本文關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè)機械的自動導航控制系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：設(shè)施農(nóng)用機械的自動導航技術(shù)的運用,讓移動機器人代替農(nóng)民進行單調(diào)乏味的田間作業(yè),可以有效提高農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)效率、作業(yè)精度以及使用安全性,同時也能夠減少人力、物力和財力。農(nóng)用機械的自動導航控制系統(tǒng)的原理是在完全沒有人參與的情況下,通過安裝在農(nóng)用機械上的傳感器,感知周圍環(huán)境的信息,由事先給定的目標路徑,通過導航控制器決策,控制農(nóng)業(yè)機械自動跟蹤目標路徑。本文選用基于ZigBee技術(shù)的導航定位方法,分別對ZigBee導航定位和路徑跟蹤控制方法及轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進行了仿真及試驗研究。本文主要做了以下研究:(1)對ZigBee的測距原理以及誤差進行了分析,設(shè)計了一階濾波器對RSSI信號做靜態(tài)濾波以及異常點剔除處理;通過實驗獲取真實環(huán)境下的RSSI信號的路徑衰減模型(RSSI和距離的映射關(guān)系),并通過卡爾曼濾波器對距離量進行動態(tài)預估,得到距離的最優(yōu)估計值。(2)分析了基于測距的定位方式,最終選擇了通過兩個基節(jié)點的兩邊測量法來實現(xiàn)定位。根據(jù)兩邊測量法的原理,設(shè)計了合適的坐標定位的計算方法以及基節(jié)點在平面二維空間中的布局方案。最后提出了冗余定位的方案,以及兩組定位坐標融合的方法,從而進一步提高了定位精度。(3)設(shè)計了一個基于PID的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng),并通過轉(zhuǎn)向臺架,整定了PID參數(shù),轉(zhuǎn)向系統(tǒng)獲得了較好的轉(zhuǎn)向跟隨性能。建立了基于模糊理論的路徑跟蹤控制器,以定位坐標和航向角為控制器的輸入變量,前輪轉(zhuǎn)角的修正量為控制器的輸出變量。并在Matlab環(huán)境中通過編寫M腳本文件對其進行研究與仿真分析,驗證了算法的可靠性。(4)最后以Visual Studio為開發(fā)環(huán)境,設(shè)計了對路徑跟蹤系統(tǒng)的控制與監(jiān)控功能軟件,并進行路徑跟蹤系統(tǒng)實驗,實驗數(shù)據(jù)表明,基于ZigBee的導航系統(tǒng)具有較好的定位精度,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同時也具有可靠的跟隨性能,能夠滿足設(shè)施農(nóng)業(yè)機械的自動導航控制系統(tǒng)的要求。
【關(guān)鍵詞】：設(shè)施農(nóng)業(yè) ZigBee 路徑衰減模型 測距 定位 導航控制系統(tǒng)
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S220.3;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 論文研究的背景和意義11-12
• 1.2 自動導航控制在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 GPS導航12
• 1.2.2 視覺導航12-13
• 1.2.3 激光導航13
• 1.2.4 慣性導航13-14
• 1.2.5 測距導航14
• 1.2.6 電磁導航14
• 1.2.7 多傳感器融合14-15
• 1.3 本課題將要實現(xiàn)的功能15-16
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案17-26
• 2.1 主控芯片電路19-20
• 2.1.1 STM32W108芯片介紹19-20
• 2.1.2 MC9S12G48芯片介紹20
• 2.2 電源電路20-21
• 2.3 CAN總線電路21-22
• 2.4 轉(zhuǎn)向電機驅(qū)動電路22-23
• 2.5 PCB圖設(shè)計23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-26
• 第三章 基于ZigBee的測距方法實現(xiàn)26-40
• 3.1 基于RSSI的測距原理26-27
• 3.2 RSSI信號的濾波算法設(shè)計27-33
• 3.2.1 RSSI信號的實際采樣特點27-29
• 3.2.2 一階濾波器的設(shè)計29-30
• 3.2.3 異常點的剔除30-33
• 3.2.3.1 采樣過程中異常點的剔除方法30-32
• 3.2.3.2 采樣初值為異常點的剔除方法32-33
• 3.3 路徑損耗模型33-35
• 3.3.1 理論路徑損耗模型[47]33-34
• 3.3.2 實際路徑損耗模型34-35
• 3.4 基于Kalman濾波的動態(tài)距離預估35-39
• 3.4.1 實驗分析對比37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 基于測距的定位方法設(shè)計40-51
• 4.1 基于測距定位方法40-42
• 4.2 定位算法的求解方法42-46
• 4.2.1 零點附近的泰勒級數(shù)展開法42-44
• 4.2.2 牛頓迭代法44-46
• 4.3 無線傳感器基節(jié)點的布置46-48
• 4.4 容錯定位下的數(shù)據(jù)融合方法48-49
• 4.4.1 平均數(shù)融合法48
• 4.4.2 加權(quán)平均融合法48-49
• 4.5 在移動節(jié)點運動過程中對基節(jié)點的選擇49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第五章 農(nóng)用車輛航向跟蹤系統(tǒng)的研究51-59
• 5.1 轉(zhuǎn)向的PID控制51-52
• 5.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗52-53
• 5.3 車輛航向跟蹤53-58
• 5.3.1 模糊控制器結(jié)構(gòu)54
• 5.3.2 輸入、輸出參數(shù)的模糊化54-55
• 5.3.3 建立模糊控制規(guī)則55-57
• 5.3.4 航向跟蹤控制仿真57-58
• 5.4 本章總結(jié)58-59
• 第六章 自動導航上位機軟件設(shè)計及相關(guān)實驗59-69
• 6.1 路徑損耗模型的在線標定界面59-61
• 6.2 規(guī)劃路徑與基節(jié)點配置界面61-63
• 6.3 行車路徑監(jiān)視界面63-66
• 6.4 自動導航驗證實驗66-68
• 6.5 本章總結(jié)68-69
• 第七章 全文總結(jié)與展望69-71
• 7.1 全文小結(jié)69-70
• 7.2 工作展望70-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-76
• 碩士學位期間發(fā)表的學位論文76

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳延霞;趙博;毛恩榮;;農(nóng)業(yè)車輛自動導航系統(tǒng)綜述[J];農(nóng)機化研究;2009年03期

2 李嬌;李洪文;何卿;蘇艷波;張健;王曉燕;;拖拉機自動導航與機具偏轉(zhuǎn)導航的仿真對比研究[J];農(nóng)機化研究;2009年07期

3 李建平;林妙玲;;自動導航技術(shù)在農(nóng)業(yè)工程中的應用研究進展[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2006年09期

4 尤文寬;馬蓉;沈雷;王U

本文編號：282644