无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制研究
发布时间：2023-11-27 18:00
随着信息化和机械化技术的普及,精准农业技术逐渐发展起来,无人驾驶拖拉机的自动导航系统是智能农机的重要组成部分,路径跟踪与转向控制技术作为拖拉机自动导航系统的关键技术之一,近年来已成为科研人员的研究热点。本文以HT-1804F型拖拉机为研究平台,对无人驾驶拖拉机的路径跟踪控制和转向控制进行了研究。首先,在查阅国内外拖拉机自动导航产品及相关文献的基础上,对比分析了无人驾驶拖拉机路径跟踪控制及转向控制所采用的关键技术和方法;阐述了目前技术和方法存在的问题和不足。其次,对无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制系统的结构和原理进行研究,并根据拖拉机对路径跟踪控制的基本要求和车辆二自由度动力学模型,建立了基于预瞄的拖拉机-路径侧向动力学模型;并对定位坐标转换、轮胎模型进行了研究。再次,研究了拖拉机转向系统的结构特点及工作原理,在不影响拖拉机原有的全液压转向系统正常工作的前提下,采用三位四通比例换向阀等电磁阀设计了一套自动液压转向系统;然后建立了比例换向阀、转向油缸及转向轮转角之间的传递函数关系;同时根据比例换向阀及转向系统的特性,设计了一种基于PID的自动转向控制算法,并将阶跃信号和正弦信号作为输入,通...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 课题研究的意义
1.2 无人驾驶拖拉机研究现状
1.2.1 无人驾驶拖拉机国外研究现状
1.2.2 无人驾驶拖拉机国内研究现状
1.3 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制研究现状
1.3.1 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制车辆模型
1.3.2 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制方法
1.4 目前存在的问题
1.5 课题来源与研究内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 本文研究内容
1.5.3 技术路线
第二章 路径跟踪与转向控制整体架构及基础模型
2.1 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制系统架构
2.1.1 无人驾驶拖拉机系统组成
2.1.2 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制系统架构
2.2 拖拉机动力学模型
2.2.1 模型的假设
2.2.2 动力学模型的建立
2.2.3 基于预瞄的拖拉机-路径侧向动力学模型
2.3 坐标转换
2.3.1 导航信息转换
2.3.2 车身坐标与大地坐标转换
2.4 轮胎模型
2.5 本章小结
第三章 无人驾驶拖拉机自动转向控制研究
3.1 自动转向机构
3.1.1 自动转向机构改装基本原则
3.1.2 自动转向机构的改装
3.2 拖拉机自动转向系统模型建立
3.2.1 转向油缸数学模型建立
3.2.2 转向轮转角与转向油缸位移数学模型的建立
3.2.3 自动转向系统模型建立
3.3 无人驾驶拖拉机自动转向控制算法研究及仿真
3.3.1 PID控制方法原理
3.3.2 自动转向控制算法设计
3.3.3 仿真试验
3.4 本章小结
第四章 无人驾驶拖拉机路径跟踪控制方法研究
4.1 路径跟踪控制要求
4.2 滑模控制理论与模糊控制理论
4.2.1 滑模变结构控制理论
4.2.2 模糊控制理论
4.3 基于模糊趋近律的滑模控制器设计
4.3.1 基于模糊趋近律的横向偏差滑模控制器设计
4.3.2 基于模糊趋近律的航向偏差滑模控制器设计
4.4 仿真试验
4.4.1 模糊趋近律对滑模控制器的有效性验证
4.4.2 半圆形转弯仿真工况
4.4.3 梨形转弯仿真工况
4.5 本章小结
第五章 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制实车试验
5.1 实车试验平台架构
5.1.1 高精定位设备
5.1.2 环境感知传感器
5.1.3 嵌入式测控系统
5.1.4 转角测量
5.2 实车试验
5.2.1 曲线路径跟踪
5.2.2 梨形作业路径跟踪
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
本文编号：3868296
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 课题研究的背景
1.1.2 课题研究的意义
1.2 无人驾驶拖拉机研究现状
1.2.1 无人驾驶拖拉机国外研究现状
1.2.2 无人驾驶拖拉机国内研究现状
1.3 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制研究现状
1.3.1 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制车辆模型
1.3.2 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制方法
1.4 目前存在的问题
1.5 课题来源与研究内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 本文研究内容
1.5.3 技术路线
第二章 路径跟踪与转向控制整体架构及基础模型
2.1 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制系统架构
2.1.1 无人驾驶拖拉机系统组成
2.1.2 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制系统架构
2.2 拖拉机动力学模型
2.2.1 模型的假设
2.2.2 动力学模型的建立
2.2.3 基于预瞄的拖拉机-路径侧向动力学模型
2.3 坐标转换
2.3.1 导航信息转换
2.3.2 车身坐标与大地坐标转换
2.4 轮胎模型
2.5 本章小结
第三章 无人驾驶拖拉机自动转向控制研究
3.1 自动转向机构
3.1.1 自动转向机构改装基本原则
3.1.2 自动转向机构的改装
3.2 拖拉机自动转向系统模型建立
3.2.1 转向油缸数学模型建立
3.2.2 转向轮转角与转向油缸位移数学模型的建立
3.2.3 自动转向系统模型建立
3.3 无人驾驶拖拉机自动转向控制算法研究及仿真
3.3.1 PID控制方法原理
3.3.2 自动转向控制算法设计
3.3.3 仿真试验
3.4 本章小结
第四章 无人驾驶拖拉机路径跟踪控制方法研究
4.1 路径跟踪控制要求
4.2 滑模控制理论与模糊控制理论
4.2.1 滑模变结构控制理论
4.2.2 模糊控制理论
4.3 基于模糊趋近律的滑模控制器设计
4.3.1 基于模糊趋近律的横向偏差滑模控制器设计
4.3.2 基于模糊趋近律的航向偏差滑模控制器设计
4.4 仿真试验
4.4.1 模糊趋近律对滑模控制器的有效性验证
4.4.2 半圆形转弯仿真工况
4.4.3 梨形转弯仿真工况
4.5 本章小结
第五章 无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制实车试验
5.1 实车试验平台架构
5.1.1 高精定位设备
5.1.2 环境感知传感器
5.1.3 嵌入式测控系统
5.1.4 转角测量
5.2 实车试验
5.2.1 曲线路径跟踪
5.2.2 梨形作业路径跟踪
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
本文编号：3868296
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3868296.html
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