針對我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化、信息化、智能化技術(shù)水平低下,人工作業(yè)誤差大,效率低,浪費(fèi)土地等問題。本文以YSH-504D輪式拖拉機(jī)為試驗(yàn)平臺,對農(nóng)機(jī)自主耕作導(dǎo)航控制技術(shù)進(jìn)行了研究。目的在于減輕農(nóng)民勞動(dòng),提高耕種效率和作業(yè)精度。文中采用載波相位差分GPS定位技術(shù),輔以慣性導(dǎo)航系統(tǒng),融合數(shù)據(jù),采用卡爾曼濾波算法,平滑處理導(dǎo)航參數(shù),并針對因地形傾斜及地質(zhì)硬度不均引起的GPS定位誤差加以修正,使拖拉機(jī)的行駛軌跡更加平穩(wěn)。通過分析比較幾種路徑規(guī)劃方法,本文設(shè)計(jì)了一種通過判斷拖拉機(jī)當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)的距離差值確定拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向的控制策略,并設(shè)計(jì)車輛轉(zhuǎn)向PID控制器,以車輛目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角和實(shí)際轉(zhuǎn)角的偏差為輸入變量。通過對轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)角控制。論文從實(shí)際情況出發(fā),結(jié)合課題需要,查閱國內(nèi)外大量文獻(xiàn),確定了控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。主要包括:嵌入式開發(fā)板模塊、GPS接收模塊、LCD顯示模塊、繼電器控制模塊等。并選擇合適的處理器以及傳感器,搭建了系統(tǒng)的硬件平臺。最后根據(jù)導(dǎo)航控制算法進(jìn)行仿真試驗(yàn)、路徑跟蹤實(shí)車試驗(yàn)及GPS軌跡校正試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明校正后的GPS導(dǎo)航參數(shù)能夠使拖拉機(jī)更好的跟蹤目標(biāo)路徑,導(dǎo)... 

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 自主耕作拖拉機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 現(xiàn)階段我國自主耕作拖拉機(jī)存在的問題
    1.3 國內(nèi)外農(nóng)機(jī)導(dǎo)航定位方法
    1.4 論文主要研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 GPS/INS組合導(dǎo)航原理
    2.1 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)
        2.1.1 GPS系統(tǒng)組成
        2.1.2 GPS定位原理
        2.1.3 載波相位差分GPS技術(shù)
    2.2 GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)
        2.2.1 INS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
        2.2.2 INS導(dǎo)航原理及導(dǎo)航算法
        2.2.3 GPS/INS組合導(dǎo)航組合方式
    2.3 常用空間坐標(biāo)系
        2.3.1 WGS-84 坐標(biāo)系
        2.3.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
    2.4 本章小結(jié)
第3章 GPS導(dǎo)航修正算法研究
    3.1 坐標(biāo)系及導(dǎo)航參數(shù)定義
    3.2 GPS定位誤差分析校正
    3.3 構(gòu)建Kalman濾波器估計(jì)拖拉機(jī)導(dǎo)航參數(shù)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 路徑規(guī)劃研究
    4.1 常用路徑規(guī)劃方法
    4.2 轉(zhuǎn)彎路徑規(guī)劃
        4.2.1 轉(zhuǎn)彎半徑確定
        4.2.2 轉(zhuǎn)彎路徑解析
        4.2.3 轉(zhuǎn)彎時(shí)間確定
    4.3 路徑跟蹤控制方法
        4.3.1 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的控制方法
        4.3.2 基于PID算法的控制方法
    4.4 本章小結(jié)
第5章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    5.1 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)
    5.2 傳感器選型
        5.2.1 角度傳感器
        5.2.2 換向電磁閥
    5.3 功能模塊設(shè)計(jì)
        5.3.1 微處理器
        5.3.2 GNSS模塊
        5.3.3 無線數(shù)傳模塊
        5.3.4 LCD接口模塊
        5.3.5 電源模塊設(shè)計(jì)
        5.3.6 串口通訊接口設(shè)計(jì)
        5.3.7 繼電器控制模塊設(shè)計(jì)
    5.4 本章小結(jié)
第6章 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析
    6.1 GPS數(shù)據(jù)接收測試
    6.2 路徑跟蹤控制方法仿真
    6.3 直線跟蹤試驗(yàn)
    6.4 GPS軌跡校正試驗(yàn)
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國一拖發(fā)布首臺真正意義上的無人駕駛拖拉機(jī)[J]. 段運(yùn)紅.  農(nóng)業(yè)機(jī)械. 2016(11)
[2]1957年10月:蘇聯(lián)發(fā)射第一枚人造衛(wèi)星進(jìn)入地球軌道[J]. 蕭如珀,楊信男.  現(xiàn)代物理知識. 2015(05)
[3]基于單片機(jī)系統(tǒng)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)[J]. 楊中興.  電子制作. 2013(22)
[4]迪文DGUS與Modbus協(xié)議的基本應(yīng)用[J]. 姚建真.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2013(01)
[5]基于GIS/GPS拖拉機(jī)播種作業(yè)路徑規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J]. 蘆帥,馬蓉,安光輝.  石河子大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(06)
[6]基于FPGA的32位RISC微處理器設(shè)計(jì)[J]. 劉覽,鄭步生,施慧彬.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2011(03)
[7]東方紅X-804拖拉機(jī)的DGPS自動(dòng)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(bào). 2009(11)
[8]東方紅拖拉機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 吳曉鵬,趙祚喜,張智剛,陳斌,胡煉.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2009(S1)
[9]無人駕駛拖拉機(jī)[J]. 羅成.  南方農(nóng)機(jī). 2009(04)
[10]GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)越性研究及仿真[J]. 李飛,段哲民,龔誠.  電子測量技術(shù). 2008(03)

碩士論文
[1]田間作業(yè)機(jī)組激光導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D]. 崔桐瑞.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[2]無人駕駛拖拉機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D]. 宋春月.上海工程技術(shù)大學(xué) 2015
[3]面向GPS導(dǎo)航拖拉機(jī)的最優(yōu)全局覆蓋路徑規(guī)劃研究[D]. 劉向鋒.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2011
[4]一種車載GPS自主定位系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)[D]. 鄭金山.山東大學(xué) 2007
[5]基于DSP的衛(wèi)星定位信號處理算法的研究[D]. 趙楠.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3691400