本文關(guān)鍵詞：基于速度自適應(yīng)的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：拖拉機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的重要組成部分。近年來(lái),隨著信息化和智能化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用,促進(jìn)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制技術(shù)得到不斷革新升級(jí),并迅速成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于自主核心技術(shù)缺乏、自主創(chuàng)新能力薄弱、產(chǎn)品化水平低、系統(tǒng)穩(wěn)定性與實(shí)用性低等問題,嚴(yán)重制約了我國(guó)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制技術(shù)的發(fā)展。本文以全液壓轉(zhuǎn)向拖拉機(jī)為載體,以拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)為研究對(duì)象,將機(jī)電一體化技術(shù)、智能傳感技術(shù)與多種控制理論相結(jié)合,主要針對(duì)速度因素對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,重點(diǎn)開展對(duì)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)的組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和路徑跟蹤控制系統(tǒng)三個(gè)部分的研究。主要研究工作如下:(1)在查閱了大量文獻(xiàn)與調(diào)研了國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品應(yīng)用的基礎(chǔ)上,對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外研究中采用的關(guān)鍵技術(shù)和研究方法,分別闡述了目前拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)在定位系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、路徑跟蹤控制系統(tǒng)中存在的主要問題,由此確定了本文的研究?jī)?nèi)容和研究技術(shù)路線。(2)基于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)Ш蕉ㄎ痪炔粩嗵岣叩囊?同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性原則,選擇成本相對(duì)較低的微機(jī)械慣性測(cè)量單元(MIMU)與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)設(shè)備來(lái)構(gòu)成組合導(dǎo)航定位系統(tǒng),解決了單一傳感器定位的局限性。由于實(shí)際田間環(huán)境復(fù)雜,為了保證導(dǎo)航定位的可靠性,采用拖拉機(jī)速度、位置、姿態(tài)角與姿態(tài)角速度等信息融合的模式,建立了基于航位推算原理(DR)的拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)不平地面的坐標(biāo)偏差修正;提出了一種基于GNSS/MIMU/DR的自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波融合算法;設(shè)計(jì)了用于系統(tǒng)定位精度分析的直線導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置,并對(duì)融合算法精度進(jìn)行了田間試驗(yàn)驗(yàn)證。(3)針對(duì)目前自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)存在的問題,分析了常用拖拉機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理;設(shè)計(jì)了一套不影響拖拉機(jī)原有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操縱功能的自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案,研制了能夠運(yùn)用于開心系統(tǒng)、閉心系統(tǒng)、負(fù)載壓力傳感系統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向控制閥塊;建立了包括閥塊、液壓缸、轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)學(xué)模型分析了系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能;針對(duì)其特性設(shè)計(jì)了自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器,并基于Matlab/Simulink模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。(4)為了分析拖拉機(jī)路徑跟蹤控制的特點(diǎn),建立了拖拉機(jī)兩輪動(dòng)力學(xué)模型;針對(duì)拖拉機(jī)的點(diǎn)-位置路徑跟蹤和直線路徑實(shí)時(shí)跟蹤兩種工況,分別制定了不同的路徑跟蹤控制策略�；诩冏粉櫮Ｐ退惴▽�(shí)現(xiàn)點(diǎn)-位置路徑跟蹤,并進(jìn)行了仿真分析;重點(diǎn)研究了基于速度自適應(yīng)的直線路徑跟蹤控制方法,通過仿真分析了速度因素對(duì)跟蹤控制的影響,提出了一種基于速度自適應(yīng)的路徑跟蹤控制方法,并通過整合系統(tǒng)總體仿真模型,對(duì)跟蹤控制算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。(5)為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的定位系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和路徑跟蹤系統(tǒng),搭建了基于福田雷沃TG1254拖拉機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航試驗(yàn)平臺(tái)。針對(duì)點(diǎn)-位置路徑跟蹤和直線路徑實(shí)時(shí)跟蹤兩種工況,設(shè)計(jì)了路徑跟蹤試驗(yàn),并基于試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)總體自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S219.03

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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8 趙，

本文編號(hào)：1273086