發(fā)布時(shí)間：2021-11-08 01:29

　　為了解決田間管理機(jī)前輪轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)輪差造成的農(nóng)作物損失問題,本研究提出了一種基于四輪轉(zhuǎn)向田間管理機(jī)的路徑跟蹤算法。以3WPZ-750田間管理機(jī)樣機(jī)為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了一套路徑跟蹤控制系統(tǒng),闡述了該田間管理機(jī)轉(zhuǎn)向支腿機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和自動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理,概述了在原有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上路徑跟蹤上位機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)路線;基于四輪轉(zhuǎn)向模型,進(jìn)行純追蹤算法車輪轉(zhuǎn)向角控制研究;基于微軟集成開發(fā)環(huán)境（visual studio）編寫了路徑跟蹤控制界面;并分別于水泥路面和南方水田環(huán)境下進(jìn)行直線路徑跟蹤試驗(yàn)與曲線路徑跟蹤試驗(yàn)。結(jié)果表明:在0.5 m/s的車速下,田間管理機(jī)在水泥路面上的路徑跟蹤誤差均值為6.92 cm,標(biāo)準(zhǔn)差為4.84 cm;定曲率曲線路徑跟蹤誤差均值為12.49 cm,標(biāo)準(zhǔn)差為9.16 cm。在0.2 m/s車速下,在南方水田環(huán)境下的路徑跟蹤誤差均值為2.25 cm,標(biāo)準(zhǔn)差為1.35 cm;定曲率曲線路徑跟蹤誤差均值為8.72 cm,標(biāo)準(zhǔn)差為5.59 cm。說明本研究設(shè)計(jì)的路徑跟蹤系統(tǒng)能夠滿足田間管理機(jī)行駛以及田間作業(yè)需要,為農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛提供了一定依據(jù)。 

【文章來源】：浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版). 2020,46(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

純追蹤模型

田間管理機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)如圖9所示，其搭載了北斗定位系統(tǒng)、上位機(jī)、控制器、液壓執(zhí)行元件等。北斗定位系統(tǒng)采用“合眾思?jí)驯诨ⅰ北倍犯呔热驅(qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)差分接收機(jī)，差分定位精度為2 cm；采用Robobrain公司的霍爾型角度傳感器，基本參數(shù)為工作電壓DC-24 V，輸出0～5 V模擬量信號(hào)，精度為0.5%FS。試驗(yàn)平臺(tái)上位機(jī)技術(shù)路線設(shè)計(jì)思路：上位機(jī)先將北斗定位的經(jīng)緯度投影轉(zhuǎn)換至平面坐標(biāo)，其中高斯投影采用我國(guó)2000國(guó)家大地坐標(biāo)系橢球參數(shù)；然后利用純追蹤算法模型搜索規(guī)劃路徑上的預(yù)瞄點(diǎn)，以獲取當(dāng)前位置下的橫向偏差、航向偏差和車速，經(jīng)前視距離在線調(diào)整后得出期望四輪轉(zhuǎn)向角。圖9 試驗(yàn)平臺(tái)

為了提高自動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向精度，采用卡爾曼濾波方法，減小工作過程中噪聲等干擾對(duì)角度傳感器的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。其中，靜態(tài)無濾波角度傳感器電壓值標(biāo)準(zhǔn)差為0.03 V，啟動(dòng)后振動(dòng)噪聲干擾角度傳感器電壓值標(biāo)準(zhǔn)差為0.028 V，啟動(dòng)后卡爾曼濾波角度傳感器電壓值標(biāo)準(zhǔn)差為0.02 V。表明該方法有效地抑制了工作噪聲干擾，角度傳感器采樣電壓值標(biāo)準(zhǔn)差降低了33%左右，提高了自動(dòng)轉(zhuǎn)向精度。圖2 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]農(nóng)機(jī)不間斷組合導(dǎo)航系統(tǒng)探究[J]. 肖鵬,周志峰,趙勇.  導(dǎo)航定位學(xué)報(bào). 2019(01)
[2]基于預(yù)瞄追蹤模型的農(nóng)機(jī)導(dǎo)航路徑跟蹤控制方法[J]. 王輝,王桂民,羅錫文,張智剛,高陽,何杰,岳斌斌.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2019(04)
[3]農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航及無人駕駛車輛的發(fā)展綜述(英文)[J]. 韓樹豐,何勇,方慧.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版). 2018(04)
[4]插秧機(jī)導(dǎo)航路徑跟蹤改進(jìn)純追蹤算法[J]. 李革,王宇,郭劉粉,童俊華,何勇.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]拖拉機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)容錯(cuò)自適應(yīng)滑模控制方法[J]. 賈全,張小超,苑嚴(yán)偉,付拓,偉利國(guó),趙博.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(10)
[6]基于時(shí)間延遲動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的自動(dòng)駕駛控制[J]. 趙建輝,高洪波,張新鈺,張穎麟.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(04)
[7]高地隙通用作業(yè)底盤的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 李澤,石毅新,蔣蘋,胡文武,林偉.  食品與機(jī)械. 2018(02)
[8]自動(dòng)導(dǎo)航插秧機(jī)路徑跟蹤系統(tǒng)穩(wěn)定性模糊控制優(yōu)化方法[J]. 唐小濤,陶建峰,李志騰,李彥明,劉成良.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(01)
[9]雷沃ZP9500高地隙噴霧機(jī)的GNSS自動(dòng)導(dǎo)航作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 劉兆朋,張智剛,羅錫文,王輝,黃培奎,張健.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[10]農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制決策方法與軟件系統(tǒng)[J]. 魏爽,季宇寒,曹如月,李世超,張漫,李寒.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2017(S1)

博士論文
[1]基于GPS和傳感技術(shù)的農(nóng)用車輛自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[D]. 馮雷.浙江大學(xué) 2004

碩士論文
[1]四輪高地隙田間作業(yè)車獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 馬帥超.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于GPS導(dǎo)航插秧機(jī)的路徑規(guī)劃研究[D]. 郭劉粉.浙江理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3482729