隨著中國勞動力市場價格越來越高,農(nóng)機(jī)導(dǎo)航的應(yīng)用可以大大減少人力投入,提高作業(yè)效率和農(nóng)作物產(chǎn)量,所以開啟農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航的研究是大勢所趨。其實(shí)國內(nèi)外很早就開展了對無人車輛的研究,但將其用在農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)上,國內(nèi)與國外技術(shù)相比還有一段很長的追趕距離。農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)是安裝在拖拉機(jī)上的控制系統(tǒng),適用于田間各類作業(yè),如起壟,播種,耙地,收割,輔膜等活動。拖拉機(jī)由傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和工作裝置五部分組成,而其自動導(dǎo)航系統(tǒng)主要由定位、路徑規(guī)劃、導(dǎo)航控制、車輛模型和通信五部分組成。本文基于前人經(jīng)驗(yàn)對此系統(tǒng)進(jìn)行了的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。本文首先搭建了一個模擬拖拉機(jī)的簡化機(jī)械平臺,同時建立了一套基于ARM7為控制核心的硬件平臺。接著介紹了導(dǎo)航、姿態(tài)和衛(wèi)星定位相關(guān)理論并給出了拖拉機(jī)簡化運(yùn)動學(xué)模型的建立過程。根據(jù)已有的非線性數(shù)學(xué)模型,將進(jìn)行離散線性化,并基于此狀態(tài)方程設(shè)計(jì)了三種不同的控制器,分別采用近似線性化理論,模型預(yù)測算法和線性二次型調(diào)節(jié)器。通過軟件仿真對比了三種控制器的控制效果,選出綜合性能最優(yōu)的LQR控制器進(jìn)行應(yīng)用。隨后,搭建了本系統(tǒng)的軟件平臺,根據(jù)需求并結(jié)合全球定位技術(shù)、姿態(tài)融合技術(shù),在Keilμ... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)的研究背景及意義
        1.1.1 農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展簡介
        1.1.2 農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)的研究意義及應(yīng)用領(lǐng)域
    1.2 國內(nèi)外農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)的研究發(fā)展概況
    1.3 本課題的主要研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第二章 拖拉機(jī)機(jī)械簡化模型及硬件平臺
    2.1 拖拉機(jī)機(jī)械簡化模型
    2.2 硬件平臺結(jié)構(gòu)
        2.2.1 自動導(dǎo)航控制系統(tǒng)
        2.2.2 姿態(tài)測量傳感器系統(tǒng)
        2.2.3 衛(wèi)星定位系統(tǒng)
    2.3 本章小結(jié)
第三章 農(nóng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立
    3.1 農(nóng)機(jī)運(yùn)動學(xué)模型驗(yàn)證
    3.2 農(nóng)機(jī)運(yùn)動學(xué)模型線性化
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于近似線性化方法、MPC和LQR的軌跡跟蹤設(shè)計(jì)及仿真
    4.1 近似線性化方法的控制器設(shè)計(jì)
        4.1.1 算法基礎(chǔ)
        4.1.2 Matlab仿真
    4.2 MPC控制器設(shè)計(jì)
        4.2.1 MPC控制算法基礎(chǔ)
        4.2.2 MPC控制器仿真
    4.3 LQR控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 LQR控制算法基礎(chǔ)
        4.3.2 LQR控制器仿真
    4.4 控制器效果對比
    4.5 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
    5.1 ΜC/OS-II操作系統(tǒng)
        5.1.1 μC/OS-II操作系統(tǒng)特點(diǎn)
        5.1.2 μC/OS-II操作系統(tǒng)任務(wù)
    5.2 農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.1 開發(fā)平臺
        5.2.2 主要模塊設(shè)計(jì)
    5.3 本章小結(jié)
第六章 農(nóng)機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 試驗(yàn)環(huán)境和方法
    6.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
    6.3 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
答辯委員會對論文的評定意見


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]滄州市農(nóng)業(yè)節(jié)水措施探討[J]. 王志梅,付學(xué)敏.  現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2014(04)
[2]拖拉機(jī)的基本構(gòu)造及發(fā)展趨勢[J]. 陳俊麗.  農(nóng)業(yè)科技與裝備. 2013(02)
[3]基于多傳感器融合的拖拉機(jī)自動導(dǎo)航技術(shù)[J]. 李軍,馬蓉.  農(nóng)機(jī)化研究. 2011(12)
[4]基于Kalman濾波的田間導(dǎo)航車輛定位校正方法研究[J]. 黎永鍵,趙祚喜.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2011(09)
[5]基于改進(jìn)粒子濾波的農(nóng)用車輛導(dǎo)航定位方法[J]. 籍穎,張漫,劉剛,劉兆祥.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2011(08)
[6]淺談我國精細(xì)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用情況和技術(shù)構(gòu)成[J]. 谷紀(jì)良.  消費(fèi)導(dǎo)刊. 2010(08)
[7]東方紅X-804拖拉機(jī)的DGPS自動導(dǎo)航控制系統(tǒng)[J]. 羅錫文,張智剛,趙祚喜,陳斌,胡煉,吳曉鵬.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2009(11)
[8]拖拉機(jī)在牧草地上自動引導(dǎo)行走的控制[J]. 陳軍,鳥巢諒,朱忠祥.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2005(07)
[9]拖拉機(jī)自動駕駛系統(tǒng)的研究[J]. 宋正河,呂安濤,陳文良,毛恩榮.  拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車. 2005(03)

博士論文
[1]農(nóng)機(jī)導(dǎo)航多模變結(jié)構(gòu)智能控制方法研究[D]. 偉利國.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 2015

碩士論文
[1]拖拉機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 賈全.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 2013
[2]基于嵌入式的農(nóng)機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 于占寶.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 2012



本文編號：3001263