JPH08205609A - トラクタの耕深制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耕深自動制御および傾斜自動制御を複合的に
行うものでありながら、傾斜自動制御の傾斜訂正動作に
伴う耕深変動を可及的に小さくして作業精度を向上させ
る。 【構成】 目標耕深に対する検出耕深の偏差と検出耕深
の変化量とを入力変数とする第一ファジィ推論に基づい
て耕深自動制御の制御流量（作動速度および作動方向）
を演算した後、該演算した制御流量と傾斜自動制御の制
御量（制御結果）とを入力変数とする第二ファジィ推論
に基づいて最終的な制御流量を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータリ等の耕耘作業
機を上下昇降および左右傾斜自在に装着したトラクタの
耕深制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
この種トラクタのなかには、走行機体に上下昇降および
左右傾斜自在に耕耘作業機を装着すると共に、耕深セン
サで検出される実際の耕深が耕深設定器で設定される目
標耕深に合致するよう耕耘作業機を自動的に昇降制御す
る耕深自動制御と、傾斜センサで検出される実際の左右
傾斜が傾斜設定器で設定される目標傾斜に合致するよう
耕耘作業機を自動的に傾斜制御する傾斜自動制御とを複
合的に行うものがある。そして、この様なものでは、前
記傾斜自動制御の傾斜訂正動作が働いた場合に、耕深変
動（特に耕耘作業機の傾動支点が左右何れかに偏倚した
ものでは耕深変動が大きい）が生じ、この耕深変動を耕
深センサが検出して耕深自動制御による耕深訂正動作が
働くことになるが、従来のものでは、耕深変動の発生か
ら耕深訂正動作の完了までに時間がかかるため、耕深訂
正動作が間に合わずに耕深にバラツキが生じる許りか、
圃場面に凹凸を残してしまう不都合があった。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を一掃することができるトラクタ
の耕深制御装置を提供することを目的として創案された
ものであって、走行機体に上下昇降および左右傾斜自在
に装着される耕耘作業機と、耕深センサで検出される実
際の耕深が耕深設定器で設定される目標耕深に合致する
よう耕耘作業機を自動的に昇降制御する耕深自動制御手
段と、傾斜センサで検出される実際の左右傾斜が傾斜設
定器で設定される目標傾斜に合致するよう耕耘作業機を
自動的に傾斜制御する傾斜自動制御手段とを備えるトラ
クタであって、該トラクタに、目標耕深に対する検出耕
深の偏差と、検出耕深の変化量と、傾斜自動制御の制御
量とを入力変数とし、ファジィ推論に基づいて耕深自動
制御の制御速度を決定する制御速度決定手段を設けたこ
とを特徴とするものである。そして本発明は、この構成
によって、耕深自動制御および傾斜自動制御を複合的に
行うものでありながら、傾斜自動制御の傾斜訂正動作に
伴う耕深変動を可及的に小さくして作業精度を向上させ
ることができるようにしたものである。

【０００４】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図面において、１はトラクタの走行機体であっ
て、該走行機体１は、走行動力、ＰＴＯ動力、油圧動力
等を発生するエンジン２、エンジン動力の変速および分
配を行うトランスミッション３、各種の操作具が配設さ
れる操作部４等を備えるが、これらの基本構成は何れも
従来通りである。

【０００５】５は前記走行機体１の後部に昇降リンク機
構６を介して昇降自在に連結されるロータリ式の耕耘作
業機であって、該耕耘作業機５は、リフトシリンダ７の
伸縮に伴うリフトアーム８の上下揺動に基づいて上下昇
降するが、前記リフトアーム８と左右のロアリンク６ａ
を連結する左右一対のリフトロッド９のうち、何れか一
方（本実施例では右側）には、リフトロッドシリンダ１
０が介設されるため、該リフトロッドシリンダ１０の伸
縮に基づいて耕耘作業機５が左右傾斜するようになって
いる。

【０００６】１１は前記耕耘作業機５の後部に上下揺動
自在に設けられるリヤカバーであって、該リヤカバー１
１は、耕耘盛土に弾圧状に接地する均平板として機能す
るが、リヤカバー１１の基端部には、リヤカバー１１の
上下揺動角に基づいて耕深（耕耘深さ）を検出するアナ
ログ式の耕深センサ（ポテンショメータ）１２が連繋さ
れ、該耕深センサ１２の検出信号を所定のインターフェ
ース回路（Ａ／Ｄ変換回路）を介して後述する制御部１
３に入力するようになっている。

【０００７】一方、１４は前記操作部４の運転席側方位
置に配設される操作パネルであって、該操作パネル１４
には、耕耘作業機５を昇降操作するためのポジションレ
バー１５、耕耘作業機５をワンタッチ操作で昇降させる
ための昇降操作スイッチ１６、後述する耕深自動制御の
目標耕深を設定するための耕深設定ボリューム１７、後
述する傾斜自動制御をＯＮ−ＯＦＦするための傾斜自動
スイッチ１８、耕深自動制御をＯＮ−ＯＦＦするための
耕深自動スイッチ１９、耕耘作業機５の上昇限度等を設
定するための上げ規制ボリューム２０、傾斜自動制御の
目標傾斜を設定するための傾斜設定ボリューム２１、作
業機の種類等に応じて制御モードを切換えるためのモー
ド切換スイッチ２２、耕深自動制御等の感度調整を行う
ための感度調整スイッチ２３、リフトアーム８を手動操
作するためのリフトアーム手動スイッチ２４等が配設さ
れている。

【０００８】さて、前記制御部１３は、所謂マイクロコ
ンピュータを用いて構成されるものであるが、このもの
は、リヤカバー１１の揺動角に基づいて耕深を検出する
前述の耕深センサ１２、リフトアーム８の上下揺動角を
検出するアーム角センサ２５、リフトロッドシリンダ１
０のロッド長を検出するロッド長センサ２６、走行機体
１（もしくは耕耘作業機５）の左右傾斜を検出する傾斜
センサ２７、ポジションレバー１５のレバー角を検出す
るレバー角センサ２８等のセンサ類や前述した操作具類
１６〜２４から信号を入力し、これらの入力信号に基づ
く判断で、リフトシリンダ７を伸縮制御する電磁油圧バ
ルブ２９（伸長用ソレノイド２９ａ、縮小用ソレノイド
２９ｂ）、リフトロッドシリンダ１０を伸縮制御する電
磁油圧バルブ３０（伸長用ソレノイド３０ａ、縮小用ソ
レノイド３０ｂ）等に対して作動信号を出力するように
なっている。

【０００９】即ち、制御部１３が備えるメモリ（ＲＯ
Ｍ）には、アーム角センサ２５の検出値がレバー角セン
サ２８の検出値に合致するよう自動的にリフトシリンダ
７を伸縮制御するポジション制御（対機高さ制御）、耕
深センサ１２の検出値が耕深設定ボリューム１７で設定
される目標耕深値に合致するよう自動的にリフトシリン
ダ７を伸縮制御する耕深自動制御（対地高さ制御）、走
行機体１のローリングに拘わらず耕耘作業機５が傾斜設
定ボリューム２１で設定した目標傾斜を維持するよう自
動的にリフトロッドシリンダ１０を伸縮制御する傾斜自
動制御等の制御ルーチンが予め書き込まれており、以
下、本発明に関係する傾斜自動制御および耕深自動制御
の制御ルーチンをフローチャートに基づいて詳述する。

【００１０】前記傾斜自動制御では、先ず、操作具類お
よびセンサ類の信号を読み込んだ後、傾斜設定ボリュー
ム２１で設定される目標傾斜値と、傾斜センサ２７で検
出される検出傾斜値とに基づいてロッド長センサ２６の
目標値を演算する。続いて、演算した目標値に対する検
出ロッド長の偏差を演算すると共に、偏差に基づいてリ
フトロッドシリンダ１０の制御流量（作動速度および作
動方向）を演算し、その演算結果に基づいて前記電磁油
圧バルブ３０の伸長用ソレノイド３０ａおよび縮小用ソ
レノイド３０ｂに流量信号を出力するようになってい
る。

【００１１】一方、耕深自動制御では、操作具類および
センサ類の信号を読み込んだ後、リフトロッドシリンダ
１０が作動中であるか否かを判断する。そして、該判断
がＮＯである場合には、目標耕深値（耕深設定ボリュー
ム１７の設定値）に対する検出耕深値（耕深センサ１２
の検出値）の偏差を演算すると共に、偏差を微分して耕
深変化量を求め、しかる後、偏差および変化量を入力変
数とする後述の第一ファジィ推論によりリフトシリンダ
７の制御流量（作動速度および作動方向）を演算するよ
うになっている。

【００１２】一方、リフトロッドシリンダ１０が作動中
であると判断した場合は、先ず、傾斜自動制御の制御量
（制御結果）に基づいて目標耕深値の補正を行うように
なっている。即ち、図９に示す如く、リフトロッドシリ
ンダ１０が縮小側（右上がり）に作動した場合には、耕
深が浅くなるため、予め目標耕深値を浅い側に補正する
一方、リフトロッドシリンダ１０が伸長側（右下がり）
に作動した場合には、耕深が深くなるため、予め目標耕
深値を深い側に補正するようになっている。このため、
傾斜訂正動作に伴う耕深変動を耕深センサ１２が直ちに
検出することができなくても、耕深変動を補正すべく迅
速に耕深訂正動作が働き、耕深変動に伴う作業精度の低
下を可及的に回避することができるようになっている。
尚、前記目標耕深値の補正処理においては、リフトロッ
ドシリンダ１０が縮小側に作動した場合にのみ目標耕深
値を深い側に補正し、リフトロッドシリンダ１０が伸長
側に作動した場合には補正を行わないようにしてもよ
い。つまり、耕耘作業機５が左右何れに傾斜訂正動作し
た場合でも、耕深を通常よりも深くするため、浅耕部分
や未耕耘部分の発生を確実に回避することができる。

【００１３】前記補正処理を終了した後は、リフトロッ
ドシリンダ１０の停止時と同様に、目標耕深値に対する
検出耕深値の偏差を演算すると共に、偏差を微分して耕
深変化量を求めるが、リフトシリンダ７の制御流量を決
定するファジィ推論においては、偏差および変化量に加
え、傾斜自動制御の制御量も入力変数として取り込むよ
うになっている。即ち、リフトロッドシリンダ１０が停
止した状態では、偏差および変化量を入力変数とする第
一ファジィ推論のみで制御流量を決定する一方、リフト
ロッドシリンダ１０の作動状態では、前記第一ファジィ
推論の演算結果および傾斜自動制御の制御量を入力変数
とする第二ファジィ推論に基づいて制御流量を決定する
ようになっており、以下、第一ファジィ推論および第二
ファジィ推論を順次説明する。但し、後述するメンバー
シップ関数およびファジィルールにおいて、ＰＢは正で
大きい、ＰＭは正で中程度、ＰＳは正で小さい、ＺＯは
ゼロ、ＮＢは負で大きい、ＮＭは負で中程度、ＮＳは負
で小さいを意味する。

【００１４】前記第一ファジィ推論においては、偏差を
入力変数とする前件メンバーシップ関数と、変化量を入
力変数とする前件メンバーシップ関数と、制御流量を出
力変数をする後件メンバーシップ関数と、各変数の関係
を示す第一ファジィルールとが図７に示す如く予め設定
されている。つまり、偏差が浅い側に大きく（ＰＢ）、
かつ変化量が浅い側に大きい（ＰＢ）場合には、リフト
アーム８を高速で下降（ＮＢ）させ、偏差が浅い側に中
程度（ＰＭ）で、かつ変化量が浅い側に中程度（ＰＭ）
である場合には、リフトアーム８を中速で下降（ＮＭ）
させ、偏差がゼロ（ＺＯ）で、かつ変化量がゼロ（Ｚ
Ｏ）である場合には、リフトアーム８を停止させる等の
相関関係が予め設定されている。そして、第一ファジィ
推論では、第一ファジィルールに設定されたルール毎
（本実施例では２５）に、偏差および変化量の適合度を
各前件メンバーシップ関数に基づいて演算し、何れか低
い方の値に基づいて後件メンバーシップ関数上に領域を
求める。そして、各ルール毎に求めた領域を合成し、そ
の横軸方向の重心値を制御流量として採用するようにな
っている。

【００１５】さらに、第二ファジィ推論においては、第
一ファジィ推論の出力値（制御流量）を入力変数とする
前件メンバーシップ関数と、傾斜自動制御の制御量を入
力変数とする前件メンバーシップ関数と、最終的な制御
流量を出力変数とする後件メンバーシップ関数と、各変
数の関係を示す第二ファジィルールとが図８に示す如く
予め設定されている。つまり、第二ファジィ推論では、
第一ファジィ推論の出力流量がＰＭ（中速で上昇）で、
かつ傾斜自動制御の制御量が右下がり側に大きい（Ｎ
Ｂ）場合には、リフトアーム８を高速で上昇（ＰＢ）さ
せ、第一ファジィ推論の出力流量がＮＭ（中速で下降）
で、かつ傾斜自動制御の制御量が右上がり側に大きい
（ＰＢ）場合には、リフトアーム８を高速で下降（Ｎ
Ｂ）させる等の相関関係を予め設定し、前述した第一フ
ァジィ推論と同様の演算手順で最終的な制御流量を決定
することになる。そして、第二ファジィ推論の演算結果
に基づいてリフトシリンダ７を伸縮制御すると、耕耘作
業機５が右上がり側に傾動している状態では下降速度が
速くなる一方、耕耘作業機５が右下がり側に傾動してい
る状態では上昇速度が速くなるように昇降速度が調整さ
れるため、傾斜自動制御の傾斜訂正動作に伴う耕深変動
を迅速に補正することができるようになっている。尚、
本実施例では、予め開発用システムでファジィ推論を実
行し、その演算結果を実機のメモリに書き込んでいるた
め、前記偏差、変化量および傾斜自動制御量に対応する
制御流量をメモリから読み出す所謂テーブルルックアッ
プ方式でファジィ制御を実現している。

【００１６】叙述の如く構成された本発明の実施例にお
いて、耕深センサ１２で検出される実際の耕深が耕深設
定ボリューム１７で設定される目標耕深に合致するよう
耕耘作業機５を自動的に昇降制御する耕深自動制御手段
と、傾斜センサ２７で検出される実際の左右傾斜が傾斜
設定ボリューム２１で設定される目標傾斜に合致するよ
う耕耘作業機５を自動的に傾斜制御する傾斜自動制御手
段とを複合的に実行するものであるが、目標耕深に対す
る検出耕深の偏差と検出耕深の変化量とを入力変数とす
る第一ファジィ推論に基づいて耕深自動制御の制御流量
（作動速度および作動方向）を演算した後、該演算した
制御流量と傾斜自動制御の制御量（制御結果）とを入力
変数とする第二ファジィ推論に基づいて最終的な制御流
量を決定することになる。即ち、傾斜自動制御に基づい
て耕耘作業機５が右上がり側に傾動している状態では下
降速度を速くする一方、耕耘作業機５が右下がり側に傾
動している状態では上昇速度を速くするようファジィ推
論を用いて作動速度をきめ細かく調整するため、傾斜自
動制御の傾斜訂正動作に伴う耕深変動を迅速に補正する
ことができ、この結果、耕深訂正動作の遅れに伴って耕
深にバラツキが生じたり、圃場面に凹凸を残すような不
都合を可及的に回避して作業精度の向上に寄与すること
ができる。

【００１７】しかも、本実施例では、前記作動速度の補
正を、傾斜自動制御による傾斜訂正動作中のみ行うた
め、例えば傾斜訂正動作後も耕耘作業機５を高速で昇降
させて過剰な耕深訂正動作が行われるような不都合を解
消することができる。

【００１８】さらに、本実施例では、前記作動速度の補
正に先立ち、傾斜自動制御の制御量に基づいて目標耕深
値を補正するため、耕深センサ１２が耕深変動を検出す
る以前の段階から耕深訂正動作が働くことになり、この
結果、傾斜訂正動作に伴う耕深変動をさらに小さくする
ことができる。

【００１９】またさらに、本実施例では、リフトロッド
シリンダ１０が縮小側（右上がり側）に作動した場合に
のみ目標耕深値を深い側に補正し、リフトロッドシリン
ダ１０が伸長側（右下がり側）に作動した場合には目標
耕深値を補正しないため、耕耘作業機５が左右何れに傾
斜訂正動作した場合でも耕深が通常よりも深くなり、そ
の結果、浅耕部分や未耕耘部分の発生を有効に回避する
ことができる。

【００２０】

【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、耕深センサで検出される実際の耕
深が耕深設定器で設定される目標耕深に合致するよう耕
耘作業機を自動的に昇降制御する耕深自動制御と、傾斜
センサで検出される実際の左右傾斜が傾斜設定器で設定
される目標傾斜に合致するよう耕耘作業機を自動的に傾
斜制御する傾斜自動制御とを行うものであるが、目標耕
深に対する検出耕深の偏差と、検出耕深の変化量と、傾
斜自動制御の制御量とを入力変数とし、ファジィ推論に
基づいて耕深自動制御の制御速度を決定する。つまり、
傾斜自動制御の傾斜訂正動作に伴う耕深変動を、耕深セ
ンサの耕深検出に基づく耕深自動制御の耕深訂正動作で
補正するにあたり、耕深訂正動作が速くなるようファジ
ィ推論に基づいて作動速度をきめ細かく調整することが
できるため、傾斜自動制御の傾斜訂正動作に伴う耕深変
動を迅速に補正することが可能になり、この結果、耕深
訂正動作の遅れに伴う耕深のバラツキを可及的に小さく
できる許りか、圃場面の仕上がり度も向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの側面図である。

【図２】操作パネルの平面図である。

【図３】制御部の入出力を示すブロック図である。

【図４】制御概念を示すブロック図である。

【図５】傾斜自動制御を示すフローチャートである。

【図６】耕深自動制御を示すフローチャートである。

【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第一ファジィ推論に
用いられるメンバーシップ関数、（Ｄ）はファジィルー
ルである。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第二ファジィ推論に
用いられるメンバーシップ関数、（Ｄ）はファジィルー
ルである。

【図９】傾斜と耕深の関係を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 走行機体 ５ 耕耘作業機 ７ リフトシリンダ １０ リフトロッドシリンダ １１ リヤカバー １２ 耕深センサ １３ 制御部 １７ 耕深設定ボリューム ２１ 傾斜設定ボリューム ２７ 傾斜センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体に上下昇降および左右傾斜自在
   に装着される耕耘作業機と、耕深センサで検出される実
   際の耕深が耕深設定器で設定される目標耕深に合致する
   よう耕耘作業機を自動的に昇降制御する耕深自動制御手
   段と、傾斜センサで検出される実際の左右傾斜が傾斜設
   定器で設定される目標傾斜に合致するよう耕耘作業機を
   自動的に傾斜制御する傾斜自動制御手段とを備えるトラ
   クタであって、該トラクタに、目標耕深に対する検出耕
   深の偏差と、検出耕深の変化量と、傾斜自動制御の制御
   量とを入力変数とし、ファジィ推論に基づいて耕深自動
   制御の制御速度を決定する制御速度決定手段を設けたこ
   とを特徴とするトラクタの耕深制御装置。