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专利号: 2019111487841
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种悬挂式承载力测量装置,其特征在于:包括机架(1)、安装在所述机架(1)内的探针安装板(2)及安装在所述探针安装板(2)上的探针组件(17),以及铰接在所述机架(1)上的双作用液压油缸组件(3);

所述双作用液压油缸组件(3)包括液压缸(7)与液压杆(8),所述液压缸(8)铰接在所述机架(1)顶端中部,所述液压杆(8)与所述探针安装板(2)中部铰接;所述探针组件(17)包括多个呈阵列布置的探针单元,每个所述探针单元包括套盒(9)、探针(10)、压力传感器(11),所述套盒(9)套在所述探针(10)上,所述探针(10)上部贴合放置所述压力传感器(11),所述套盒(9)安装在所述探针安装板(2)下表面;两个超声波传感器(13)对称固定在所述探针安装板(2)下表面两侧,姿态传感器(14)螺栓固定在所述探针安装板(2)下表面中间;

悬挂式承载力测量装置的测量方法如下:

1)设定测量任务且规划作业路线,将测量装置移动至田中测量位置;

2)测量装置平稳后,控制双作用液压油缸(3)推动测量机架(5),带动探针(4)深入到泥土中,当探针接触到硬底层,或双作用液压油缸(3)到达行程最大值,结束记录,信号采集箱(12)采集各压力传感器压力变化数据、超声波传感器距离变化数据以及姿态传感器姿态变化数据,测量结束后,通过液压换向阀控制双作用液压油缸(3)伸出杆收缩,将探针从泥土中拔出,探针完全拔出后;

3)对采集到的数据进行处理得到承载力‑深度数据关系,根据作业水田拖拉机地点及条件下发对应参数,用于水田叶轮拖拉机动力分配,实现防滑提效;

所述步骤3)中,首先对采集的超声波传感器距离数据进行预测处理,结合姿态传感器姿态数据,得到接近实际情况的距离值;具体过程如下:由于前后相邻测量在时间上具有独立性,只需要前一时刻的距离数据就可以用于整个系统模型的计算,故系统模型的状态方程和测量方程为:sk=Ask‑1+wk‑1     (1)式中:sk为k时刻系统模型的预测值,sk‑1为k‑1时刻系统模型的分析值,A为系统模型转移矩阵,wk‑1为观测噪声;

ck=Hsk+vk     (2)式中:ck为k时刻系统模型的测量值,H为系统模型测量矩阵,vk为测量噪声,假设wk‑1和vk是互不影响且为零其方差分别为Q和R的高斯白噪声;

通过给定的初值,采用前向参数递推方法得出k+1时刻的协方差更新和状态更新,包括预报和更新两个步骤,预报阶段分为三步:(1)状态预测:

s(k+1|k)=A·s(k|k)    (3)(2)协方差预测:

T

p(k+1|k)=A·p(k|k)·A+Q    (4)(3)Kalman滤波增益系数K计算:T T ‑1

K(k+1)=p(k+1|k)·H(k+1)·(H·(k+1|k)·H+R)      (5)更新阶段分为两步:

(1)协方差更新:

‑1

p(k+1|k+1)=(1‑K(k+1)·H)p(k+1|k)      (6)(2)状态更新:

s(k+1|k+1)=s(k+1|k)+K(k+1)·(c(k+1)‑H·s(k+1|k))    (7)。

2.根据权利要求1所述悬挂式承载力测量装置,其特征在于:所述机架(1)上安装有多个导杆固定座(4),每个所述导杆固定座(4)上安装有一个导杆(15),所述导杆固定座(4)沿探针安装板(2)竖向中心线对称分布,所述导杆(15)的一端固定在所述导杆固定座(4)上,所述导杆(15)的另一端依次穿过含油轴承(16)和所述探针安装板(2)固定孔,所述含油轴承(16)通过卡簧安装在探针安装板(2)上。

3.根据权利要求1所述悬挂式承载力测量装置,其特征在于:还包括信号采集箱(12),所述超声波传感器(13)、压力传感器(11)和姿态传感器(14)均与所述信号采集箱(12)电连。