建立了傾角傳感器在不同工況下的數(shù)學(xué)模型,并通過卡爾曼濾波模型結(jié)合陀螺儀與加速度計(jì)數(shù)據(jù),精確測量其機(jī)具的傾斜角度。牽引式作業(yè)機(jī)具自動調(diào)平控制系統(tǒng)使用自主研制的傾角傳感器,并進(jìn)行了卡爾曼濾波的靜態(tài)和動態(tài)試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明,傾角傳感器靜止時,卡爾曼濾波后數(shù)據(jù)最大誤差0.05°,誤差平均值0.01°,均方根誤差≤0.014°。當(dāng)開啟旋耕刀后,傳感器底部墊有海綿卡爾曼濾波后的數(shù)據(jù)最大誤差0.3°,誤差平均值0.12°,均方根誤差≤0.023°,相比墊有塑料或泡沫穩(wěn)定性有一定提升。動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明,未遇障礙情況下,最大誤差0.86°,誤差平均值0.264°,均方根誤差≤0.267°。單邊履帶遇到10 cm障礙時,最大誤差0.62°,誤差平均值0.375°,均方根誤差≤0.163°。遇到20 cm障礙時,最大誤差1.09°,誤差平均值0.587°,均方根誤差≤0.33°。

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【部分圖文】：

圖2調(diào)平機(jī)構(gòu)示意圖

牽引式作業(yè)機(jī)具簡化為調(diào)平機(jī)構(gòu)示意圖,如圖2所示。A、C為化簡后的調(diào)平油缸,B、D為調(diào)平支撐桿的固定端點(diǎn)。其中,AC為油缸處于50mm行程初始位置,AC1為油缸縮短后長度,AC2為油缸伸長后長度,θ為牽引式作業(yè)機(jī)具相較地面的傾角。調(diào)平支撐桿兩端球頭固定,調(diào)平油缸伸縮相應(yīng)行程帶動牽....

圖3機(jī)具水平度檢測系統(tǒng)

機(jī)具水平角度檢測系統(tǒng)主要包括硬件和軟件算法兩部分,如圖3所示。WT901C模塊輸出溫度、陀螺儀、加速度計(jì)等實(shí)時數(shù)據(jù)至主控芯片STC15W4K48S4,再進(jìn)行軟件算法處理,包括初始化、數(shù)據(jù)平均值處理、卡爾曼濾波、角度估計(jì),最后輸出其角度值。2.1硬件設(shè)計(jì)

圖4靜止時濾波效果對比

將傾角傳感器放置水平面上靜置,分別采集卡爾曼濾波和未卡爾曼濾波的傾角數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集頻率為50Hz,數(shù)據(jù)通過RS232串口以文本形式轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī),通過MATLAB進(jìn)行處理,如圖4所示。旋耕機(jī)放置水平臺上,傾角傳感器底部分別安裝塑料、泡沫、海綿,將傳感器安裝在旋耕機(jī)較為平整的平面上....

圖5卡爾曼濾波對比

拖拉機(jī)啟動后,開啟旋耕刀,將調(diào)平油缸分別調(diào)至50mm處14s,分別采集底部墊有塑料、泡沫、海綿的卡爾曼濾波與未濾波傾角數(shù)據(jù),通過MATLAB進(jìn)行處理,如圖5所示。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)傾角傳感器靜止時,未濾波的數(shù)據(jù)波動較小,誤差較低,在±0.2°范圍以內(nèi)波動,而使用卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)....

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