视觉导航拖拉机自动转向控制系统研究

拖拉机的转向控制系统是实现自动驾驶的重要组成部分。为此,以铁牛654拖拉机为研究对象,进行了自动转向控制系统的研究,提出了基于简化的运动学模型模糊控制方法。将利用视觉传感器得到的方位偏差和侧向偏差作为控制器的输入,控制器可以根据输入实时输出相应的前轮转角。仿真和试验表明,该控制器有比较好的跟随性和响应性,可以较好地适应低速时拖拉机行驶的要求,为深入开展拖拉机的自动驾驶研究提供了有益尝试。     

东方红拖拉机自动转向控制系统设计

以东方红X804型拖拉机为平台,改造原拖拉机的油路,使用电控比例液压阀,并设计电控单元,组成了自动转向控制系统.简述了油路的改造与电控比例液压阀安装,电控单元的设计,包括单片机(C8051F040)、角度传感器(KMA199)以及CAN总线网络,实现了SD卡存储系统,实时存储试验过程中的数据.试验结果表明:信号跟踪的最大误差1.1°、平均误差0.5°、平均延时为0.2s.自动转向控制系统具有良好的响应特性,满足转向系统的性能要求.     

以角速度为转向动作反馈的拖拉机自动导航控制系统

针对传统农机导航控制系统中转向角度传感器安装麻烦、可靠性较低的缺点,采用角速度计作为拖拉机转向动作的反馈传感器,结合拖拉机加装的基于CAN总线结构的导航控制装置,设计了串级PID自动导航控制系统,内环PID控制器用于转向控制,外环PID控制器用于路径跟踪控制。由于角速度计噪声误差较大,为避免对角速度的积分运算引起误差持续累积增大,角速度计的测量数据仅直接用作内环PID控制器的反馈;外环PID控制器的控制量也设计为角速度值。因此,在以转向角为控制量的比例控制算法基础上,本文又推导、设计了以角速度为控制量的外环PID控制算法。路面实验结果表明,本文设计的以角速度为转向动作反馈的拖拉机自动导航控制系统,直线路径的稳态跟踪误差平均值约为4.1cm,误差绝对值最大为12.9cm,验证了角速度计在农机导航控制系统中应用的可行性及所提控制方法的正确性。     

拖拉机GPS卫星导航自动驾驶技术在昌吉市的应用

介绍了昌吉市引进GPS卫星自动导航系统的使用情况,分析了使用注意事项及存在的问题,并提出了解决办法。     

拖拉机自动导航转向系统的设计及仿真

依照拖拉机自动导航转向系统的要求,设计了一种自动转向系统的改造方案,通过加装三位四通电磁换向阀和比例调速阀的旁路节流调速回路,对转向轮的转向和转向速度进行了控制;然后,结合拖拉机结构对其油路改造进行了设计;最后,利用 AMESim 对系统进行了建模仿真,分析了其动态性能。结果表明,此方案具有效率高、动态响应性能好、精度高及油路改造简单方便等特点。     

基于东风1204拖拉机自动导航转向控制系统设计

以东风1204拖拉机为原型,通过分析拖拉机自动导航与车道偏离预警系统(LDWS)的异同,以LDWS转向控制模型为基础,推导出拖拉机动力学模型。通过分析液压转向机构工作原理,制定了液压自动转向机构的改装方案,并利用Sim Hydraulics工具箱搭建了液压自动转向系统模型,且基于此转向模型设计了自动导航拖拉机液压转向系统模糊控制器,在Mat Lab/Simulink中进行仿真试验。结果表明:所设计的转向系统模糊控制器具有良好的转向跟踪精度,其最大跟踪误差小于1°,控制效果良好。     

拖拉机自动导航驾驶技术在新疆生产建设兵团的应用——以第五师81团为例

本文以新疆生产建设兵团第五师81团为例,介绍了拖拉机自动导航驾驶系统的定义、组成、工作原理,阐述了该技术在81团推广应用情况、主要经验及启示与建议。通过使用该项技术,提高了农业生产的作业质量,减少成本,节约资源,对81团精准农业高新技术应用推广具有重要意义。     

接触式拖拉机导航控制系统

为提高接触式拖拉机导航系统性能和导航精度,针对玉米秸秆行间作业,设计了双层控制器接触式导航控制系统.在分析接触式导航传感器检测信号的基础上,以触杆转角为输入、前轮目标转角为输出设计了模糊控制器作为导航控制的上层控制.下层控制针对电液系统的非线性,采用带非线性补偿的PID控制器实现对拖拉机前轮转向角的控制.该导航控制方法在Matlab/Simulink平台上进行了仿真,导航控制系统在秸秆行间进行了试验验证.仿真和田间试验结果表明,导航控制算法的响应快、稳定性好.当行驶速度不超过1 m/s时,拖拉机导航精度在50 mm以内,平均误差15 mm,能满足玉米秸秆行间作业要求.     

拖拉机自动导航技术的研究

自动导航系统是无人驾驶的情况下使车辆按照系统预设的线路进行行走,还可以通过远程控制系统实现对车辆移动位置及周围环境进行实时监控,对车辆在预设路线发生偏移时进行矫正.目前,ANS系统已经被广泛应用于汽车驾驶,随着农业生产智能化的发展,开始逐步将ANS系统应用到农业机械田间驾驶,替代农户进入环境较差的田间进行农事操作,减轻...     

基于神经网络的拖拉机自动导航系统

针对数学模型复杂的拖拉机转向控制问题,使用基于神经网络的控制方法,以福田欧豹4040型拖拉机为研究对象,进行农用车辆导航控制研究。以车辆航向偏差和航向偏差的变化率为输入变量,以前轮转角的变化量为输出变量,设计车辆转向控制神经网络控制器,对拖拉机进行转向控制。仿真表明,该方法可以对拖拉机的转向进行有效控制。实验结果表明,拖拉机在50m的行驶距离内,最大横向偏差为0.18m。     

基于DGPS与双闭环控制的拖拉机自动导航系统

以东方红X-804型拖拉机为平台,设计了一种基于RTK-DGPS定位和双闭环转向控制相结合的自动导航系统,研究提高农业机械导航控制精度的方法。阐述了导航系统整体设计方案,以RTK-DGPS和AHRS500GA分别提供位置信息和辅助修正信息实现准确定位,以电控液压转向系统实现转向控制。分析了整体控制的策略,建立了路径跟踪的传递函数模型,阐述了双闭环转向控制算法的建立过程,以及控制器的硬件实现。试验结果表明:GPS定位数据经过校正后,平均偏差降低至0.031 m;双闭环控制算法提高了自动转向系统性能,稳态时方波信号以及正弦波信号的跟踪误差平均值为0.40°;在拖拉机田间作业跟踪过程中,路径跟踪误差平均值不超过0.019 m,转向轮偏角跟踪误差平均值为0.43°,标准差不超过0.041 m。     

基于CAN总线的拖拉机导航控制系统设计与试验

为提高农业机械导航控制的准确性,在东方红-X804型拖拉机平台上设计了一种基于CAN总线的导航控制系统,该系统包括导航控制器、GPS定位系统、转向系统以及CAN通信模块。上位机节点采用嵌入式ARM处理器AT91SAM9261,以双闭环PID控制算法实现转向控制,并基于收发控制芯片SN65HVD1050D设计了CAN接口电路。功能节点分别实现转向控制、油门开度控制、制动控制、角速度测量以及机具升降控制。根据CAN2.0总线协议制定了主动节点和从动节点的数据传输通信协议。进行了CAN通信试验以及田间作业试验。结果表明,CAN总线系统能保证信号及命令传输,东方红拖拉机能按照规划路径进行行驶、转向、变速等操作。其中,转向系统的方波信号角度跟踪稳态时平均误差0.41°,跟踪时间为1.32s;拖拉机田间试验过程中,直线行驶的横向跟踪误差平均值为0.021m,地头转向的横向跟踪误差平均值为0.016m。     

拖拉机导航系统中转向操纵控制精度的试验研究

转向操纵控制系统执行效果的优劣决定了导航车辆工作的准确性和稳定性。为此,以试验的方法对现有导航系统中转向操纵控制平台进行硬件测试、角度传感器标定、步进电机测试和角度传感器精度测试试验,提出从硬件上提高精度的方法。同时,根据转向操纵控制器中执行机构步进电机存在的小角度难以响应的问题,进行了控制电路设计和仿真,实现了对小角度信号的快速响应,为提高导航操纵控制器精度提供了思路。     

基于模糊补偿的离散全局滑模控制自动导航系统研究

阐述了一种基于模糊补偿的离散全局滑模导航控制方法。为了提高农用车辆自动导航的精度和稳定性,引入滑模变结构控制方法,并对其进行了改进。为了降低系统的抖振,采用模糊规则,对补偿控制量进行有效的估计,以消除不确定项的影响。仿真实验表明:该方法优于传统的离散的滑模控制,在理论上是可行的。     

拖拉机自动导航摩擦轮式转向驱动系统设计与试验

针对农机导航系统中使用传统拖拉机前轮转向驱动子系统机构复杂、装卸不便等问题,设计了一种摩擦轮式转向驱动系统。摩擦轮式转向驱动系统主要由驱动装置和相匹配的自适应模糊转向控制器组成。驱动装置采用平行四连杆机构以实现工作模式的快速切换,使用夹持固定方式实现便捷装卸。搭建了试验台架以获取摩擦轮驱动装置的滑移特性数据。同时设计适用于该驱动装置的自适应模糊转向控制器,基于液压系统离散传递函数和滑移特性数据建立了驱动系统递推仿真模型,采用该仿真模型构建遗传算法参数优化器对控制器参数进行在线优化。进行了仿真模型验证试验、遗传算法参数优化器性能对比试验和驱动系统性能试验,结果表明:仿真模型与实际系统基本一致;经过遗传算法参数优化后控制器阶跃响应上升时间减少15%,稳态误差达到3%标准所需调节时间减少29%,消除了振荡现象;所设计驱动系统的20°阶跃响应平均绝对稳态误差为0.197°,平均上升时间为2.0 s,稳态误差达到3%标准的平均调节时间为2.4 s,拖拉机前轮控制效果良好。应用试验表明驱动系统能基本满足拖拉机配套2BFQ-6型油菜精量联合直播机机组自动导航作业要求。     

拖拉机自动驾驶监控系统软件设计

随着农业装备机械化、自动化水平的提高,推广和应用拖拉机自动驾驶技术,对提高大田耕作精度与效率,降低劳动强度具有重要意义。为此,基于Win CE嵌入式智能终端、多线程技术及CAN总线技术,在研究拖拉机自动驾驶工作原理的基础之上,设计了拖拉机自动驾驶监控软件系统,采用AB直线路径规划方法,能实时接收、显示和保存导航信息和控制拖拉机运行状态。试验测试结果表明:该系统运行稳定、通信可靠、系统实时性高,系统路径规划方法设计合理,接行相对测量误差的绝对平均值为9.7cm。