设施农业环境下移动作业平台导航控制系统研究
发布时间：2022-12-09 18:35
设施农业是现代化农业的主要生产方式之一,设施农业装备智能化程度体现了农业现代化水平。设计通用的移动作业平台搭载不同的作业模块来配合不同的生产过程,对实现自动化作业具有重要意义。在设施农业环境下通用移动作业平台的设计中,自动导航控制技术作为其自主移动作业的关键技术之一,可以有效提高作业效率和精度。自动导航控制原理是指在完全无人参与的情况下,通过其自身传感器感知周围环境信息,再根据预先规划的路径,由导航控制器决策,控制移动作业平台自动沿预设路径行驶。本文主要研究移动作业平台在设施农业环境下实现自动导航,并且保证其对设施农业环境适配的灵活性,选用超宽带导航定位方法,并分别对路径追踪控制方法和转向控制系统进行了仿真和试验研究。主要工作内容如下:（1）基于实用性和对设施农业环境适配的灵活性,进行了设施农业环境移动作业平台系统方案设计。分析移动作业平台的系统设计要求,并给出包括机械结构、定位系统、控制系统在内的总体设计方案。（2）对比分析了设施农业环境下履带式和轮式行走机构,建立了轮式行走机构的运动学模型,通过对转向推杆和驱动轮电机的控制从而实时控制移动作业平台沿预设路径行驶。（3）针对在具有狭窄...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 自动导航控制在国内外研究现状
1.2.1 GPS导航
1.2.2 激光导航
1.2.3 视觉导航
1.2.4 超宽带导航
1.2.5 电磁导航
1.2.6 惯性导航
1.2.7 多传感器融合
1.3 各导航方式优缺点对比
1.4 本文的技术路线及主要研究内容
1.4.1 技术路线
1.4.2 研究内容
2 移动作业平台总体方案设计
2.1 移动作业平台技术指标
2.2 移动作业平台系统结构设计
2.3 移动作业平台硬件设计与实现
2.3.1 驱动方式选择
2.3.2 移动作业平台轮系结构布局设计
2.3.3 传动系统结构
2.3.4 电机选型
2.3.5 移动作业平台转向系统设计
2.4 本章小结
3 移动作业平台位置与姿态获取
3.1 超宽带定位技术及理论概述
3.2 超宽带定位方法分类
3.2.1 非距离测量定位方法
3.2.2 基于测距的定位方法
3.2.3 超宽带多基站融合定位算法
3.2.4 定位系统误差来源分析
3.3 静态定位试验
3.3.1 静态测距试验
3.3.2 静态定位精度测试
3.4 姿态信息获取
3.5 本章小结
4 移动作业平台路径追踪方法研究
4.1 路径追踪方法概述
4.2 导航控制原理
4.3 运动偏差模型分析
4.4 纯追踪算法
4.4.1 纯追踪算法介绍
4.4.2 前视距离的确定
4.5 Matlab仿真
4.5.1 直线路径仿真试验
4.5.2 矩形路径仿真试验
4.6 本章小结
5 实车试验及结果分析
5.1 速度测试试验
5.2 路径追踪试验
5.2.1 直线行驶试验
5.2.2 矩形路径行驶试验
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 不足与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于视觉与惯性的农机组合导航的方法研究[J]. 马志艳,欧阳方熙,杨光友,余昌舜. 农机化研究. 2019(06)
[2]农田作业视觉导航系统研究[J]. 陈兵旗. 科技导报. 2018(11)
[3]轮式AGV沿葡萄园垄道行驶避障导航算法与模拟试验[J]. 谢永良,尹建军,余承超,贺坤,胡旭东,李仁旺. 农业机械学报. 2018(07)
[4]基于RSSI测距的室内目标定位方法[J]. 石琴琴,徐强,张建平,王冬雨. 电子测量与仪器学报. 2018(02)
[5]四轮独立驱动电动汽车电子差速控制研究[J]. 毕胜强,杨雪茹. 科技通报. 2017(12)
[6]植物工厂中移动平台导引系统的路径校正控制方法研究[J]. 高振铭,徐丽明,李超,邢洁洁,刘文,史丽娜,卜云龙. 农机化研究. 2017(12)
[7]基于GPS/INS自主耕作拖拉机导航修正研究[J]. 赵书尚,李会彬,刘斌. 农机化研究. 2018(05)
[8]基于RSSI测距室内定位改进质心算法[J]. 胡斌斌,倪晓军. 计算机技术与发展. 2017(09)
[9]基于GIS和SLAM的机器人大范围环境自主导航[J]. 孙曼晖,杨绍武,易晓东,刘衡竹. 仪器仪表学报. 2017(03)
[10]超宽带与惯性导航组合的室内导航定位[J]. 刘韬,徐爱功,隋心. 测绘科学. 2016(12)
硕士论文
[1]基于UWB室内定位算法的研究与实现[D]. 仲江涛.深圳大学 2017
[2]植保机器人传动与控制系统的研究[D]. 张尉.济南大学 2017
[3]温室作业车辆行走控制技术与装备[D]. 管泽峰.江苏大学 2017
[4]一种超宽带频率干扰机信号源的设计与实现[D]. 邓杰.电子科技大学 2016
[5]设施农业机械的自动导航控制系统研究[D]. 姚燚.江苏大学 2016
[6]温室自主移动机器人平台研究[D]. 贾士伟.西华大学 2015
[7]基于UWB的室内定位与跟踪算法研究[D]. 董家志.电子科技大学 2015
[8]基于ZigBee技术的室内定位系统研究[D]. 饶志训.湖北工业大学 2014
[9]无人驾驶车GPS自主导航系统设计与实现[D]. 郭俊杰.长安大学 2014
[10]农用车辆自动导航控制系统研究[D]. 连世江.西北农林科技大学 2009
本文编号：3715170
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 自动导航控制在国内外研究现状
1.2.1 GPS导航
1.2.2 激光导航
1.2.3 视觉导航
1.2.4 超宽带导航
1.2.5 电磁导航
1.2.6 惯性导航
1.2.7 多传感器融合
1.3 各导航方式优缺点对比
1.4 本文的技术路线及主要研究内容
1.4.1 技术路线
1.4.2 研究内容
2 移动作业平台总体方案设计
2.1 移动作业平台技术指标
2.2 移动作业平台系统结构设计
2.3 移动作业平台硬件设计与实现
2.3.1 驱动方式选择
2.3.2 移动作业平台轮系结构布局设计
2.3.3 传动系统结构
2.3.4 电机选型
2.3.5 移动作业平台转向系统设计
2.4 本章小结
3 移动作业平台位置与姿态获取
3.1 超宽带定位技术及理论概述
3.2 超宽带定位方法分类
3.2.1 非距离测量定位方法
3.2.2 基于测距的定位方法
3.2.3 超宽带多基站融合定位算法
3.2.4 定位系统误差来源分析
3.3 静态定位试验
3.3.1 静态测距试验
3.3.2 静态定位精度测试
3.4 姿态信息获取
3.5 本章小结
4 移动作业平台路径追踪方法研究
4.1 路径追踪方法概述
4.2 导航控制原理
4.3 运动偏差模型分析
4.4 纯追踪算法
4.4.1 纯追踪算法介绍
4.4.2 前视距离的确定
4.5 Matlab仿真
4.5.1 直线路径仿真试验
4.5.2 矩形路径仿真试验
4.6 本章小结
5 实车试验及结果分析
5.1 速度测试试验
5.2 路径追踪试验
5.2.1 直线行驶试验
5.2.2 矩形路径行驶试验
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 不足与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于视觉与惯性的农机组合导航的方法研究[J]. 马志艳,欧阳方熙,杨光友,余昌舜. 农机化研究. 2019(06)
[2]农田作业视觉导航系统研究[J]. 陈兵旗. 科技导报. 2018(11)
[3]轮式AGV沿葡萄园垄道行驶避障导航算法与模拟试验[J]. 谢永良,尹建军,余承超,贺坤,胡旭东,李仁旺. 农业机械学报. 2018(07)
[4]基于RSSI测距的室内目标定位方法[J]. 石琴琴,徐强,张建平,王冬雨. 电子测量与仪器学报. 2018(02)
[5]四轮独立驱动电动汽车电子差速控制研究[J]. 毕胜强,杨雪茹. 科技通报. 2017(12)
[6]植物工厂中移动平台导引系统的路径校正控制方法研究[J]. 高振铭,徐丽明,李超,邢洁洁,刘文,史丽娜,卜云龙. 农机化研究. 2017(12)
[7]基于GPS/INS自主耕作拖拉机导航修正研究[J]. 赵书尚,李会彬,刘斌. 农机化研究. 2018(05)
[8]基于RSSI测距室内定位改进质心算法[J]. 胡斌斌,倪晓军. 计算机技术与发展. 2017(09)
[9]基于GIS和SLAM的机器人大范围环境自主导航[J]. 孙曼晖,杨绍武,易晓东,刘衡竹. 仪器仪表学报. 2017(03)
[10]超宽带与惯性导航组合的室内导航定位[J]. 刘韬,徐爱功,隋心. 测绘科学. 2016(12)
硕士论文
[1]基于UWB室内定位算法的研究与实现[D]. 仲江涛.深圳大学 2017
[2]植保机器人传动与控制系统的研究[D]. 张尉.济南大学 2017
[3]温室作业车辆行走控制技术与装备[D]. 管泽峰.江苏大学 2017
[4]一种超宽带频率干扰机信号源的设计与实现[D]. 邓杰.电子科技大学 2016
[5]设施农业机械的自动导航控制系统研究[D]. 姚燚.江苏大学 2016
[6]温室自主移动机器人平台研究[D]. 贾士伟.西华大学 2015
[7]基于UWB的室内定位与跟踪算法研究[D]. 董家志.电子科技大学 2015
[8]基于ZigBee技术的室内定位系统研究[D]. 饶志训.湖北工业大学 2014
[9]无人驾驶车GPS自主导航系统设计与实现[D]. 郭俊杰.长安大学 2014
[10]农用车辆自动导航控制系统研究[D]. 连世江.西北农林科技大学 2009
本文编号：3715170
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3715170.html
