隨著信息化和機(jī)械化技術(shù)的普及,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)逐漸發(fā)展起來,無人駕駛拖拉機(jī)的自動導(dǎo)航系統(tǒng)是智能農(nóng)機(jī)的重要組成部分,路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制技術(shù)作為拖拉機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,近年來已成為科研人員的研究熱點(diǎn)。本文以HT-1804F型拖拉機(jī)為研究平臺,對無人駕駛拖拉機(jī)的路徑跟蹤控制和轉(zhuǎn)向控制進(jìn)行了研究。首先,在查閱國內(nèi)外拖拉機(jī)自動導(dǎo)航產(chǎn)品及相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對比分析了無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤控制及轉(zhuǎn)向控制所采用的關(guān)鍵技術(shù)和方法;闡述了目前技術(shù)和方法存在的問題和不足。其次,對無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行研究,并根據(jù)拖拉機(jī)對路徑跟蹤控制的基本要求和車輛二自由度動力學(xué)模型,建立了基于預(yù)瞄的拖拉機(jī)-路徑側(cè)向動力學(xué)模型;并對定位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、輪胎模型進(jìn)行了研究。再次,研究了拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,在不影響拖拉機(jī)原有的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作的前提下,采用三位四通比例換向閥等電磁閥設(shè)計了一套自動液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng);然后建立了比例換向閥、轉(zhuǎn)向油缸及轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之間的傳遞函數(shù)關(guān)系;同時根據(jù)比例換向閥及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性,設(shè)計了一種基于PID的自動轉(zhuǎn)向控制算法,并將階躍信號和正弦信號作為輸入,通...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景與意義
        1.1.1 課題研究的背景
        1.1.2 課題研究的意義
    1.2 無人駕駛拖拉機(jī)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無人駕駛拖拉機(jī)國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無人駕駛拖拉機(jī)國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制研究現(xiàn)狀
        1.3.1 無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制車輛模型
        1.3.2 無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制方法
    1.4 目前存在的問題
    1.5 課題來源與研究內(nèi)容
        1.5.1 課題來源
        1.5.2 本文研究內(nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
第二章 路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制整體架構(gòu)及基礎(chǔ)模型
    2.1 無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)架構(gòu)
        2.1.1 無人駕駛拖拉機(jī)系統(tǒng)組成
        2.1.2 無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)架構(gòu)
    2.2 拖拉機(jī)動力學(xué)模型
        2.2.1 模型的假設(shè)
        2.2.2 動力學(xué)模型的建立
        2.2.3 基于預(yù)瞄的拖拉機(jī)-路徑側(cè)向動力學(xué)模型
    2.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        2.3.1 導(dǎo)航信息轉(zhuǎn)換
        2.3.2 車身坐標(biāo)與大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
    2.4 輪胎模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 無人駕駛拖拉機(jī)自動轉(zhuǎn)向控制研究
    3.1 自動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)
        3.1.1 自動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)改裝基本原則
        3.1.2 自動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的改裝
    3.2 拖拉機(jī)自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型建立
        3.2.1 轉(zhuǎn)向油缸數(shù)學(xué)模型建立
        3.2.2 轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向油缸位移數(shù)學(xué)模型的建立
        3.2.3 自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型建立
    3.3 無人駕駛拖拉機(jī)自動轉(zhuǎn)向控制算法研究及仿真
        3.3.1 PID控制方法原理
        3.3.2 自動轉(zhuǎn)向控制算法設(shè)計
        3.3.3 仿真試驗(yàn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤控制方法研究
    4.1 路徑跟蹤控制要求
    4.2 滑�？刂评碚撆c模糊控制理論
        4.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制理論
        4.2.2 模糊控制理論
    4.3 基于模糊趨近律的滑�？刂破髟O(shè)計
        4.3.1 基于模糊趨近律的橫向偏差滑�？刂破髟O(shè)計
        4.3.2 基于模糊趨近律的航向偏差滑�？刂破髟O(shè)計
    4.4 仿真試驗(yàn)
        4.4.1 模糊趨近律對滑�？刂破鞯挠行则�(yàn)證
        4.4.2 半圓形轉(zhuǎn)彎仿真工況
        4.4.3 梨形轉(zhuǎn)彎仿真工況
    4.5 本章小結(jié)
第五章 無人駕駛拖拉機(jī)路徑跟蹤與轉(zhuǎn)向控制實(shí)車試驗(yàn)
    5.1 實(shí)車試驗(yàn)平臺架構(gòu)
        5.1.1 高精定位設(shè)備
        5.1.2 環(huán)境感知傳感器
        5.1.3 嵌入式測控系統(tǒng)
        5.1.4 轉(zhuǎn)角測量
    5.2 實(shí)車試驗(yàn)
        5.2.1 曲線路徑跟蹤
        5.2.2 梨形作業(yè)路徑跟蹤
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況



本文編號：3868296