田间管理机路径跟踪系统设计及试验

发布时间：2021-11-08 01:29

　　为了解决田间管理机前轮转向时内轮差造成的农作物损失问题,本研究提出了一种基于四轮转向田间管理机的路径跟踪算法。以3WPZ-750田间管理机样机为研究对象,设计了一套路径跟踪控制系统,阐述了该田间管理机转向支腿机械结构设计和自动液压转向系统原理,概述了在原有控制系统基础上路径跟踪上位机控制系统的技术路线;基于四轮转向模型,进行纯追踪算法车轮转向角控制研究;基于微软集成开发环境（visual studio）编写了路径跟踪控制界面;并分别于水泥路面和南方水田环境下进行直线路径跟踪试验与曲线路径跟踪试验。结果表明:在0.5 m/s的车速下,田间管理机在水泥路面上的路径跟踪误差均值为6.92 cm,标准差为4.84 cm;定曲率曲线路径跟踪误差均值为12.49 cm,标准差为9.16 cm。在0.2 m/s车速下,在南方水田环境下的路径跟踪误差均值为2.25 cm,标准差为1.35 cm;定曲率曲线路径跟踪误差均值为8.72 cm,标准差为5.59 cm。说明本研究设计的路径跟踪系统能够满足田间管理机行驶以及田间作业需要,为农业机械自动驾驶提供了一定依据。 

【文章来源】：浙江大学学报(农业与生命科学版). 2020,46(04)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

纯追踪模型

田间管理机试验平台如图9所示，其搭载了北斗定位系统、上位机、控制器、液压执行元件等。北斗定位系统采用“合众思壮壁虎”北斗高精度全球导航卫星系统差分接收机，差分定位精度为2 cm；采用Robobrain公司的霍尔型角度传感器，基本参数为工作电压DC-24 V，输出0～5 V模拟量信号，精度为0.5%FS。试验平台上位机技术路线设计思路：上位机先将北斗定位的经纬度投影转换至平面坐标，其中高斯投影采用我国2000国家大地坐标系椭球参数；然后利用纯追踪算法模型搜索规划路径上的预瞄点，以获取当前位置下的横向偏差、航向偏差和车速，经前视距离在线调整后得出期望四轮转向角。图9 试验平台

为了提高自动液压转向精度，采用卡尔曼滤波方法，减小工作过程中噪声等干扰对角度传感器的影响，试验结果如图3所示。其中，静态无滤波角度传感器电压值标准差为0.03 V，启动后振动噪声干扰角度传感器电压值标准差为0.028 V，启动后卡尔曼滤波角度传感器电压值标准差为0.02 V。表明该方法有效地抑制了工作噪声干扰，角度传感器采样电压值标准差降低了33%左右，提高了自动转向精度。图2 液压转向系统示意图

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[2]基于GPS导航插秧机的路径规划研究[D]. 郭刘粉.浙江理工大学 2018



本文编号：3482729