基于拖拉机导航的路径跟踪技术研究

发布时间：2017-12-19 04:25

  本文关键词：基于拖拉机导航的路径跟踪技术研究

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【摘要】：拖拉机导航技术不仅可以有效提高农业生产率,减轻驾驶员疲劳度,还能完成信息化采集,减少环境污染。本文对拖拉机导航技术中的路径跟踪技术进行研究,结合农田实际情况,以TN654为研究对象,进行了方案总体设计,并对拖拉机位置姿态信息进行了参数研究,采用模糊控制与纯追踪算法相结合实现路径跟踪,最后通过路径跟踪试验进行验证,前视距离能实现自整定,提高了拖拉机对农田复杂环境的鲁棒性和适应性。本文主要研究内容有以下四个部分:(1)结合农田作业实际进行了路径跟踪技术研究的方案总体设计,围绕搭建研究平台、确定跟踪算法、整定参数进行设计。内容包括:路径设计、跟踪方法设计、功能实现设计、监控终端设计、执行部分设计。(2)对拖拉机进行了定位与前轮转角参数研究,对GPS信息中的经纬度、东北天速度进行了卡尔曼滤波,能有效减少误差。关于前轮转角参数研究,借助角位移传感器与卡尔曼预测模型相结合,实现了静态、动态条件下实际转角估计,其中,静态条件下,标准差不超过2°,动态条件下,平均误差在2°。(3)通过对比模糊控制方法与纯追踪方法,提出了一种基于模糊控制与纯追踪方法相结合实现路径跟踪,通过对横向偏差、航向偏差、前视距离进行模糊控制,针对不同横向偏差、航向偏差拖拉机前视距离可进行自适应整定。在MATLAB/SIMULINK进行了固定横向偏差下不同航向偏差下路径跟踪仿真、固定航向偏差下不同横向偏差下路径跟踪仿真,仿真结果表明前视距离可实现自适应整定。(4)路径跟踪试验研究。试验包括室内试验、台架试验、路径跟踪试验。其中室内试验模拟实际前轮转动同时验证算法正确性,台架试验实现转向参数的采集与性能分析,通过计算τ为0.32能较好描述执行部分,路径跟踪试验在水泥路面下进行直线路径跟踪,行驶速度1m/s,平均误差为4.75cm。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S219
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本文编号：1306892