甘蔗收割机自动导航控制系统的设计与研究
发布时间：2021-01-01 13:19
甘蔗收割机是一种在我国广西省受到广泛应用的农业机械,具有机动灵活、收割效率高和蔗头破损率低等优点。但是甘蔗收割机的工作环境恶劣,地面情况复杂多变,驾驶员的劳动强度大,长时间作业会给驾驶员的身体健康带来严重的影响,因此需要甘蔗收割机实现自动驾驶,将驾驶员从繁忙的工作中解放出来。本文针对甘蔗收割机GPS自动导航技术进行了研究。首先,通过分析甘蔗收割机的结构和行走驱动系统的工作要求,设计了甘蔗收割机行走驱动液压系统,建立了行走驱动系统的数学模型,利用模糊PID算法设计了转向控制器,仿真及实验结果表明:该控制策略能使甘蔗收割机精准的进行转向。其次,为了提高甘蔗收割机在导航过程中的定位精度,结合GPS定位原理和定位方式研究了载波相位差分定位技术,讨论了导航定位解算方法。在此基础上对GPS设备和速度传感器进行了选型,完成了甘蔗收割机自动驾驶系统硬件平台搭建。再次,基于甘蔗收割机自动导航系统的复杂性和高度非线性,对其路径跟踪控制算法进行了研究,设计了模糊控制器。利用神经网络的自学习自适应能力,设计了模糊神经网络控制算法,使隶属函数的中心值、宽度值和最后一层的权重能够在线调整,增强了系统的控制性能,并...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A4000型甘蔗收割机
第 1 章 绪 论将嫩梢切断外抛，利用提升装置和喂料装置将切断的甘蔗输送到切段位置，通过割刀将其切成 30cm 左右的杆段，然后将其运输到到投掷道，再利用鼓风机实现杂质分离，最后蔗段沿一定的轨迹抛落到收集车中。大型切断式甘蔗联合收割机在世界上甘蔗收割机械化程度比较高的国家得到了快速的发展，已经成为主流的研究方向。它不仅具有功率大、收割效率高、含杂率低和功能完善等特点，还配套了相关的收集、加油、检修车等辅助车辆，彻底摆脱了以往的人工收割，实现了甘蔗机械化收割。目前知名的大型甘蔗联合收割机生产厂家和其主要产品有澳大利亚 TOFT 系列、美国约翰迪尔公司、巴西 SAHTAL 公司、德国CLASS 公司、美国凯斯 A4000 系列（如图 1-1 所示）等。切断式小型甘蔗收获机主要有日本久保田公司生产的 UT-70K 型甘蔗收割机、松原机工株式会社生产的 HC-30型甘蔗收割机（如图 1-2 所示）等。以上各公司的产品的传动方式大都是液压传动。
燕山大学工学硕士学位论文进轮系增大了车辆底盘与地面的距离。该类机型可顺序完成收割机切稍、扶蔗、砍蔗、喂入、剥叶、切段、输送和装载运输等工序，自动化程度高，具有很强的适应力，效率高、不需要过多的辅助工序[20]。图 1-3 为湖南中联重科制造的采用履带式行走的谷王 AS60 型甘蔗收割机。图 1-4 为广西柳工机械股份有限公司研制的 4GQ-350 型甘蔗收割机，采用轮式行走。该类型的甘蔗收割机收获的甘蔗也是必须在 16 小时内开榨，否则糖分流失严重，会影响到糖的产量，然而国内甘蔗的运输条件和糖厂的生产工艺流程及设备都不能保证将收获的甘蔗及时开榨，所以切断式甘蔗收割机不能很好的满足糖厂的需求，因此该类机型没能在国内得到很好的推广使用[21]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RBF神经网络控制的球杆系统位置控制实验研究[J]. 朱坚民,沈昕璐,黄之文. 计算机应用研究. 2018(12)
[2]不同收获方式对甘蔗农艺性状及产量的影响[J]. 方志存,高欣欣,李美蓉,邹俊云,武彩英,旗尔,郭家文. 中国糖料. 2016(05)
[3]甘蔗剥叶元件的运动参数试验分析[J]. 王伟,林茂. 机械设计与制造. 2016(04)
[4]甘蔗切割器螺旋提升机构输送性能分析与改进[J]. 李尚平,邓雄,叶才福,王海波,沈中华. 农业工程学报. 2016(05)
[5]甘蔗收获机喂入系统结构改进与仿真试验[J]. 李尚平,邓雄,钟家勤,宋俊敏,王海波. 农业机械学报. 2016(05)
[6]我国甘蔗产业化现状浅析[J]. 韦巧,杨宝玲,高振江. 农机化研究. 2015(04)
[7]甘蔗种植技术要点分析与应用[J]. 杨荣芬. 北京农业. 2014(18)
[8]农业机械导航技术发展分析[J]. 姬长英,周俊. 农业机械学报. 2014(09)
[9]模糊控制技术的现状及发展趋势[J]. 萧赞星,袁书生. 内江科技. 2014(01)
[10]甘蔗收割机:农机市场的蓝海[J]. 叶红. 当代农机. 2013(07)
博士论文
[1]基于神经网络的多模型自适应控制方法研究[D]. 贾超.北京科技大学 2017
[2]液压挖掘机节能模糊控制系统研究[D]. 国香恩.吉林大学 2004
硕士论文
[1]变论域模糊PID控制在直流电机中的应用[D]. 陈午阳.北方工业大学 2017
[2]基于GPS的农机自动导航系统的研究与设计[D]. 张琳洁.太原理工大学 2016
[3]基于嵌入式视觉的自动导航系统研究[D]. 汤有胜.湖北工业大学 2016
[4]基于忆阻神经网络的机器人路径规划研究[D]. 蒋江红.陕西师范大学 2016
[5]无人驾驶拖拉机控制系统设计研究[D]. 宋春月.上海工程技术大学 2015
[6]拖拉机播种作业自动转向控制系统的设计与研究[D]. 尤文宽.石河子大学 2014
[7]基于改进PSOBP的FAST节点位移控制研究[D]. 徐双.东北大学 2014
[8]拖拉机自动导航系统关键技术研究[D]. 贾全.中国农业机械化科学研究院 2013
[9]整杆式甘蔗联合收割机液压控制系统开发与研究[D]. 邢克鹏.河南科技大学 2013
[10]拖拉机自动导航系统CAN总线的设计与实现[D]. 刘阳.石河子大学 2012
本文编号：2951360
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A4000型甘蔗收割机
第 1 章 绪 论将嫩梢切断外抛，利用提升装置和喂料装置将切断的甘蔗输送到切段位置，通过割刀将其切成 30cm 左右的杆段，然后将其运输到到投掷道，再利用鼓风机实现杂质分离，最后蔗段沿一定的轨迹抛落到收集车中。大型切断式甘蔗联合收割机在世界上甘蔗收割机械化程度比较高的国家得到了快速的发展，已经成为主流的研究方向。它不仅具有功率大、收割效率高、含杂率低和功能完善等特点，还配套了相关的收集、加油、检修车等辅助车辆，彻底摆脱了以往的人工收割，实现了甘蔗机械化收割。目前知名的大型甘蔗联合收割机生产厂家和其主要产品有澳大利亚 TOFT 系列、美国约翰迪尔公司、巴西 SAHTAL 公司、德国CLASS 公司、美国凯斯 A4000 系列（如图 1-1 所示）等。切断式小型甘蔗收获机主要有日本久保田公司生产的 UT-70K 型甘蔗收割机、松原机工株式会社生产的 HC-30型甘蔗收割机（如图 1-2 所示）等。以上各公司的产品的传动方式大都是液压传动。
燕山大学工学硕士学位论文进轮系增大了车辆底盘与地面的距离。该类机型可顺序完成收割机切稍、扶蔗、砍蔗、喂入、剥叶、切段、输送和装载运输等工序，自动化程度高，具有很强的适应力，效率高、不需要过多的辅助工序[20]。图 1-3 为湖南中联重科制造的采用履带式行走的谷王 AS60 型甘蔗收割机。图 1-4 为广西柳工机械股份有限公司研制的 4GQ-350 型甘蔗收割机，采用轮式行走。该类型的甘蔗收割机收获的甘蔗也是必须在 16 小时内开榨，否则糖分流失严重，会影响到糖的产量，然而国内甘蔗的运输条件和糖厂的生产工艺流程及设备都不能保证将收获的甘蔗及时开榨，所以切断式甘蔗收割机不能很好的满足糖厂的需求，因此该类机型没能在国内得到很好的推广使用[21]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RBF神经网络控制的球杆系统位置控制实验研究[J]. 朱坚民,沈昕璐,黄之文. 计算机应用研究. 2018(12)
[2]不同收获方式对甘蔗农艺性状及产量的影响[J]. 方志存,高欣欣,李美蓉,邹俊云,武彩英,旗尔,郭家文. 中国糖料. 2016(05)
[3]甘蔗剥叶元件的运动参数试验分析[J]. 王伟,林茂. 机械设计与制造. 2016(04)
[4]甘蔗切割器螺旋提升机构输送性能分析与改进[J]. 李尚平,邓雄,叶才福,王海波,沈中华. 农业工程学报. 2016(05)
[5]甘蔗收获机喂入系统结构改进与仿真试验[J]. 李尚平,邓雄,钟家勤,宋俊敏,王海波. 农业机械学报. 2016(05)
[6]我国甘蔗产业化现状浅析[J]. 韦巧,杨宝玲,高振江. 农机化研究. 2015(04)
[7]甘蔗种植技术要点分析与应用[J]. 杨荣芬. 北京农业. 2014(18)
[8]农业机械导航技术发展分析[J]. 姬长英,周俊. 农业机械学报. 2014(09)
[9]模糊控制技术的现状及发展趋势[J]. 萧赞星,袁书生. 内江科技. 2014(01)
[10]甘蔗收割机:农机市场的蓝海[J]. 叶红. 当代农机. 2013(07)
博士论文
[1]基于神经网络的多模型自适应控制方法研究[D]. 贾超.北京科技大学 2017
[2]液压挖掘机节能模糊控制系统研究[D]. 国香恩.吉林大学 2004
硕士论文
[1]变论域模糊PID控制在直流电机中的应用[D]. 陈午阳.北方工业大学 2017
[2]基于GPS的农机自动导航系统的研究与设计[D]. 张琳洁.太原理工大学 2016
[3]基于嵌入式视觉的自动导航系统研究[D]. 汤有胜.湖北工业大学 2016
[4]基于忆阻神经网络的机器人路径规划研究[D]. 蒋江红.陕西师范大学 2016
[5]无人驾驶拖拉机控制系统设计研究[D]. 宋春月.上海工程技术大学 2015
[6]拖拉机播种作业自动转向控制系统的设计与研究[D]. 尤文宽.石河子大学 2014
[7]基于改进PSOBP的FAST节点位移控制研究[D]. 徐双.东北大学 2014
[8]拖拉机自动导航系统关键技术研究[D]. 贾全.中国农业机械化科学研究院 2013
[9]整杆式甘蔗联合收割机液压控制系统开发与研究[D]. 邢克鹏.河南科技大学 2013
[10]拖拉机自动导航系统CAN总线的设计与实现[D]. 刘阳.石河子大学 2012
本文编号：2951360
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