果园打药机自动行走控制系统研究

发布时间：2021-08-09 20:10

　　为了避免劳动者直接接触农药、减轻农药中毒风险、节约农业劳动力以及降低劳动强度，本文研究了一套果园打药机自动行走控制系统，本文以实验室自主研制的3GT-200型果园动力地盘为依托，从田间应用的实际需要出发，利用微机控制技术、传感器检测技术和数据融合技术，对果园打药机的电气结构、运动控制及避障等方面进行了一系列的分析和研究。本文基于16位超低功率消耗单片机MSP430F149，通过超声波传感器对障碍物的相对距离进行检测，识别正确路径，设计出鲁棒控制器对转向电机进行精确控制，实现了果园打药机的自动行走和避障功能，并通过无线通讯完成了与PC机之间的远程监测电路设计。主要完成以下工作。首先，基于对果园打药机自动控制系统功能的分析，设计了系统的硬件架构。详细介绍了果园打药机自动行走系统的软、硬件设计，其核心为MCU控制芯片MSP430F149单片机，在电源管理、超声波传感器测距定位、电机控制、数据融合等方面也进行了设计，为了实现和PC机之间无线通讯在人机交互和无线通讯方面也做出了硬件电路设计，这些都为果园打药机的自动行走系统提供了支持。其次，完成了果园打药机自动行走控制系统的硬件选型和兼容性匹配，... 

【文章来源】：河北农业大学河北省

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外果园打药机使用、研究现状
    1.4 自动行走控制系统关键技术
    1.5 主要研究内容及技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
    1.6 小结
2 系统硬件总体结构
    2.1 果园打药机结构参数
    2.2 PC机和电源
    2.3 方向盘转向电机和驱动器
    2.4 油门驱动电机和驱动器
    2.5 传感器
        2.5.1 避障传感器选择
        2.5.2 传感器布置
        2.5.3 温度传感器
    2.6 小结
3 系统硬件电路设计
    3.1 系统简介
    3.2 AltiumDesigner6.x设计软件介绍
    3.3 主控制芯片选型
    3.4 系统硬件电路设计
        3.4.1 微控制器最小系统
        3.4.2 物距显示模块设计
        3.4.3 超声波发射模块设计
        3.4.4 超声波接收模块设计
        3.4.5 人机交互模块设计
        3.4.6 电源模块设计
        3.4.7 数据存储模块设计
        3.4.8 无线通信模块设计
    3.5 小结
4 系统软件设计
    4.1 系统软件设计综述
        4.1.1 软件设计思路
        4.1.2 软件设计要求
    4.2 超声波测距软件实现
    4.3 行进程序软件实现
    4.4 转向程序软件实现
    4.5 防干扰的软件实现
    4.6 编程语言的选择
    4.7 控制算法研究
        4.7.1 转向电机模型分析
        4.7.2 转向电机鲁棒控制器设计
        4.7.3 增量式PID控制算法
        4.7.4 “S型”避障算法
    4.8 小结
5 实验与分析
    5.1 转向电机转速控制实验
    5.2 实验室内超声波测距实验
    5.3 超声波传感器角度测量范围测试
    5.4 多超声波传感器数据融合
    5.5 超声波测距误差分析
    5.6 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 工作展望
参考文献
作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[4]轮式拖拉机机械诱导导航技术研究[D]. 张明颖.西北农林科技大学 2011
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本文编号：3332726