本文關鍵詞：基于速度自適應的拖拉機自動導航控制系統(tǒng)研究

  更多相關文章： 拖拉機自動導航系統(tǒng) 組合導航定位 液壓比例控制 滑�？刂� 速度自適應

【摘要】：拖拉機的自動導航控制系統(tǒng)是精準農(nóng)業(yè)技術的重要組成部分。近年來,隨著信息化和智能化技術的持續(xù)發(fā)展和廣泛應用,促進拖拉機自動導航控制技術得到不斷革新升級,并迅速成為精準農(nóng)業(yè)領域的研究熱點。由于自主核心技術缺乏、自主創(chuàng)新能力薄弱、產(chǎn)品化水平低、系統(tǒng)穩(wěn)定性與實用性低等問題,嚴重制約了我國拖拉機自動導航控制技術的發(fā)展。本文以全液壓轉向拖拉機為載體,以拖拉機自動導航控制系統(tǒng)為研究對象,將機電一體化技術、智能傳感技術與多種控制理論相結合,主要針對速度因素對導航系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,重點開展對拖拉機自動導航控制系統(tǒng)的組合導航定位系統(tǒng)、自動轉向控制系統(tǒng)和路徑跟蹤控制系統(tǒng)三個部分的研究。主要研究工作如下:(1)在查閱了大量文獻與調研了國內外產(chǎn)品應用的基礎上,對比分析了國內外研究中采用的關鍵技術和研究方法,分別闡述了目前拖拉機自動導航控制系統(tǒng)在定位系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、路徑跟蹤控制系統(tǒng)中存在的主要問題,由此確定了本文的研究內容和研究技術路線。(2)基于農(nóng)業(yè)領域導航定位精度不斷提高的要求,同時兼顧經(jīng)濟性與實用性原則,選擇成本相對較低的微機械慣性測量單元(MIMU)與全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)設備來構成組合導航定位系統(tǒng),解決了單一傳感器定位的局限性。由于實際田間環(huán)境復雜,為了保證導航定位的可靠性,采用拖拉機速度、位置、姿態(tài)角與姿態(tài)角速度等信息融合的模式,建立了基于航位推算原理(DR)的拖拉機運動學模型,并實現(xiàn)了對不平地面的坐標偏差修正;提出了一種基于GNSS/MIMU/DR的自適應擴展卡爾曼濾波融合算法;設計了用于系統(tǒng)定位精度分析的直線導軌實驗裝置,并對融合算法精度進行了田間試驗驗證。(3)針對目前自動轉向控制系統(tǒng)存在的問題,分析了常用拖拉機液壓轉向系統(tǒng)的結構特點和工作原理;設計了一套不影響拖拉機原有轉向系統(tǒng)操縱功能的自動轉向系統(tǒng)方案,研制了能夠運用于開心系統(tǒng)、閉心系統(tǒng)、負載壓力傳感系統(tǒng)的液壓轉向控制閥塊;建立了包括閥塊、液壓缸、轉向輪的轉向系統(tǒng)數(shù)學模型,通過數(shù)學模型分析了系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能;針對其特性設計了自動轉向控制器,并基于Matlab/Simulink模型進行了仿真驗證。(4)為了分析拖拉機路徑跟蹤控制的特點,建立了拖拉機兩輪動力學模型;針對拖拉機的點-位置路徑跟蹤和直線路徑實時跟蹤兩種工況,分別制定了不同的路徑跟蹤控制策略。基于純追蹤模型算法實現(xiàn)點-位置路徑跟蹤,并進行了仿真分析;重點研究了基于速度自適應的直線路徑跟蹤控制方法,通過仿真分析了速度因素對跟蹤控制的影響,提出了一種基于速度自適應的路徑跟蹤控制方法,并通過整合系統(tǒng)總體仿真模型,對跟蹤控制算法進行了仿真驗證。(5)為了驗證所設計的定位系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)和路徑跟蹤系統(tǒng),搭建了基于福田雷沃TG1254拖拉機的自動導航試驗平臺。針對點-位置路徑跟蹤和直線路徑實時跟蹤兩種工況,設計了路徑跟蹤試驗,并基于試驗平臺對總體自動導航控制系統(tǒng)進行了試驗驗證。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S219.03

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 尹純源;王卓;白曉平;楊亮;;基于模糊PID變阻尼方法的農(nóng)機自動轉向控制系統(tǒng)研究[J];中國農(nóng)機化學報;2016年11期

2 黎永鍵;趙祚喜;高俊文;吳曉鵬;;東方紅拖拉機電控液壓轉向系統(tǒng)設計及試驗研究[J];農(nóng)機化研究;2016年11期

3 劉進一;杜岳峰;張碩;朱忠祥;毛恩榮;陳雨;;基于GNSS/MIMU/DR的農(nóng)業(yè)機械組合導航定位方法[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2016年S1期

4 Jin-yi LIU;Jing-quan TAN;En-rong MAO;Zheng-he SONG;Zhong-xiang ZHU;;Proportional directional valve based automatic steering system for tractors[J];Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering;2016年05期

5 冀少軍;;基于煤礦環(huán)境監(jiān)測的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法研究[J];煤礦機械;2016年02期

6 劉軍;袁俊;蔡駿宇;陶昌嶺;王利明;程偉;;基于GPS/INS和線控轉向的農(nóng)業(yè)機械自動駕駛系統(tǒng)[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2016年01期

7 張京;陳度;王書茂;禹振軍;偉利國;賈全;;農(nóng)機INS/GNSS組合導航系統(tǒng)航向信息融合方法[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2015年S1期

8 趙，

本文編號：1273086