农业车辆电动转向系统的建模与控制算法研究
发布时间：2021-10-22 15:17
为发展农业车辆自主导航技术,实现农业车辆精准快速的自动转向,减免劳动力,保证作业精度和生产效率,以试验小车为平台,建立了相互独立的调速系统与转向系统模型,并设计了简便、高效的控制算法。主要研究内容如下：1.系统采用CAN-Bus二级分布式的通信网络结构,包括CAN主节点、CAN从节点和CAN-Bus通信网络,具有良好的可扩展性和数据传输可靠性。系统以车载计算机为CAN主节点,采用CAN-Bus通信网络与各个监测控制从节点相通信,CAN从节点包括前轮转角测量节点、行驶速度测量节点,转向电机控制节点与车辆行驶速度控制节点。2.搭建系统的硬件平台,按功能将系统划分为主控制模块、信息采集模块和执行模块：主控制模块完成车辆位姿信息汇总、控制算法运算、发送控制命令等功能；信息采集模块包括车辆行驶速度采集和前轮转向角采集等部分,前轮转角采集选用绝对式旋转编码器作为传感器,通过读取与角度相对应的电压值计算出前轮转角的数值与方向；车辆行驶速度采集是选用增量式旋转编码器作为传感器,通过输出脉冲的相位差和脉冲数确定行驶方向和行驶速度,采用M法测速;执行模块采用机械式结构,通过向转向步进电机发送不同频率的脉冲...
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 转向技术国内外研究现状
1.2.1.1 国外研究现状
1.2.1.2 国内研究现状
1.2.1.3 转向技术研究现状小结
1.2.2 转向控制方法国内外研究现状
1.2.2.1 国外研究现状
1.2.2.2 国内研究现状
1.2.2.3 转向控制方法研究现状小结
1.3 主要研究目标与内容
第二章 电动转向系统CAN-Bus网络设计
2.1 系统CAN-Bus网络
2.2 CAN-Bus节点硬件设计
2.2.1 主节点硬件设计
2.2.1.1 主节点控制器
2.2.1.2 主节点CAN控制器
2.2.1.3 主节点CAN收发器
2.2.1.4 主节点接口扩展电路
2.2.2 从节点硬件设计
2.2.2.1 从节点供电电路
2.2.2.2 从节点控制器
2.2.2.3 从节点CAN控制器
2.2.2.4 从节点CAN收发器
2.2.2.5 D触发器扩展电路
2.2.2.6 数字模拟转换扩展电路
2.2.2.7 步进电机控制扩展电路
2.2.2.8 从节点各模块电路集成
2.3 CAN-Bus节点软件设计
2.3.1 主节点软件设计
2.3.2 从节点软件设计
2.4 CAN-Bus通信协议
2.4.1 标识码设置
2.4.2 验收滤波器设置
2.5 本章小结
第三章 电动转向系统信号采集与控制的实现
3.1 功能模块划分
3.2 前轮转角信息采集
3.2.1 角度传感器的选型
3.2.2 转角测量功能实现
3.3 车辆行驶速度信息采集
3.3.1 速度传感器的选型及安装
3.3.2 测速节点功能实现
3.4 前轮转向控制
3.4.1 转向电机的选型及安装
3.4.2 转向控制的实现
3.5 车辆行驶速度控制
3.6 本章小结
第四章 电动转向行走调速系统的试验
4.1 速度标定
4.2 行走调速系统比例控制系数的确定
4.3 调速系统路况试验
4.4 本章小结
第五章 转向系统试验
5.1 转向系统模型建立
5.2 转向系统稳定性分析
5.3 转向系统控制器设计
5.3.1 IAE性能指标
5.3.2 ISE性能指标
5.3.3 ITAE性能指标
5.3.4 ITSE性能指标
5.3.5 性能指标综合分析
5.4 转向系统仿真
5.5 转向系统试验
5.5.1 速度变化
5.5.2 路面变化
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动助力转向系统（EPS）应用及发展[J]. 崔国杰. 汽车零部件. 2013(04)
[2]侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制[J]. 丁能根,康乐,王健,余贵珍. 北京工业大学学报. 2013(02)
[3]基于混合逻辑的汽车自动转向控制系统[J]. 张彦会,崔传真. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2013(01)
[4]基于性能指标的农用车辆路径跟踪控制器设计[J]. 张美娜,林相泽,丁永前,尹文庆,钱燕. 农业工程学报. 2012(09)
[5]基于MCP2515的CAN总线通信模式的设计[J]. 戴国强,常国权. 电脑知识与技术. 2012(10)
[6]自动转向滑模变结构控制参数选取方法[J]. 赵熙俊,刘海鸥,熊光明,龚建伟,陈慧岩. 北京理工大学学报. 2011(10)
[7]电动助力转向系统（EPS）的应用现状及发展趋势[J]. 邵丽青. 汽车与配件. 2011(36)
[8]智能车转向系统模糊控制器设计研究[J]. 兰华,李晓鹏,丁勇竣. 传感器与微系统. 2010(05)
[9]基于ISO 11783的拖拉机导航控制系统设计与试验[J]. 周建军,郑文刚,李素,张漫,纪朝凤,孟志军. 农业机械学报. 2010(04)
[10]东方红拖拉机自动转向控制系统设计[J]. 吴晓鹏,赵祚喜,张智刚,陈斌,胡炼. 农业机械学报. 2009(S1)
博士论文
[1]农用轮式移动机器人视觉导航系统的研究[D]. 周俊.南京农业大学 2003
硕士论文
[1]基于东方红SG-250拖拉机电控液压转向系统研究[D]. 赵建东.南京农业大学 2012
[2]LG953装载机转向机构的优化设计及液压转向系统的分析[D]. 朱博.吉林大学 2009
[3]轮式装载机转向系统的研究[D]. 丁建民.吉林大学 2006
本文编号：3451360
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 转向技术国内外研究现状
1.2.1.1 国外研究现状
1.2.1.2 国内研究现状
1.2.1.3 转向技术研究现状小结
1.2.2 转向控制方法国内外研究现状
1.2.2.1 国外研究现状
1.2.2.2 国内研究现状
1.2.2.3 转向控制方法研究现状小结
1.3 主要研究目标与内容
第二章 电动转向系统CAN-Bus网络设计
2.1 系统CAN-Bus网络
2.2 CAN-Bus节点硬件设计
2.2.1 主节点硬件设计
2.2.1.1 主节点控制器
2.2.1.2 主节点CAN控制器
2.2.1.3 主节点CAN收发器
2.2.1.4 主节点接口扩展电路
2.2.2 从节点硬件设计
2.2.2.1 从节点供电电路
2.2.2.2 从节点控制器
2.2.2.3 从节点CAN控制器
2.2.2.4 从节点CAN收发器
2.2.2.5 D触发器扩展电路
2.2.2.6 数字模拟转换扩展电路
2.2.2.7 步进电机控制扩展电路
2.2.2.8 从节点各模块电路集成
2.3 CAN-Bus节点软件设计
2.3.1 主节点软件设计
2.3.2 从节点软件设计
2.4 CAN-Bus通信协议
2.4.1 标识码设置
2.4.2 验收滤波器设置
2.5 本章小结
第三章 电动转向系统信号采集与控制的实现
3.1 功能模块划分
3.2 前轮转角信息采集
3.2.1 角度传感器的选型
3.2.2 转角测量功能实现
3.3 车辆行驶速度信息采集
3.3.1 速度传感器的选型及安装
3.3.2 测速节点功能实现
3.4 前轮转向控制
3.4.1 转向电机的选型及安装
3.4.2 转向控制的实现
3.5 车辆行驶速度控制
3.6 本章小结
第四章 电动转向行走调速系统的试验
4.1 速度标定
4.2 行走调速系统比例控制系数的确定
4.3 调速系统路况试验
4.4 本章小结
第五章 转向系统试验
5.1 转向系统模型建立
5.2 转向系统稳定性分析
5.3 转向系统控制器设计
5.3.1 IAE性能指标
5.3.2 ISE性能指标
5.3.3 ITAE性能指标
5.3.4 ITSE性能指标
5.3.5 性能指标综合分析
5.4 转向系统仿真
5.5 转向系统试验
5.5.1 速度变化
5.5.2 路面变化
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动助力转向系统（EPS）应用及发展[J]. 崔国杰. 汽车零部件. 2013(04)
[2]侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制[J]. 丁能根,康乐,王健,余贵珍. 北京工业大学学报. 2013(02)
[3]基于混合逻辑的汽车自动转向控制系统[J]. 张彦会,崔传真. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2013(01)
[4]基于性能指标的农用车辆路径跟踪控制器设计[J]. 张美娜,林相泽,丁永前,尹文庆,钱燕. 农业工程学报. 2012(09)
[5]基于MCP2515的CAN总线通信模式的设计[J]. 戴国强,常国权. 电脑知识与技术. 2012(10)
[6]自动转向滑模变结构控制参数选取方法[J]. 赵熙俊,刘海鸥,熊光明,龚建伟,陈慧岩. 北京理工大学学报. 2011(10)
[7]电动助力转向系统（EPS）的应用现状及发展趋势[J]. 邵丽青. 汽车与配件. 2011(36)
[8]智能车转向系统模糊控制器设计研究[J]. 兰华,李晓鹏,丁勇竣. 传感器与微系统. 2010(05)
[9]基于ISO 11783的拖拉机导航控制系统设计与试验[J]. 周建军,郑文刚,李素,张漫,纪朝凤,孟志军. 农业机械学报. 2010(04)
[10]东方红拖拉机自动转向控制系统设计[J]. 吴晓鹏,赵祚喜,张智刚,陈斌,胡炼. 农业机械学报. 2009(S1)
博士论文
[1]农用轮式移动机器人视觉导航系统的研究[D]. 周俊.南京农业大学 2003
硕士论文
[1]基于东方红SG-250拖拉机电控液压转向系统研究[D]. 赵建东.南京农业大学 2012
[2]LG953装载机转向机构的优化设计及液压转向系统的分析[D]. 朱博.吉林大学 2009
[3]轮式装载机转向系统的研究[D]. 丁建民.吉林大学 2006
本文编号：3451360
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