基于北斗导航的拖拉机自动驾驶研究

发布时间：2020-07-27 16:40

【摘要】：随中国工业化水平不断提高,越来越多的青年劳动力参加到工业生产中。而青壮年人员的流失和上一辈务农人员老龄化使农业现代化成为中国现代化发展的短板。发达国家正向精准农业发展,采用先进科学技术与农业生产相结合,能减少劳动人员的数量及工作压力,并提高生产效率。在精准农业领域,自动导航拖拉机大多采用导航卫星实时位置。近几年我国北斗卫星导航系统已逐步发展到民用阶段,研制基于北斗导航定位系统的自动导航拖拉机不仅能推动中国传统农业的变革,而且能加快北斗导航定位系统的发展脚步。本文以双力SL704拖拉机为载体,研究自动导航拖拉机控制系统,主要研究拖拉机定位系统、速度自动控制系统、电控液压转向系统和规划路线跟踪系统。主要研究内容如下:⑴阅读文献并对产品进行调研,通过对当前研究人员采用的相关理论和技术进行分析,发现目前拖拉机在规划路线跟踪系统、速度控制系统及电控转向系统中存在的问题,从而完成对技术路线及研究方案的确定。⑵确定上位机系统的选用,再通过分析自动转向油路方案完成电磁比例换向阀及相应改装件的选型及改装。针对目前拖拉机在地头掉头时速度过大掉头效果差问题,设计自动制动装置和自动加速装置来控制拖拉机掉头时的车速。针对改装机械结构的操作设计转向控制器和制动加速执行电机控制器,加强对拖拉机的控制。⑶对拖拉机的侧向运动及纵向运动进行分析,完成拖拉机动力学模型及相关运动学模型的建立。经过对目前常用的路径追踪策略分析,最终选用纯追踪算法来对规划路线进行跟踪。自动转向系统采用常规PID进行控制时会存在一定量的延迟,为了解决系统延迟本文提出了一种改进史密斯预估控制方法。通过Carsim软件及Simulink软件搭建整体系统仿真模型并经过仿真来验证模型的有效性。⑷基于改进的双力SL704拖拉机的试验平台,进行路径跟踪试验,最后经过分析试验数据对系统进行了验证。
【学位授予单位】：聊城大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN967.1;S219
【图文】：

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聊城大学专业硕士学位论文图 1.1 北斗卫星导航系统卫星定位中需要知道某个时刻导航定位卫星在空间中的精确位置时，要数来进行确定。这样导致星历成为决定用户定位解算精度的一个重要且星历参数的选用将影响相应控制算法的复杂程度，它甚至影响到整性和地面 BDS 控制系统的整体性能[6]。为了更形象的展示星历，列举座图如图 1.2 所示。

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第二章导航系统方案论证及设制算法有效性，首先要搭建试验平台。本章控制算法相应控制系统功能实现所需的机械体方案对 SL704 拖拉机进行改装。本章主向系统设计、车速自动控制系统设计。案确定上位机系统部分主要负责拖拉机在耕作过程。下位机系统接收上位机系统发送过来的期理后输出相应的控制信号控制电磁比例换向控制，如图 2.1 所示。

【参考文献】