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智能收獲機(jī)定位和自適應(yīng)路徑追蹤方法

發(fā)布時(shí)間:2021-04-06 05:05
  針對(duì)智能聯(lián)合收獲機(jī)在路徑追蹤時(shí)存在控制延遲而影響路徑追蹤精度的問(wèn)題,提出1種基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)的智能聯(lián)合收獲機(jī)自適應(yīng)路徑追蹤方法:建立收獲機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型;并依據(jù)GNSS獲取當(dāng)前時(shí)刻的位置、航向和速度信息,預(yù)估下一時(shí)刻的位置信息,自適應(yīng)校正純追蹤算法的橫向誤差;然后依據(jù)速度、航向誤差和校正后的橫向誤差設(shè)計(jì)模糊控制器,動(dòng)態(tài)更新前視距離參數(shù),實(shí)現(xiàn)純追蹤算法中前視距離的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整;最后根據(jù)優(yōu)化后的純追蹤算法計(jì)算期望轉(zhuǎn)向角,控制收獲機(jī)轉(zhuǎn)向,實(shí)現(xiàn)路徑追蹤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于GNSS的聯(lián)合收獲機(jī)自適應(yīng)路徑追蹤方法,能夠有效提高收獲機(jī)路徑追蹤時(shí)的精度,橫向誤差的標(biāo)準(zhǔn)差低于2.5 cm。 

【文章來(lái)源】:導(dǎo)航定位學(xué)報(bào). 2020,8(06)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】:8 頁(yè)

【部分圖文】:

智能收獲機(jī)定位和自適應(yīng)路徑追蹤方法


中可得

趨勢(shì)圖,橫向誤差,行駛距離,趨勢(shì)


34導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)2020年12月圖6路徑追蹤實(shí)驗(yàn)效果3次實(shí)驗(yàn)橫向誤差的趨勢(shì)圖分別如圖7(a)、圖7(b)、圖7(c)所示。由于期望路徑的第1個(gè)點(diǎn)為收獲機(jī)當(dāng)前時(shí)刻點(diǎn),所以初始橫向誤差皆為0cm,而由于航向誤差的存在,收獲機(jī)會(huì)出現(xiàn)短暫的偏離期望路徑的情況,隨后立刻收斂。優(yōu)化前的路徑跟蹤算法,在逼近期望路徑時(shí)會(huì)有較大的振蕩,且需要較長(zhǎng)時(shí)間才能進(jìn)入平穩(wěn)行駛的情況,而基于本文提出的改進(jìn)路徑追蹤算法,則能夠快速且穩(wěn)定地進(jìn)入平穩(wěn)行駛的情況。3次實(shí)驗(yàn)的橫向誤差的標(biāo)準(zhǔn)差如表1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本研究提出的路徑追蹤算法的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的純追蹤算法,速度在1和2.5m/s時(shí),橫向誤差的標(biāo)準(zhǔn)差都低于2.5cm。圖7收獲機(jī)橫向誤差與行駛距離的變化趨勢(shì)

模型圖,后輪,前輪,坐標(biāo)系


第6期王立輝,等.智能收獲機(jī)定位和自適應(yīng)路徑追蹤方法31圖1基于GNSS的路徑追蹤系統(tǒng)架構(gòu)圖1中,PWM(pulsewidthmodulation)為脈沖寬度調(diào)制。2收獲機(jī)自適應(yīng)路徑追蹤方法2.1純追蹤算法純追蹤算法是1種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的算法。如圖2所示,根據(jù)搭建的路徑追蹤系統(tǒng),建立前輪固定、后輪轉(zhuǎn)向的簡(jiǎn)化的二輪車(chē)模型[21]。圖2簡(jiǎn)化的后輪轉(zhuǎn)向二輪車(chē)模型在導(dǎo)航坐標(biāo)系XOY中:A為前輪動(dòng)力輪;B為后輪轉(zhuǎn)向輪;wsθ為轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角;wbL為前后軸的軸距;r為轉(zhuǎn)向半徑。轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角wsθ和轉(zhuǎn)向半徑r的數(shù)學(xué)關(guān)系為wbwstanLrθ=(1)純追蹤算法是模擬人的駕駛行為,選擇1條最優(yōu)的曲率半徑逼近期望路徑,實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的路徑追蹤[22-23]。如圖3所示,在車(chē)體坐標(biāo)系bbbXOY中,點(diǎn)(()(),bbxy)為在當(dāng)前的前視距離ldL下,收獲機(jī)在期望路徑上的預(yù)瞄點(diǎn)。圖3純追蹤算法示意圖根據(jù)圖3中可得()()()()ldbbbbDxrDyrxyL+=+=+=222222(2)轉(zhuǎn)向半徑r和前視距離ldL的關(guān)系為()ldbLrx=22(3)式中(b)x在車(chē)體坐標(biāo)系中的值[24]為()XTEldXTEcossinbeex=dθLdθ22(4)式中:XTEd為橫向誤差,其定義為當(dāng)前位置到期望路徑的距離,符號(hào)定義沿著期望路徑右側(cè)同向?yàn)?

【參考文獻(xiàn)】:
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本文編號(hào):3120819

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