基于FPGA的播种机自主导航控制系统设计

为了提高播种机自主导航控制系统的精度和导航机器视觉系统图像的处理速度,实现实时导航功能,降低数据接收和参数解算的时间延迟,将FPGA引入到了导航系统的设计上,有效提高了播种机的导航精度和效率。以播种机导航中心线的追踪为例,通过追踪误差的仿真模拟,验证了FPGA在导航系统中使用的可行性。模拟仿真结果表明:采用FPGA反馈系统可以明显提高导航系统导航中心线追踪的准确性,从而提高导航系统的精度。     

基于传感和信息采集的自主导航免耕播种机设计

为了提高免耕播种机的自动化程度,设计了一款新的具有自主导航和路径规划功能的免耕播种机。该播种机能够很好地估算出入射信号的个数和方向,克服了传统定位精度低的缺点,可以有效解决密集信号环境中多个辐射源的高分辨率、高精度测向定位问题。为了验证免耕播种机的性能,对使用DOA估计信号后的播种机进行了性能测试。测试发现:其播种误差要明显小于单纯使用最小二乘法和双曲线测量法,播种合格率最高达到了98.7%,变异系数最低为1.35%,播种的精确性和稳定性较高。通过对比传统播种机和本文设计播种机的播种时间,本文设计的播种机播种时间有所缩短,播种效率有了大幅度的提高,免耕播种性能好,可以在自动化播种作业中进行推广。     

基于大数据技术的播种机无线自动导航定位系统研究

为了提高播种机的定位导航效率及导航自动化水平,将大数据处理技术和无线传感网络技术引入到了导航系统的设计上,并通过定位算法对位置信息进行估计,实现了播种机的自动定位导航。模拟农田作业的环境,在700m×1000m的网格区域范围内布置了传感器节点,并利用仿真计算的方式对导航的精度进行了测试。测试结果表明:采用三边测量法,结合PID控制器可以有效提高定位精度,可对自动导航系统的设计提供较有价值的借鉴。     

农业机器人自主导航改进自适应滤波控制器研究

为提高导航精度与控制精度,对农业机器人的自主导航控制进行研究。结合Sage-Husa自适应滤波与强跟踪卡尔曼滤波两种算法优点,利用严格收敛判据,设计了改进的自适应卡尔曼滤波算法。新算法保证了系统的实时性和稳定性,且具有更好的滤波精度。利用变结构切换方法来阻止PID控制器积分饱和现象,有效解决了控制器过饱和问题。将改进的自适应滤波算法与变结构PID控制器相结合,可提高导航系统的稳定性和精度。对所提理论进行仿真与试验,结果表明该方法大幅度提高了滤波器抑制发散的能力和导航的控制精度。     

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.     

基于不同电机的拖拉机自动导航转向控制系统性能对比

为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0. 8 m/s时,两种实验条件下,步进电机导航系统的均方根误差分别为8. 81 cm和12. 09 cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4. 85 cm和10. 55 cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4. 54 cm和5. 53 cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。     

小麦免耕播种技术(续完)

二、对机具有要求机具性能能否适应小麦免耕播种的特殊要求 ,对机具能否正确操作 ,是该项新技术能否推广开来的关键。1.小麦免耕播种对配套动力的要求小麦免耕播种是在硬地带秸秆的情况下播种的 ,作业阻力大 ,播种机易缠堵 ,因此需要配套较大功率的拖拉机 ,目前与熟地播种机配套的 14 .7ｋＷ(2 0马力 )以下的小型拖拉机就难以适应免耕播种的要求。对应于小麦免耕播种 3种不同形式 ,以播幅 1.5ｍ为例 ,应选用不同功率的拖拉机。(1)带直立秸秆播种 ,需要配套 36 .8ｋＷ (5 0马力 )以上的拖拉机。(2 )秸秆粉碎后覆盖地面播种。由于根茬完整保留…     

驱动圆盘玉米垄作免耕播种机设计与试验

针对东北垄作区免耕播种玉米时存在机具堵塞严重、条带旋耕功耗大、垄上作业稳定性差等问题,设计了驱动圆盘玉米垄作免耕播种机,提出了驱动圆盘破茬、限深轮稳定装置为一体的破茬开沟稳定机构,对本装置的关键参数进行了设计.田间试验结果表明,驱动圆盘玉米垄作免耕播种机通过性能好,破茬能力强.机具破茬深度约为87 mm,种肥间距稳定在48 mm时能够满足播种要求,播种施肥开沟器在主动圆盘开出的沟槽中进行二次开沟,减少了土壤扰动和动力消耗.与条带旋耕毛米垄作免耕播种机相比,油耗降低8.5%,地表动土量减少约50%.     

2BG—2型玉米垄作免耕播种机

基于东北垄作区保护性耕作各类模式的需要,对免耕播种的工艺进行了分析,并提出了对免耕播种机的农业技术要求.设计了滚动圆盘式破茬犁刀、圆盘螺旋线形清茬器,该装置既能提高机具通过性又可保持垄形.采用双圆盘施肥开沟器实现侧深施肥,二个地轮行驶在垄沟中可确保播种机横向稳定.设计的2BG-2型玉米垄作免耕播种机,田间播种作业与检测结果表明该机达到了设计要求.     

2BFM-8型反转灭茬施肥播种机的设计与试验

为了适应对中大马力拖拉机配套农机具的需求,在分析研究现有旋耕施肥播种机与免耕播种机的基础上,设计研制出一种集灭茬、施肥、播种、镇压于一体的中幅联合播种机,并进行了作业试验。试验表明,该机具能充分发挥中大马力拖拉机的作业效率;机具灭茬效果好,植被覆盖率高达86%;机具施肥播种采用机械传动方式,播量均匀;价格低廉,经济效益明显,有利于大面积推广。     

农业机械视觉导航系统技术研究

机器视觉导航技术是农业机械装备中应用智能控制的重要研究方向.为此,分析了机器视觉信息处理的主流理论框架模型及其存在的不足,提出了一种改进了的机器视觉信息处理的农业机械导航视觉系统结构,并探讨了农业机械机器视觉导航系统的特点及其关键技术.农业机械机器视觉导航研究具有广阔的发展前景.     

植物工厂中移动平台导引系统的路径校正控制方法研究

在植物工厂的物料自动化运送中,自动导航系统非常重要。为此,针对移动平台在行驶过程中出现偏离误差较大的问题,采用磁感应传感器搭建导航系统,并对采样信号进行插值处理,并采用模糊控制方法。通过Simulink对信号采集过程进行仿真分析与优化,得到了较为合理的模糊控制算法,建立了一套路径校正的系统。利用STM32系列单片机搭建了控制系统,并进行了道路行驶试验。试验结果表明:该系统能够对行驶路径进行校正和追踪,模糊校正的直线行驶能力提高了20.13%,稳定性提高了17.24%,均值直线行驶偏差μ控制在5 mm以内,具有较高的精度和稳定性。     

电磁诱导式喷雾机器人导航系统

针对喷雾机器人的工作要求,研制了电磁诱导式导航系统,系统由机械本体、电磁感应传感器、单片机控制系统和直流电机PWM驱动系统组成。机器人行走轨迹的诱导信号由埋设在田间的通有高频电流的导线产生,利用一对电磁感应传感器的信号电压差值判断机器人位置。AT 89C 52单片机根据传感器提供的信息,采用P ID算法规划行驶路径,由PWM系统驱动直流电动机完成机器人的行走。试验结果表明,10 m范围内直线导航精度±1 cm;转弯半径0.5 m时导航精度±2.5 cm。     

以科学发展观指导农业资源开发

党的十七大对科学发展观的科学内涵和精神实质进行了完整的概括和系统的阐述,这是我们新的发展阶段继续全面建设小康社会、发展中国特色社会主义,最为直接最为具体的指导方针,最为重要最为突出的战略思想,各行各业都必须以此为总纲,全面渗透,推进工作。农业资源开发也不例外,必须完整而又准确、深入而又有力地贯彻落实科学发展观。     

基于CAN总线的农业车辆自动导航控制系统

以ISO 11783协议作为系统数据通信的标准,开发了基于CAN总线的农业车辆自动导航控制系统,该系统包括控制终端、GPS节点、电子罗盘节点、角度传感器节点及转向控制节点,其中控制节点采用比例参数可调节的自适应PID控制算法实现车辆的转向控制.通信测试结果表明,该系统能够实时可靠地采集多个传感器信息和传输控制指令.车辆导航实验结果表明,转向控制方法能够以较快的速度跟踪目标值,具有良好的控制效果.     

便携式农机监控与路径引导系统设计

为提高大型农机机组的农机管理调度效率与便捷性,基于平板电脑开发了农机监控与路径引导系统。设计了系统结构与数据流程,包括移动终端、服务器、通信网关和监控终端;设计了移动通信终端位置与属性传输、导航通信终端农田更新、导航通信终端路径引导等通信协议。基于Windows 平板电脑和GoogleMap 地图组件,开发了便携式农机管理调度原型系统,主要实现位置报告、机具监控、中心导航和移动指挥等功能。结合2011和2012年北京市相关农机合作社的应用实践,进行了系统应用验证。结果表明,系统可显著提高农机移动管理与调度效率,可为大型农机机组的管理与调度提供有益参考。     

农业车辆导航系统中路径规划策略的研究进展

路径规划策略是农业车辆导航系统的重要组成部分。目前有3种主要的农业车辆导航路径规划策略:作物行跟踪策略、地头转向最优路径规划策略以及全区域路径规划策略。为此,综述了国内外在这个领域的研究进展,并提出了一些农业车辆导航系统路径规划研究的新思路。     

农用车辆自主导航控制系统设计与试验

集成软硬件系统搭建了一套农用车辆自主导航系统并进行了试验研究。硬件系统包括传感器、执行器和CAN-Bus通信网络;软件系统基于Windows操作系统、Visual Studio 2005开发环境,采用多线程编程技术开发。依据运动学规律建立了车辆运动模型,依据转向机构闭环响应曲线辨识了转向系统闭环模型,综合2个模型确立了航向与横向控制系统开环传递函数,基于PID理论设计了航向与横向控制器。试验结果表明:软硬件系统运行稳定;初始航向偏差在-86°与84°时,调节时间均在2 s以内,稳定后航向跟踪的精度均在1°以内;初始横向偏差在0.7 m和1.2 m时,横向偏差的最大值分别为10.4 cm与9.2 cm,横向偏差平均值分别为6.4 cm与3.5 cm,横向偏差标准差分别为2.6 cm与1.7 cm,横向控制器能够使系统平滑稳定地跟踪期望路径,跟踪精度在厘米级。     

果蔬采摘机器人行走运动控制系统设计——基于磁导引

为实现果蔬采摘机器人作业时自主行走,研究采用磁导引技术和PID算法等实现对预定路径的跟踪。以磁导引传感器作为导航传感器,在果蔬采摘机器人平台上搭建转向控制机构,依据磁导引传感器工作特性,提出PID算法作为导引算法。根据导引传感器得到机器人当前位置相对于导引磁条的距离偏差,作为PID控制器的输入,将机器人前轮期望转角和车体期望速度作为输出,在Mat Lab中对算法进行圆曲线跟踪仿真。仿真结果表明:机器人可快速跟踪到预定路线,跟踪误差在±30 mm以内,直线段稳定状态误差在±5 mm以内。