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随着信息化和机械化技术的普及,精准农业技术逐渐发展起来,无人驾驶拖拉机的自动导航系统是智能农机的重要组成部分,路径跟踪与转向控制技术作为拖拉机自动导航系统的关键技术之一,近年来已成为科研人员的研究热点。本文以HT-1804F型拖拉机为研究平台,对无人驾驶拖拉机的路径跟踪控制和转向控制进行了研究。首先,在查阅国内外拖拉机自动导航产品及相关文献的基础上,对比分析了无人驾驶拖拉机路径跟踪控制及转向控制所采用的关键技术和方法;阐述了目前技术和方法存在的问题和不足。其次,对无人驾驶拖拉机路径跟踪与转向控制系统的结构和原理进行研究,并根据拖拉机对路径跟踪控制的基本要求和车辆二自由度动力学模型,建立了基于预瞄的拖拉机-路径侧向动力学模型;并对定位坐标转换、轮胎模型进行了研究。再次,研究了拖拉机转向系统的结构特点及工作原理,在不影响拖拉机原有的全液压转向系统正常工作的前提下,采用三位四通比例换向阀等电磁阀设计了一套自动液压转向系统;然后建立了比例换向阀、转向油缸及转向轮转角之间的传递函数关系;同时根据比例换向阀及转向系统的特性,设计了一种基于PID的自动转向控制算法,并将阶跃信号和正弦信号作为输入,通过Matlab/Simulink软件进行仿真,验证了所设计的自动转向系统的可行性。从次,在分析拖拉机路径跟踪控制特点的基础上,根据基于预瞄的拖拉机-路径侧向动力学模型,采用鲁棒性较强的滑模控制方法分别设计了横向偏差滑模控制器和航向偏差滑模控制器,同时利用模糊控制方法自适应调节控制器中的趋近律参数;由横向偏差滑模控制器和航向偏差滑模控制器分别得到转向角δ1和δ2,二者结合得到转向角δ;并基于Matlab/Simulink和Carsim仿真软件建立联合仿真平台,对模糊趋近律的有无、半圆形转弯和梨形转弯作业路径进行了仿真,结果表明设计的基于模糊趋近律的滑模控制器能够稳定精准地跟踪各种作业路径。最后,在HT-1804F型拖拉机安装高精定位设备、角位移传感器、自动转向系统及控制设备等,搭建了实车试验平台;对各设备进行标定、调试后,根据田间作业情况设计了曲线路径跟踪和梨形作业路径跟踪试验工况。试验结果表明:设计的控制算法能够使拖拉机稳定地跟踪梨形作业路径,最大跟踪误差为0.23m,直线跟踪误差在0.076m以内,满足精准作业的精度要求。