【摘要】：智能農(nóng)機自動駕駛作業(yè)能夠減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對勞動力的依賴,減輕農(nóng)忙季節(jié)農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的工作強度,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率�，F(xiàn)有研究多針對農(nóng)機跟蹤參考軌跡的能力,缺少考慮實際作業(yè)環(huán)境對農(nóng)機自動駕駛的影響,地塊遍歷不僅使用傳統(tǒng)的地頭轉(zhuǎn)向方式,沒有充分考慮地頭轉(zhuǎn)向?qū)吔缈臻g需求的條件,而且忽略松軟路面對輪胎作用的影響,大部分研究還停留在技術(shù)研究層面,具體的算法實際可操作性沒有得到驗證。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)本文首先搭建了智能農(nóng)機試驗平臺,設(shè)計該平臺的系統(tǒng)組成,根據(jù)橫向運動控制的基本要求,設(shè)計環(huán)境感知系統(tǒng)、多源信息融合系統(tǒng)、路徑規(guī)劃決策系統(tǒng)和橫向控制系統(tǒng)。(2)對標(biāo)準(zhǔn)果園實際環(huán)境進行了調(diào)研,針對標(biāo)準(zhǔn)果園地塊內(nèi)部及邊界信息的具體情況,對地塊內(nèi)的遍歷方式及地頭轉(zhuǎn)向方式進行了綜合分析,采用當(dāng)前物流行業(yè)熱門的車輛路徑問題(VRP)數(shù)學(xué)模型,將地塊遍歷問題模型化,采用分支定界的方法求解VRP問題,實現(xiàn)了智能農(nóng)機標(biāo)準(zhǔn)果園的全局路徑規(guī)劃。(3)考慮到行駛路面的松軟特性,對輪胎與松軟路面之間的相互作用進行分析,使用輪胎/松軟路面經(jīng)驗?zāi)Ｐ?進行輪胎力計算,為智能農(nóng)機橫向控制提供依據(jù)。根據(jù)自動駕駛橫向控制的要求,以拖拉機橫向動力學(xué)模型和路徑跟蹤誤差動力學(xué)模型為預(yù)測模型,采用模型預(yù)測控制(MPC)方法設(shè)計路徑跟蹤控制器,搭建Simulink-Carsim聯(lián)合仿真平臺進行仿真實驗,完成“S”形路徑及“8”字形路徑工況下路徑跟蹤控制算法的仿真驗證,實驗結(jié)果表明,所設(shè)計的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)大曲率路徑的地頭轉(zhuǎn)向,并且具有較好的操作穩(wěn)定性。(4)為驗證算法的實際可操作性,課題以黃海金馬404C型拖拉機為平臺,進行了自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的改裝,分別在水泥路面和松軟草地上進行了實車試驗,試驗結(jié)果表明,所設(shè)計的控制器運算速度實時性程度高,且可以有效地控制智能農(nóng)機在預(yù)先設(shè)置的期望路徑上自動行駛。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S220
【圖文】：

如圖1-2 所示，分別為 John Deer 公司和 CHN 公司研發(fā)的自動導(dǎo)航系統(tǒng)及智能農(nóng)機概念車。中國對拖拉機自動駕駛技術(shù)的研究起步較晚，相對這些國家差距還很大。本節(jié)主要介紹

圖 1-3 Carnegie Mellon 大學(xué)自主拖拉機，Iowa 州立大學(xué)的 Zhang 等人對糧食車自動駕駛的路徑規(guī)劃一個以單輛車卸載多個聯(lián)合收割機而不會中斷聯(lián)合收割機作業(yè)法可以適應(yīng)任意數(shù)量的組合。該方案可以生成自動駕駛拖拉機明該方案是可行的[13]。，Illinois 大學(xué)香檳分校對拖拉機掛車系統(tǒng)設(shè)計了軌跡跟蹤控運動學(xué)模型，實驗結(jié)果表明，控制器能夠使拖拉機掛車系統(tǒng)精誤差大約在 6.5cm 左右，曲線跟蹤誤差大約為 55cm[14]。

圖 1-3 Carnegie Mellon 大學(xué)自主拖拉機，Iowa 州立大學(xué)的 Zhang 等人對糧食車自動駕駛的路徑規(guī)劃一個以單輛車卸載多個聯(lián)合收割機而不會中斷聯(lián)合收割機作業(yè)法可以適應(yīng)任意數(shù)量的組合。該方案可以生成自動駕駛拖拉機明該方案是可行的[13]。，Illinois 大學(xué)香檳分校對拖拉機掛車系統(tǒng)設(shè)計了軌跡跟蹤控運動學(xué)模型，實驗結(jié)果表明，控制器能夠使拖拉機掛車系統(tǒng)精誤差大約在 6.5cm 左右，曲線跟蹤誤差大約為 55cm[14]。

【參考文獻】

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1 楊柳;羅婷婷;程新榮;李建平;宋雨瑤;;基于Raspberry Pi的拖拉機通用自動駕駛系統(tǒng)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2015年21期

2 周俊;胡晨;;密植果園作業(yè)機器人行間定位方法[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2015年11期

3 曹平方;李靈;李詩珍;;基于分枝界定的VRP模型精確算法研究及應(yīng)用[J];包裝工程;2014年17期

4 白曉鴿;陳軍;朱磊;蘇清華;楊娜;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拖拉機自動導(dǎo)航系統(tǒng)[J];農(nóng)機化研究;2010年04期

5 羅錫文;張智剛;趙祚喜;陳斌;胡煉;吳曉鵬;;東方紅X-804拖拉機的DGPS自動導(dǎo)航控制系統(tǒng)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2009年11期

6 周建軍;張漫;汪懋華;劉剛;紀(jì)朝鳳;張智剛;;基于模糊控制的農(nóng)用車輛路線跟蹤[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2009年04期

7 方金城;張岐山;;物流配送車輛路徑問題(VRP)算法研究[J];徐州工程學(xué)院學(xué)報;2007年02期

8 陳軍;朱忠祥;鳥巢諒;武田純一;;拖拉機沿曲線路徑的跟蹤控制[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2006年11期

9 代峰燕;王書茂;趙穎;張磊;;視覺導(dǎo)航拖拉機自動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)研究[J];農(nóng)機化研究;2006年10期

10 方金城;張岐山;;物流配送車輛路徑問題(VRP)算法綜述[J];沈陽工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年04期

本文編號：2793095