【摘要】：拖拉機自動導航技術是精細農業(yè)發(fā)展的關鍵技術之一。拖拉機自動轉向技術作為自動導航技術的重要組成部分,與作業(yè)品質息息相關。本課題以搭載北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、智能終端及導航控制器的東風1004拖拉機為測試平臺,開發(fā)了基于CAN總線的拖拉機自動導航系統(tǒng)轉向控制器,并借此平臺,進行轉向控制策略設計及驗證,主要以PID控制算法為基礎,研究其改進控制算法,包括分數(shù)階及智能PID控制算法,并通過仿真實驗選取綜合性能最佳控制算法,在進行轉向系統(tǒng)硬件設計后,完成拖拉機自動導航系統(tǒng)的田間測試。本文的研究工作主要有以下幾個部分:1.通過介紹國內外農業(yè)車輛自動導航系統(tǒng)研究現(xiàn)狀、CAN總線在農業(yè)機械上的應用現(xiàn)狀以及自動轉向控制策略的研究現(xiàn)狀,制定本課題研究的目標及技術路線。2.在對拖拉機自動導航系統(tǒng)組成及原理,尤其是自動轉向系統(tǒng)功能分析的基礎上,搭建了拖拉機動力學模型,并據(jù)拖拉機液壓轉向系統(tǒng)自動轉向改裝方案,建立了基于MATLAB/Sim Hydraulics仿真模型;通過理論分析,建立了基于傳遞函數(shù)的自動轉向模型,并進行傳遞函數(shù)模型的優(yōu)化。3.以自動轉向PID算法為基礎,對其技術改進算法進行研究,包括分數(shù)階PID及智能PID算法,并利用搭建的仿真模型,初步驗證自動轉向控制算法控制效果。4.搭建自動轉向控制策略的硬件驗證平臺,根據(jù)ISO 11783制定系統(tǒng)的通信協(xié)議;進行轉向控制系統(tǒng)的硬件設計及軟件設計。5.進行自動轉向系統(tǒng)的安裝與測試,完成轉向控制策略的驗證試驗,測試結果表明,拖拉機行駛速度在4 km/h左右時,直線跟蹤的橫向偏差最大為2.8 cm,自動轉向控制精度為2.5 cm,滿足實際作業(yè)要求。
[Abstract]:Tractor automatic navigation is one of the key technologies in the development of fine agriculture. As an important part of automatic navigation technology, tractor automatic steering technology is closely related to operation quality. Based on the test platform of Dongfeng 1004 tractor with Beidou satellite navigation system, intelligent terminal and navigation controller, the steering controller of tractor automatic navigation system based on CAN bus is developed. The steering control strategy is designed and verified. Based on the PID control algorithm, the improved control algorithm, including fractional order and intelligent PID control algorithm, is studied, and the optimal comprehensive performance control algorithm is selected through simulation experiments. After the hardware design of steering system, the field test of tractor automatic navigation system is completed. The research work of this paper mainly includes the following parts: 1. This paper introduces the research status of agricultural vehicle automatic navigation system at home and abroad, the application status of CAN bus in agricultural machinery and the research status of automatic steering control strategy, and formulates the research goal and technical route of this subject. 2. Based on the composition and principle of tractor automatic navigation system, especially the function analysis of automatic steering system, a tractor dynamic model is built, and according to the scheme of automatic steering modification of tractor hydraulic steering system, The simulation model based on MATLAB/Sim Hydraulics is established. Through theoretical analysis, an automatic steering model based on transfer function is established, and the transfer function model is optimized. Based on the automatic steering PID algorithm, the improved algorithm is studied, including fractional PID and intelligent PID algorithm, and the simulation model is built to verify the control effect of the automatic steering control algorithm. 4. The hardware verification platform of automatic steering control strategy is built, the communication protocol of the system is established according to ISO 11783, and the hardware and software design of the steering control system is carried out. The installation and test of automatic steering system were carried out, and the verification test of steering control strategy was completed. The test results showed that the maximum transverse deviation of straight line tracking was 2.8 cm, when the tractor speed was about 4 km/h. The precision of automatic steering control is 2. 5 cm,.
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S219

【參考文獻】

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本文編號：2322072