插秧机无人驾驶控制系统的设计与研究
发布时间：2021-04-09 23:58
智能农业装备被中国制造2025计划列为发展领域之一,无人驾驶技术是智能农业装备研究的一个热点问题。插秧机的无人驾驶技术能够提高作业效率、有效避免漏作业和重作业、可以减轻作业者的劳动强度,但是工况相对复杂、成本及精度要求高等因素制约了其大范围的应用。为解决插秧机精度要求高及智能化程度低等问题,本文对插秧机进行自动化改装,并对无人驾驶技术的全局覆盖路径规划和路径跟踪控制算法进行研究。主要研究内容如下:（1）搭建无人驾驶插秧机硬件平台。针对传统插秧机智能化程度低的问题,以井关PZ60型插秧机为试验平台,通过安装电动方向盘、GPS接收机、转角传感器等,对插秧机进行自动化改装。（2）对目标地块进行静态全局覆盖路径规划。以有效作业路径占比最大为优化目标,提出了一种路径规划方法。首先通过GPS仪器测量目标地块的边界坐标,经高斯投影将地块边界坐标转化为平面坐标;其次确定插秧机的转弯形式和作业方向,对地块进行内部区域的划分,并完成直线段和转弯段的路径规划;最后将预定义路径生成便于插秧机识别的控制序列,并将控制序列导入到上位机软件中,从而完成了路径规划的系统实现。（3）针对插秧机无人驾驶的路径跟踪问题,提...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
山东农业大学硕士专业学位论文13如图2.2所示，本文采用组合定位系统实现对无人驾驶插秧机的精确定位，组合定位系统由RTK-GPS/北斗卫星导航系统和惯性导航系统组成，动态定位精度可达5mm，满足插秧机无人驾驶的精度要求。图2.2组合导航系统示意图Figure2.2Integratednavigationsystemdiagram2.2GPS接收机的选型与安装2.2.1GPS接收机的选型本课题选用上海华测公司的I70接收机作为流动站，T5F-RT6接收机作为基准站，实现对插秧机的实时差分定位，流动站和基准站的实物图如图2.3和图2.4所示。图2.3流动站图2.4基准站Figure2.3MobilestationFigure2.4Datumstation华测I70型接收机是一款集成了OLED显示屏和收发电台的高性能RTK接收机。该接收机有7种工作模式可供选择，采用触摸式面板，操作简单方便，双电池智能供电，电池续航时间久，在进行作业时可以大幅度提高效率。具体工作参数如下：（1）外壳为AZ91D镁合金材质，防水防尘等级IP68级，可以起到有效的保护；（2）尺寸13.5cm×10.6cm，体积孝重量轻，方便携带与拆装；（3）LINUX操作系统，触摸式面板，初始化时间5s，操作简单，可靠性高；（4）定位精度高，满足无人驾驶插秧机的作业要求；（5）功耗3.2W，双电池智能切换，可外接直流电，RTK模式下可工作12小时。移动通信网络RTK-GPS北斗基站模块RTK差分信号GPS插秧机北斗接收天线移动单元
山东农业大学硕士专业学位论文13如图2.2所示，本文采用组合定位系统实现对无人驾驶插秧机的精确定位，组合定位系统由RTK-GPS/北斗卫星导航系统和惯性导航系统组成，动态定位精度可达5mm，满足插秧机无人驾驶的精度要求。图2.2组合导航系统示意图Figure2.2Integratednavigationsystemdiagram2.2GPS接收机的选型与安装2.2.1GPS接收机的选型本课题选用上海华测公司的I70接收机作为流动站，T5F-RT6接收机作为基准站，实现对插秧机的实时差分定位，流动站和基准站的实物图如图2.3和图2.4所示。图2.3流动站图2.4基准站Figure2.3MobilestationFigure2.4Datumstation华测I70型接收机是一款集成了OLED显示屏和收发电台的高性能RTK接收机。该接收机有7种工作模式可供选择，采用触摸式面板，操作简单方便，双电池智能供电，电池续航时间久，在进行作业时可以大幅度提高效率。具体工作参数如下：（1）外壳为AZ91D镁合金材质，防水防尘等级IP68级，可以起到有效的保护；（2）尺寸13.5cm×10.6cm，体积孝重量轻，方便携带与拆装；（3）LINUX操作系统，触摸式面板，初始化时间5s，操作简单，可靠性高；（4）定位精度高，满足无人驾驶插秧机的作业要求；（5）功耗3.2W，双电池智能切换，可外接直流电，RTK模式下可工作12小时。移动通信网络RTK-GPS北斗基站模块RTK差分信号GPS插秧机北斗接收天线移动单元
【参考文献】：
期刊论文
[1]农业装备智能控制技术研究现状与发展趋势分析[J]. 刘成良,林洪振,李彦明,贡亮,苗中华. 农业机械学报. 2020(01)
[2]丘陵山地拖拉机车身调平双闭环模糊PID控制方法[J]. 齐文超,李彦明,张锦辉,覃程锦,刘成良,殷月朋. 农业机械学报. 2019(10)
[3]基于自适应模糊PID控制的农用作业机械轨迹跟踪系统研究[J]. 严国军,贲能军,杨彦,顾建华,祁淼. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(04)
[4]水稻插秧机自动作业系统设计与试验[J]. 何杰,朱金光,张智刚,罗锡文,高阳,胡炼. 农业机械学报. 2019(03)
[5]扰动下农用运输车辆路径跟踪控制器设计与试验[J]. 刘正铎,张万枝,吕钊钦,郑文秀,穆桂脂,程向勋. 农业机械学报. 2018(12)
[6]基于模糊PID控制的棉花采摘性能试验台测控系统研制[J]. 王由之,张宏文,王磊,李光耀,张勇,刘秀梅. 农业工程学报. 2018(23)
[7]插秧机导航路径跟踪改进纯追踪算法[J]. 李革,王宇,郭刘粉,童俊华,何勇. 农业机械学报. 2018(05)
[8]自动导航插秧机路径跟踪系统稳定性模糊控制优化方法[J]. 唐小涛,陶建峰,李志腾,李彦明,刘成良. 农业机械学报. 2018(01)
[9]雷沃ZP9500高地隙喷雾机的GNSS自动导航作业系统设计[J]. 刘兆朋,张智刚,罗锡文,王辉,黄培奎,张健. 农业工程学报. 2018(01)
[10]综合不停电作业法在配网检修中的应用[J]. 陶杰. 通讯世界. 2017(19)
博士论文
[1]农机导航多模变结构智能控制方法研究[D]. 伟利国.中国农业机械化科学研究院 2015
硕士论文
[1]自主行走高速水稻插秧机自动转向控制系统研究[D]. 朱广月.安徽农业大学 2018
[2]基于北斗/GPS双模差分定位的播种机作业状态监测系统[D]. 吴宝山.东北农业大学 2018
[3]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
[4]基于RTK的农机精准定位系统的研究[D]. 潘冉冉.浙江大学 2017
[5]拖拉机播种作业自动转向控制系统的设计与研究[D]. 尤文宽.石河子大学 2014
[6]高动态GPS信号捕获研究及FPGA设计[D]. 周喜明.西安科技大学 2011
[7]面向GPS导航拖拉机的最优全局覆盖路径规划研究[D]. 刘向锋.辽宁工程技术大学 2011
[8]智能割草机器人路径识别、跟踪与障碍探测技术的研究[D]. 李凌翔.南京理工大学 2005
本文编号：3128546
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
山东农业大学硕士专业学位论文13如图2.2所示，本文采用组合定位系统实现对无人驾驶插秧机的精确定位，组合定位系统由RTK-GPS/北斗卫星导航系统和惯性导航系统组成，动态定位精度可达5mm，满足插秧机无人驾驶的精度要求。图2.2组合导航系统示意图Figure2.2Integratednavigationsystemdiagram2.2GPS接收机的选型与安装2.2.1GPS接收机的选型本课题选用上海华测公司的I70接收机作为流动站，T5F-RT6接收机作为基准站，实现对插秧机的实时差分定位，流动站和基准站的实物图如图2.3和图2.4所示。图2.3流动站图2.4基准站Figure2.3MobilestationFigure2.4Datumstation华测I70型接收机是一款集成了OLED显示屏和收发电台的高性能RTK接收机。该接收机有7种工作模式可供选择，采用触摸式面板，操作简单方便，双电池智能供电，电池续航时间久，在进行作业时可以大幅度提高效率。具体工作参数如下：（1）外壳为AZ91D镁合金材质，防水防尘等级IP68级，可以起到有效的保护；（2）尺寸13.5cm×10.6cm，体积孝重量轻，方便携带与拆装；（3）LINUX操作系统，触摸式面板，初始化时间5s，操作简单，可靠性高；（4）定位精度高，满足无人驾驶插秧机的作业要求；（5）功耗3.2W，双电池智能切换，可外接直流电，RTK模式下可工作12小时。移动通信网络RTK-GPS北斗基站模块RTK差分信号GPS插秧机北斗接收天线移动单元
山东农业大学硕士专业学位论文13如图2.2所示，本文采用组合定位系统实现对无人驾驶插秧机的精确定位，组合定位系统由RTK-GPS/北斗卫星导航系统和惯性导航系统组成，动态定位精度可达5mm，满足插秧机无人驾驶的精度要求。图2.2组合导航系统示意图Figure2.2Integratednavigationsystemdiagram2.2GPS接收机的选型与安装2.2.1GPS接收机的选型本课题选用上海华测公司的I70接收机作为流动站，T5F-RT6接收机作为基准站，实现对插秧机的实时差分定位，流动站和基准站的实物图如图2.3和图2.4所示。图2.3流动站图2.4基准站Figure2.3MobilestationFigure2.4Datumstation华测I70型接收机是一款集成了OLED显示屏和收发电台的高性能RTK接收机。该接收机有7种工作模式可供选择，采用触摸式面板，操作简单方便，双电池智能供电，电池续航时间久，在进行作业时可以大幅度提高效率。具体工作参数如下：（1）外壳为AZ91D镁合金材质，防水防尘等级IP68级，可以起到有效的保护；（2）尺寸13.5cm×10.6cm，体积孝重量轻，方便携带与拆装；（3）LINUX操作系统，触摸式面板，初始化时间5s，操作简单，可靠性高；（4）定位精度高，满足无人驾驶插秧机的作业要求；（5）功耗3.2W，双电池智能切换，可外接直流电，RTK模式下可工作12小时。移动通信网络RTK-GPS北斗基站模块RTK差分信号GPS插秧机北斗接收天线移动单元
【参考文献】：
期刊论文
[1]农业装备智能控制技术研究现状与发展趋势分析[J]. 刘成良,林洪振,李彦明,贡亮,苗中华. 农业机械学报. 2020(01)
[2]丘陵山地拖拉机车身调平双闭环模糊PID控制方法[J]. 齐文超,李彦明,张锦辉,覃程锦,刘成良,殷月朋. 农业机械学报. 2019(10)
[3]基于自适应模糊PID控制的农用作业机械轨迹跟踪系统研究[J]. 严国军,贲能军,杨彦,顾建华,祁淼. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(04)
[4]水稻插秧机自动作业系统设计与试验[J]. 何杰,朱金光,张智刚,罗锡文,高阳,胡炼. 农业机械学报. 2019(03)
[5]扰动下农用运输车辆路径跟踪控制器设计与试验[J]. 刘正铎,张万枝,吕钊钦,郑文秀,穆桂脂,程向勋. 农业机械学报. 2018(12)
[6]基于模糊PID控制的棉花采摘性能试验台测控系统研制[J]. 王由之,张宏文,王磊,李光耀,张勇,刘秀梅. 农业工程学报. 2018(23)
[7]插秧机导航路径跟踪改进纯追踪算法[J]. 李革,王宇,郭刘粉,童俊华,何勇. 农业机械学报. 2018(05)
[8]自动导航插秧机路径跟踪系统稳定性模糊控制优化方法[J]. 唐小涛,陶建峰,李志腾,李彦明,刘成良. 农业机械学报. 2018(01)
[9]雷沃ZP9500高地隙喷雾机的GNSS自动导航作业系统设计[J]. 刘兆朋,张智刚,罗锡文,王辉,黄培奎,张健. 农业工程学报. 2018(01)
[10]综合不停电作业法在配网检修中的应用[J]. 陶杰. 通讯世界. 2017(19)
博士论文
[1]农机导航多模变结构智能控制方法研究[D]. 伟利国.中国农业机械化科学研究院 2015
硕士论文
[1]自主行走高速水稻插秧机自动转向控制系统研究[D]. 朱广月.安徽农业大学 2018
[2]基于北斗/GPS双模差分定位的播种机作业状态监测系统[D]. 吴宝山.东北农业大学 2018
[3]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
[4]基于RTK的农机精准定位系统的研究[D]. 潘冉冉.浙江大学 2017
[5]拖拉机播种作业自动转向控制系统的设计与研究[D]. 尤文宽.石河子大学 2014
[6]高动态GPS信号捕获研究及FPGA设计[D]. 周喜明.西安科技大学 2011
[7]面向GPS导航拖拉机的最优全局覆盖路径规划研究[D]. 刘向锋.辽宁工程技术大学 2011
[8]智能割草机器人路径识别、跟踪与障碍探测技术的研究[D]. 李凌翔.南京理工大学 2005
本文编号：3128546
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