù)土壤條件獲得最佳的種植結(jié)果。另外，當農(nóng)田的狀態(tài)不同時，PID控制所用的控制增益的最佳值也變化。為此，本實施方式的插秧機構(gòu)成為根據(jù)各種傳感器等，自動地調(diào)整浮船的目標角度、控制增益。下面詳細說明。在本實施方式中，控制部構(gòu)成為依據(jù)轉(zhuǎn)彎前后的車速推測土壤狀態(tài)，由此推測農(nóng)田狀態(tài)而調(diào)整浮船目標角及控制增益。例如，實施方式的插秧機I具備車速傳感器，其檢測插秧機的車速；轉(zhuǎn)向角傳感 器，其檢測轉(zhuǎn)向盤7的轉(zhuǎn)向角。車速傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器的檢測信號輸入到控制部中。由此，控制部能夠取得當下的車速和車身轉(zhuǎn)彎的開始/結(jié)束的時機。控制部構(gòu)成為在檢測到車身進行了轉(zhuǎn)彎操作時，通過運算來比較轉(zhuǎn)彎開始前的平均車速和轉(zhuǎn)彎結(jié)束后的平均車速。在轉(zhuǎn)彎后的平均車速是轉(zhuǎn)彎前的平均車速的同等程度以上的情況下，控制部判斷能夠穩(wěn)定地進行種植，不進行控制上的變更(控制增益的變更、浮船16的目標角度的變更等)。另一方面，在轉(zhuǎn)彎后平均車速減慢的情況下，可以判斷為土壤狀態(tài)比轉(zhuǎn)彎前差(水深較深以及田地表面、耕地的雜亂程度大)，是需要注意的狀況。為此，在轉(zhuǎn)彎后的平均車速小于轉(zhuǎn)彎前的平均車速的情況下，控制部減少升降控制的控制增益，并且將浮船目標角改變?yōu)榍案吆蟮?深植傾向)。由此，種植部3不易離開地面，所能夠防止漂秧等故障。另外，例如也可以根據(jù)由上述油溫傳感器檢測到的工作油的溫度，推定該工作油的粘性特性，根據(jù)推定的粘性特性改變控制增益。S卩，在本實施方式的插秧機I中，使升降氣缸14和變速箱體11共用工作油，所以工作油的溫度受到變速箱的工作狀態(tài)、升降氣缸14的工作狀態(tài)的影響而變化。因此，工作油的粘性大幅變化，影響升降控制性能。為此，在本實施方式的插秧機I中，預(yù)先調(diào)查工作油的溫度與粘性特性的關(guān)系，預(yù)先將其結(jié)果存儲在控制部中。控制部根據(jù)由油溫傳感器檢測到的工作油的溫度，參照上述存儲內(nèi)容而推定工作油的粘性。控制部在判定為當下的工作油的粘性比當初設(shè)想的粘性高的情況下，較大地改變控制增益而防止升降控制延遲地進行調(diào)整。由此，無論工作油的溫度高低，都能進行穩(wěn)定的升降控制。在以上的說明中，說明了根據(jù)俯仰角速度、工作油溫等改變控制增益，防止晃蕩、漂秧等故障的結(jié)構(gòu)。但是，根據(jù)車身重量平衡、農(nóng)田的干擾等各種條件的不同，有時也不能完全防止晃蕩(發(fā)散)等故障。這樣發(fā)生的晃蕩由于受具有種植部3的整個車身的振動特性(衰減特性)影響，所以多為特定的振幅和特定的周期。因此，在晃蕩發(fā)生時，浮船傳感器34輸出的浮船角呈現(xiàn)特定的振幅和特定的周期。為此，控制部監(jiān)視浮船傳感器34輸出的浮船角，判定該浮船角的變動是否呈現(xiàn)特定的振幅、特定的周期。在浮船角呈現(xiàn)特定的振幅、周期(詳細而言是根據(jù)車身的衰減特性的振幅、周期)的情況下，控制部判斷為發(fā)生了晃蕩，減小控制增益。由此，能夠抑制晃蕩。另一方面，在浮船角不呈現(xiàn)特定的振幅、周期的情況下，一般認為不會特別發(fā)生晃蕩等不良情況，所以不改變控制增益等。以上說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但上述結(jié)構(gòu)例如也可以如下方式變更。浮船的位置的微分值(浮船角的變化速度)的取得方法不限定于在控制部中進行時間微分的方法。例如，也可以設(shè)置用于檢測浮船的擺動角速度的角速度傳感器(速度傳感器)，利用該角速度傳感器直接檢測浮船的位置的微分值。另外，在設(shè)置用于檢測浮船的加速度(浮船位置的二階微分值)的加速度傳感器時，能夠直接地檢測該加速度。由此，能夠減輕在控制部中進行二階微分等運算處理的負荷。另外，能夠不受運算誤差、取樣周期等的影響地高精度地求出加速度，所以能夠提高控制性能。浮船位置檢測部不限定于電位器，只要是能夠檢測浮船的位置的傳感器即可，可以使用適當?shù)牟考Ｔ谏鲜鰧嵤┓绞街姓f明了種植爪是回轉(zhuǎn)式的結(jié)構(gòu)，但也可以是曲柄式的種植爪。 說明了參照轉(zhuǎn)彎前后的車速度推測農(nóng)田狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，但可以在參照車速的信息的基礎(chǔ)上參照變速踏板的操作量的信息，從而更加高精度地推測農(nóng)田狀態(tài)。降低種植部的上升速度的方法不限定于減少控制增益的方法。例如可以減少上升的增益，也可以將浮船的目標角度改變成前高后低。由此，種植部3不易離開地面，上升速度下降，所以能夠防止漂秧。另外，也可以增加下降的增益。在該情況下，種植部的上升速度相對于下降速度較低，所以種植部3不易離開地面，能夠防止漂秧。在俯仰修正的說明中，說明了根據(jù)俯仰角t修正浮船角a (檢測值)的結(jié)構(gòu)，但也代替該結(jié)構(gòu)，采用根據(jù)俯仰角修正浮船的目標角度《 d的結(jié)構(gòu)。即，用根據(jù)俯仰角修正了的目標角度(ad+9r)進行升降控制，從而能夠獲得與修正了浮船角a的情況同樣的效果。在第I實施方式中，在以往的PID控制的比例項、微分項和積分項的基礎(chǔ)上增加了二階微分項，但本發(fā)明并不限定于此。例如也可以省略微分項和積分項(即，圖4的虛線內(nèi)也可以是P (比例)控制、Pi控制、ro控制等)。附圖標記說明I、插秧機；3、種植部；16、浮船；34、浮船傳感器。
權(quán)利要求
1.一種插秧機，其特征在于， 該插秧機具備行走的車身；種植部，其具有能與地面接觸的浮船；控制部，其對所述種植部進行升降控制； 所述控制部根據(jù)所述浮船的加速度進行所述升降控制，并且修正所述浮船的位置與所述浮船的位置的目標值的偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的插秧機，其特征在于， 該插秧機具有檢測所述浮船的速度的速度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的插秧機，其特征在于， 該插秧機具有檢測所述浮船的加速度的加速度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任意一項所述的插秧機，其特征在于， 所述浮船能擺動地設(shè)于種植部； 所述浮船的位置是該浮船的擺動角； 所述浮船的加速度是該浮船的角加速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任意一項所述的插秧機，其特征在于， 所述控制部根據(jù)車身的俯仰角修正浮船的位置的檢測值或目標值的任一方，對種植部進行升降控制； 所述控制部根據(jù)車身的俯仰動作的大小改變所述修正量。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任意一項所述的插秧機,其特征在于， 該插秧機具有取得浮船的加速度的浮船加速度取得部， 所述控制部根據(jù)所述浮船的加速度乘以加權(quán)系數(shù)后得到的值，進行所述種植部的升降控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任意一項所述的插秧機，其特征在于， 所述控制部利用將所述浮船的速度作為輸入值的PID控制進行所述升降控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任意一項所述的插秧機，其特征在于， 所述浮船能以擺動軸為中心擺動； 該浮船具有比所述擺動軸向機身后側(cè)延伸的延長部。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任意一項所述的插秧機，其特征在于， 所述控制部在相對于所述浮船的位置的檢測值與所述浮船的位置的目標值的偏差設(shè)定的靜區(qū)中，設(shè)定與所述偏差成比例的控制用的第I靜區(qū)、和使用了所述偏差的積分值的控制用的第2靜區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任意一項所述的插秧機，其特征在于， 所述控制部依據(jù)所述車身的俯仰動作改變所述升降控制的控制增益。
11.根據(jù)權(quán)利要求I 10中任意一項所述的插秧機，其特征在于， 所述控制部依據(jù)所述種植部的橫搖動作改變所述升降控制的控制增益。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的插秧機，其特征在于， 該插秧機具有測量所述車身的俯仰角的變化速度的角速度傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或12所述的插秧機，其特征在于， 該插秧機具備傾斜傳感器，其檢測車身的俯仰角；加速度檢測部，其取得所述車身的加速度；所述控制部根據(jù)所述加速度修正所述傾斜傳感器輸出的俯仰角，并且根據(jù)所述修正后的俯仰角的值，修正所述浮船的位置的檢測值或目標值的任一方。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的插秧機，其特征在于， 該插秧機具有用于檢測土壤狀態(tài)的土壤狀態(tài)檢測部； 所述控制部根據(jù)所述土壤狀態(tài)檢測部的檢測值改變所述加權(quán)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種插秧機，其提高了種植部的升降控制的隨動性。插秧機(1)具備種植部(3)、浮船傳感器和控制部。種植部具有能與地面相接觸的浮船(16)。浮船傳感器檢測浮船(16)的位置。控制部對種植部(3)進行升降控制。另外，控制部根據(jù)浮船(16)的加速度進行所述升降控制，并且根據(jù)所述浮船傳感器的檢測值修正浮船傳感器所檢測到的浮船(16)的位置與浮船(16)的位置的目標值的差。
文檔編號A01C11/02GK102771236SQ20121014149
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者三宅康司, 丹生秀和, 土井邦夫, 平松敏史 申請人:洋馬株式會社