自动驾驶农机转向控制研究
发布时间：2023-04-11 05:41
随着工业化,城镇化和农业现代化的迅速发展,农村劳动力结构和劳动观念发生了深刻的变化,农民对农机作业的需求越来越迫切,对农机的依赖也越来越明显,农机智能化发展的趋势势不可挡。近年来差分GPS技术,电控液压技术,角度传感器,陀螺仪等技术开始逐渐应用到农机的自动转向中,使农机自主转向更加快速,精准,可靠。同时随着嵌入式技术,智能控制技术的快速发展,农业工程领域必然会迎来新的革命。拥有自动驾驶系统的农机的研制则成为必然趋势。具有自动驾驶系统的农机可以大大提高农机在农田间的作业效率和作业质量,并且可以减少劳动成本。论文围绕智能农机的液压转向控制系统开展研究,实现农机自动驾驶功能,主要内容有:第一部分分析农业在国民经济中的重要地位和作用,研究我国精准农业发展现状,指出我国在精准农业领域和国外有较大差距,发展精准农业的尤其是研制智能农机系统的重要意义。第二部分深入分析了农机自动驾驶原理,对农机车辆转向过程进行了数学建模,简化了农机车辆的运动学模型,在以上理论基础上,在电动四轮车上搭建了能模拟真实农机转向的自动驾驶平台车,着重从GNSS导航定位系统,双天线航向测量,陀螺仪角度传感器等方面系统分析了本文...
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题来源
1.2 课题研究背景
1.2.1 农业现代化对中国发展的影响
1.2.2 国家有关推动农业机械化的政策
1.2.3 全球导航卫星系统(GNSS)的快速发展
1.2.4 RTK导航技术
1.2.5 多传感器数据融合
1.2.6 路径规划技术
1.2.7 智能控制技术
1.2.8 RTK-GNSS卫星导航系统在精准农业上的应用
1.3 国外研究状况
1.4 国内研究状况
1.5 研究路线
1.6 本章小结
第二章 农机车辆自动转向控制原理研究
2.1 农机车辆自动转向控制原理
2.1.1 农机车辆转向问题分析
2.1.2 农机转向过程建模
2.1.3 农机转向简化车辆模型
2.2 农机转向控制方案研究
2.2.1 转向执行机构分析
2.2.2 总体转向控制方案
2.3 农机转向控制信号采集系统
2.3.1 GNSS定位系统原理研究
2.3.2 双天线测姿系统
2.3.3 陀螺仪测量前轮转角
2.4 本章小结
第三章 自动驾驶转向控制算法研究
3.1 纯跟踪模型分析
3.1.1 纯跟踪算法原理
3.1.2 纯跟踪算法分析软件设计
3.1.3 影响纯跟踪控制效果因素分析
3.2 模糊自调节纯跟踪算法
3.2.1 模糊控制概述
3.2.2 前视距离模糊控制改进
3.2.3 模糊纯跟踪仿真研究
3.3 自调节因子纯跟踪
3.3.1 自调节纯跟踪控制方法
3.3.2 自调节控制仿真研究
3.4 预测控制算法
3.4.1 预测控制概述
3.4.2 农机车辆预测模型
3.4.3 预测模型求解
3.4.4 仿真验证
3.5 曲线自调节PID航向跟踪算法
3.5.1 曲线跟踪问题分析
3.5.2 农机车辆转向二自由度动力学模型
3.5.3 航向预估算法原理
3.5.4 仿真研究
3.6 本章小结
第四章 农机转向控制系统软件设计
4.1 软件总体架构
4.2 主要类模块设计
4.2.1 数据通讯模块
4.2.2 NMEA数据解析模块
4.2.3 路径相关模块
4.2.4 控制决策模块
4.2.5 控制对象模块
4.3 窗体设计
4.4 本章小结
第五章 农机自动转向试验
5.1 系统实验平台组成
5.2 路径跟踪衡量方法
5.3 路径跟踪实验
5.3.1 纯跟踪试验
5.3.2 模糊纯跟踪试验
5.3.3 自调节纯跟踪试验
5.3.4 预测模型试验
5.3.5 曲线航向跟踪试验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录
攻读硕士期间发表的论文
致谢
本文编号：3789417
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题来源
1.2 课题研究背景
1.2.1 农业现代化对中国发展的影响
1.2.2 国家有关推动农业机械化的政策
1.2.3 全球导航卫星系统(GNSS)的快速发展
1.2.4 RTK导航技术
1.2.5 多传感器数据融合
1.2.6 路径规划技术
1.2.7 智能控制技术
1.2.8 RTK-GNSS卫星导航系统在精准农业上的应用
1.3 国外研究状况
1.4 国内研究状况
1.5 研究路线
1.6 本章小结
第二章 农机车辆自动转向控制原理研究
2.1 农机车辆自动转向控制原理
2.1.1 农机车辆转向问题分析
2.1.2 农机转向过程建模
2.1.3 农机转向简化车辆模型
2.2 农机转向控制方案研究
2.2.1 转向执行机构分析
2.2.2 总体转向控制方案
2.3 农机转向控制信号采集系统
2.3.1 GNSS定位系统原理研究
2.3.2 双天线测姿系统
2.3.3 陀螺仪测量前轮转角
2.4 本章小结
第三章 自动驾驶转向控制算法研究
3.1 纯跟踪模型分析
3.1.1 纯跟踪算法原理
3.1.2 纯跟踪算法分析软件设计
3.1.3 影响纯跟踪控制效果因素分析
3.2 模糊自调节纯跟踪算法
3.2.1 模糊控制概述
3.2.2 前视距离模糊控制改进
3.2.3 模糊纯跟踪仿真研究
3.3 自调节因子纯跟踪
3.3.1 自调节纯跟踪控制方法
3.3.2 自调节控制仿真研究
3.4 预测控制算法
3.4.1 预测控制概述
3.4.2 农机车辆预测模型
3.4.3 预测模型求解
3.4.4 仿真验证
3.5 曲线自调节PID航向跟踪算法
3.5.1 曲线跟踪问题分析
3.5.2 农机车辆转向二自由度动力学模型
3.5.3 航向预估算法原理
3.5.4 仿真研究
3.6 本章小结
第四章 农机转向控制系统软件设计
4.1 软件总体架构
4.2 主要类模块设计
4.2.1 数据通讯模块
4.2.2 NMEA数据解析模块
4.2.3 路径相关模块
4.2.4 控制决策模块
4.2.5 控制对象模块
4.3 窗体设计
4.4 本章小结
第五章 农机自动转向试验
5.1 系统实验平台组成
5.2 路径跟踪衡量方法
5.3 路径跟踪实验
5.3.1 纯跟踪试验
5.3.2 模糊纯跟踪试验
5.3.3 自调节纯跟踪试验
5.3.4 预测模型试验
5.3.5 曲线航向跟踪试验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录
攻读硕士期间发表的论文
致谢
本文编号：3789417
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