拖拉机自动导航系统关键技术研究
发布时间：2021-11-03 10:13
拖拉机自动导航技术是当前精准农业中最活跃的研究领域之一,也是未来农机智能化作业的主要手段。本文根据拖拉机作业工况复杂,作业环境恶劣以及作业路径精度要求高等特点对农业车辆GPS自动导航关键技术进行了深入研究。主要研究内容如下：（1）测试优选液压换向阀。设计了导航专用液压控制阀测试平台,该平台可以实时采集被测阀各口流量、压力,并通过RS485总线传输至上位机进行分析、处理；提出了依照死区特性和速度特性评价方向控制阀的方法,评测了电磁换向阀、电液伺服阀和比例方向阀的性能,最终选定比例阀KDG4V-3S-33C22A作为方向控制阀。（2）设计导航阀组。以比例方向阀为核心,利用多种插装阀设计了拖拉机自动导航系统换向阀组：该阀组通过MBS1250压力传感器判断驾驶状态（手动或自动）,采用伊顿DPS2-10逻辑插装阀实现手动、自动油路切换,利用两个SPC2-10止回阀组成液压锁防止比例阀因为泄露原因造成转向误差。最后利用该导航阀组对福田雷沃M1004拖拉机进行了电液改造,实现了拖拉机转向的电信号控制。（3）搭建拖拉机自动导航系统硬件平台。设计了基于PIC18F2580芯片的导航控制器,结合Trimb...
【文章来源】：中国农业机械化科学研究院北京市
【文章页数】：85 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 研究历史与现状
1.3 农业机械自动导航系统关键技术分析
1.3.1 导航定位传感器
1.3.2 车辆导航控制方法
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
第二章 拖拉机自动导航系统硬件设计
2.1 核心控制阀选型与导航阀组设计
2.1.1 导航专用液压换向阀测试平台
2.1.2 性能试验
2.1.3 试验结果分析
2.1.4 导航阀组设计
2.2 GPS卫星定位系统
2.2.1 系统组成与定位原理
2.2.2 RTK-GPS技术
2.2.3 NMEA通讯协议
2.2.4 高斯-克吕格投影
2.2.5 GPS设备选型
2.3 控制系统
2.3.1 车载计算机
2.3.2 导航控制器
2.4 传感器测量系统
2.4.1 前轮转角测量系统
2.4.2 驾驶模式监测
2.4.3 拖拉机姿态角测量
2.5 本章小结
第三章 系统软件设计与开发
3.1 系统软件设计目标
3.2 系统软件总体设计
3.3 主要类模块设计
3.3.1 数据通讯模块
3.3.2 NMEA数据解析模块
3.3.3 路径相关模块
3.3.4 控制决策模块
3.3.5 控制对象模块
3.4 窗体设计
3.4.1 窗体设计概述
3.4.2 虚拟场景显示
3.4.3 地图显示
3.5 本章小结
第四章 导航控制方法研究
4.1 拖拉机导航控制原理
4.2 路径跟踪控制方法研究
4.2.1 模糊控制导航算法
4.2.2 自适应模糊控制导航算法
4.2.3 基于纯追踪模型的路径跟踪控制算法
4.3 基于Matlab/Simulink的纯追踪模型仿真分析
4.3.1 Simulink仿真程序设计
4.3.2 仿真结果分析
4.4 本章小结
第五章 拖拉机自动导航系统试验研究
5.1 平坦路面导航控制试验
5.1.1 试验场地
5.1.2 试验方法与结果分析
5.2 田间试验
5.2.1 试验场地
5.2.2 试验方法与结果分析
5.3 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
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纯追踪曲线跟踪模型的车辆自动导航[J]. 黄沛琛,王紫虹. 自动化应用. 2011(04)
[2]基于Kalman滤波的MEMS陀螺仪滤波算法[J]. 钱华明,夏全喜,阙兴涛,张强. 哈尔滨工程大学学报. 2010(09)
[3]我国发展精准农业的必要性与应用前景[J]. 靳双珍,刘国顺,闫新甫,史宏志,程龙. 浙江农业科学. 2010(02)
[4]基于Kalman滤波和纯追踪模型的农业机械导航控制[J]. 张智刚,罗淆文,赵祚喜,黄沛琛. 农业机械学报. 2009(S1)
[5]基于CAN总线的农业车辆自动导航控制系统[J]. 纪朝凤,刘刚,周建军,张漫. 农业机械学报. 2009(S1)
[6]非线性回归方法的应用与比较[J]. 谢兰,高东红. 数学的实践与认识. 2009(10)
[7]基于CAN总线的农业移动机器人分布式控制网络[J]. 安秋,姬长英,周俊,赵先雷. 农业机械学报. 2008(06)
[8]基于神经网络的农用车辆自动跟踪控制[J]. 陈军,朱忠祥,鸟巢谅,武田纯一. 农业机械学报. 2007(05)
[9]拖拉机沿曲线路径的跟踪控制[J]. 陈军,朱忠祥,鸟巢谅,武田纯一. 农业工程学报. 2006(11)
[10]拖拉机自动转向最优控制方法的研究[J]. 吕安涛,宋正河,毛恩荣. 农业工程学报. 2006(08)
博士论文
[1]农业机器人视觉导航系统及其光照问题的研究[D]. 安秋.南京农业大学 2008
[2]基于GPS和传感技术的农用车辆自动导航系统的研究[D]. 冯雷.浙江大学 2004
[3]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CAN总线轮式农业移动平台通讯子系统的研究[D]. 赵先雷.南京农业大学 2007
本文编号：3473511
【文章来源】：中国农业机械化科学研究院北京市
【文章页数】：85 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 研究历史与现状
1.3 农业机械自动导航系统关键技术分析
1.3.1 导航定位传感器
1.3.2 车辆导航控制方法
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
第二章 拖拉机自动导航系统硬件设计
2.1 核心控制阀选型与导航阀组设计
2.1.1 导航专用液压换向阀测试平台
2.1.2 性能试验
2.1.3 试验结果分析
2.1.4 导航阀组设计
2.2 GPS卫星定位系统
2.2.1 系统组成与定位原理
2.2.2 RTK-GPS技术
2.2.3 NMEA通讯协议
2.2.4 高斯-克吕格投影
2.2.5 GPS设备选型
2.3 控制系统
2.3.1 车载计算机
2.3.2 导航控制器
2.4 传感器测量系统
2.4.1 前轮转角测量系统
2.4.2 驾驶模式监测
2.4.3 拖拉机姿态角测量
2.5 本章小结
第三章 系统软件设计与开发
3.1 系统软件设计目标
3.2 系统软件总体设计
3.3 主要类模块设计
3.3.1 数据通讯模块
3.3.2 NMEA数据解析模块
3.3.3 路径相关模块
3.3.4 控制决策模块
3.3.5 控制对象模块
3.4 窗体设计
3.4.1 窗体设计概述
3.4.2 虚拟场景显示
3.4.3 地图显示
3.5 本章小结
第四章 导航控制方法研究
4.1 拖拉机导航控制原理
4.2 路径跟踪控制方法研究
4.2.1 模糊控制导航算法
4.2.2 自适应模糊控制导航算法
4.2.3 基于纯追踪模型的路径跟踪控制算法
4.3 基于Matlab/Simulink的纯追踪模型仿真分析
4.3.1 Simulink仿真程序设计
4.3.2 仿真结果分析
4.4 本章小结
第五章 拖拉机自动导航系统试验研究
5.1 平坦路面导航控制试验
5.1.1 试验场地
5.1.2 试验方法与结果分析
5.2 田间试验
5.2.1 试验场地
5.2.2 试验方法与结果分析
5.3 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
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纯追踪曲线跟踪模型的车辆自动导航[J]. 黄沛琛,王紫虹. 自动化应用. 2011(04)
[2]基于Kalman滤波的MEMS陀螺仪滤波算法[J]. 钱华明,夏全喜,阙兴涛,张强. 哈尔滨工程大学学报. 2010(09)
[3]我国发展精准农业的必要性与应用前景[J]. 靳双珍,刘国顺,闫新甫,史宏志,程龙. 浙江农业科学. 2010(02)
[4]基于Kalman滤波和纯追踪模型的农业机械导航控制[J]. 张智刚,罗淆文,赵祚喜,黄沛琛. 农业机械学报. 2009(S1)
[5]基于CAN总线的农业车辆自动导航控制系统[J]. 纪朝凤,刘刚,周建军,张漫. 农业机械学报. 2009(S1)
[6]非线性回归方法的应用与比较[J]. 谢兰,高东红. 数学的实践与认识. 2009(10)
[7]基于CAN总线的农业移动机器人分布式控制网络[J]. 安秋,姬长英,周俊,赵先雷. 农业机械学报. 2008(06)
[8]基于神经网络的农用车辆自动跟踪控制[J]. 陈军,朱忠祥,鸟巢谅,武田纯一. 农业机械学报. 2007(05)
[9]拖拉机沿曲线路径的跟踪控制[J]. 陈军,朱忠祥,鸟巢谅,武田纯一. 农业工程学报. 2006(11)
[10]拖拉机自动转向最优控制方法的研究[J]. 吕安涛,宋正河,毛恩荣. 农业工程学报. 2006(08)
博士论文
[1]农业机器人视觉导航系统及其光照问题的研究[D]. 安秋.南京农业大学 2008
[2]基于GPS和传感技术的农用车辆自动导航系统的研究[D]. 冯雷.浙江大学 2004
[3]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CAN总线轮式农业移动平台通讯子系统的研究[D]. 赵先雷.南京农业大学 2007
本文编号：3473511
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3473511.html
