基于MEMS陀螺仪的农机转向轮角测量方法

发布时间：2021-03-18 18:02

　　针对传统连杆式轮角传感器安装困难,提出双MEMS陀螺仪轮角测量方法测量农机转向轮角。设计Kalman滤波器消除陀螺仪零偏、随机漂移和角度积分累积误差,实时反馈校正轮角测量值,实现农机转向轮角的精准测量。验证试验结果表明Kalman滤波器的校正效果良好,双MEMS陀螺仪测量转向轮角方法可行。对比试验结果表明,该方法转向轮角测量精度与传统轮角传感器测量精度相当,2.5 m和1.5 m上线距离均方根误差分别为0.26°和0.21°;动态响应性能略逊于传统角度传感器性能,分别采用本文方法和轮角传感器进行导航,拖拉机偏离目标航线2.5 m时上线时间分别为17.9 s和15 s,偏离目标航线1.5 m时上线时间分别为16.2 s和14.2 s。两组试验结果表明,本文提出的双MEMS陀螺仪转向轮角测量方法具有较好的测量精度,适用于农机转向轮角测量,满足导航作业的需求,能够替代传统的连杆式绝对轮角传感器。 

【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(04)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

陀螺仪轮角测量系统示意图

如图1所示安装好MEMS传感器,采用自动导航农机的GNNS定位系统获取农机运动速度,并将陀螺仪信号送至导航控制器处理。双MEMS陀螺仪轮角测量方法原理示意图如图2所示,MEMS1测量车轮转动的合速率 θ ˙ + ? ˙ ,其中 ? ˙ 为MEMS2测得的车身转动速率, θ ˙ 为被测车轮的转动速率,将MEMS1和MEMS2陀螺仪获得的测量结果之差对时间进行积分,即可获得车轮转向轮角的估计值θ。农机运动学方程估计的轮角作为观测值,采用Kalman滤波器优化估计角度误差和陀螺仪零偏,对角度积分过程进行负反馈误差校正,消除由于陀螺零偏、随机漂移等误差,以及积分过程随时间累积带入的累积误差,获得车轮转向角的精准测量结果[22]。1.2 转向轮角推算

田间试验场地

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3088697