拖拉机转向跟踪复合模糊PID控制研究

为提高拖拉机在自主导航行驶中转向跟踪控制的响应特性和稳定性,设计了以拖拉机前轮转角偏差和偏差变化率为输入,以电机控制电压和PID 3个控制参数为输出的模糊控制器,结合PID控制器实现前轮转角偏差大于10°时采用模糊控制和转角偏差小于等于10°时采用自适应模糊PID控制。仿真结果表明,采用复合模糊PID控制器在前轮转角偏差较大变化范围内均能实现快速和准确的转向跟踪。     

基于名义模型的机械手PI鲁棒滑模控制研究简

针对多关节机械手关节轨迹跟踪控制问题,将机械手动力学模型分解为名义模型和建模误差两部分,并对两部分用跟踪位置误差和速度误差定义滑模函数,对这两部分设计控制律,提出了基于名义模型的机械手PI鲁棒滑模控制方法.通过定义基于积分型的Lyapunov函数,证明了控制系统是全局渐近稳定的.利用该控制器对三关节机械手进行关节力矩控制,使三关节能在3s内实现对理想轨迹的跟踪,三关节均具有良好的位置跟踪和速度跟踪性能.仿真实验验证了控制器设计的有效性,并且通过合理选择控制器参数,能够消除滑模控制器输出所存在的抖振现象.     

基于模糊控制的拖拉机转向跟踪控制研究

【目的】对拖拉机转向跟踪控制进行研究,寻求提高转向跟踪控制精度的方法。【方法】以福田欧豹4040型拖拉机为研究对象,以车辆航向角偏差和前轮转角为输入变量,转向驱动电机转速为输出变量,设计车辆转向控制模糊控制器,并用于拖拉机航向角的控制。【结果】拖拉机以0.53 m/s的速度行驶时,航向角偏差可控制在1°以内;拖拉机在50 m行驶距离内,最大横向偏差为0.16 m。【结论】所设计的控制器能够满足拖拉机转向跟踪控制的要求。     

基于名义模型的机械手PI鲁棒滑模控制研究

针对多关节机械手关节轨迹跟踪控制问题,将机械手动力学模型分解为名义模型和建模误差两部分,并对两部分用跟踪位置误差和速度误差定义滑模函数,对这两部分设计控制律,提出了基于名义模型的机械手PI鲁棒滑模控制方法.通过定义基于积分型的Lyapunov函数,证明了控制系统是全局渐近稳定的.利用该控制器对三关节机械手进行关节力矩控制,使三关节能在3s内实现对理想轨迹的跟踪,三关节均具有良好的位置跟踪和速度跟踪性能.仿真实验验证了控制器设计的有效性,并且通过合理选择控制器参数,能够消除滑模控制器输出所存在的抖振现象.     

油菜直播机组自动对厢作业控制器设计与试验

针对基于视觉的油菜直播机组自动对厢作业控制,本研究提出了结合模糊控制和带死区的PD控制的组合控制器,其中模糊控制器作为对厢作业路径跟踪控制器,带死区的PD控制器作为直播机组转向控制器。根据直播机组运动模型和相机成像模型,分析了图像路径参数跟随直播机组运动的变化规律,并设计模糊控制器的控制规则。同时,在图像中将直播机组与目标厢沟相对位置没有偏差时的图像路径标定出来作为图像目标路径,据此以图像实时检测路径与图像目标路径的角度偏差和截距偏差设计为模糊控制器输入,前轮目标转角为模糊控制器输出。对直播机组前轮转向控制则设计了带死区的PD控制器,通过两者的有机结合实现了直播机组的自动对厢作业。田间试验结果表明:油菜直播机以0.5或0.8m/s的速度行驶时,直线导航跟踪的横向偏差小于6cm,以1.0m/s的速度行驶时,横向偏差小于10cm。     

基于改进粒子群算法的再入飞行器轨迹优化

采用基于距离量度和自适应惩罚相结合的约束处理技术的改进粒子群优化算法（PSO）应用于再入飞行器轨迹优化,避免适应值函数中复杂的罚函数及罚因子的设计,提高优化算法的通用性。以高超声速飞行器最小控制量再入轨迹优化为例,并对飞行器运动模型进行简化及控制量参数化。对两种不同的高超声速飞行器模型进行优化,仿真结果验证算法的有效性及通用性。     

农用履带机器人轨迹跟踪控制系统设计与试验

为提高农用履带机器人智能化程度,设计并搭建由双侧电机驱动的机器人轨迹跟踪控制系统。在履带机器人运动学模型基础上,设计一种融合Lyapunov方法和反演滑模技术的轨迹跟踪控制律,并基于运动学约束,给出对应修正控制律。利用Simulink搭建轨迹跟踪仿真系统,结果表明,3种控制律均达到控制效果,而新提出的融合控制律收敛效果优于其他两种控制律。由电机控制器、南方S82RTK-GPS移动站、北微倾角传感器、上位机等组成轨迹跟踪控制系统,并运用融合控制律开展试验。实际试验结果表明,机器人在3种不同参考轨迹下,均可实现轨迹跟踪控制目标,验证控制系统有效性和可靠性。     

基于CAN-Bus的农业车辆电动转向系统研究

为实现农业车辆精准快速地自动转向,建立了转向系统模型并设计了转向控制算法。试验平台以车载计算机为CAN主节点,采用CAN-Bus 通信网络与各个监测控制从节点相通信袁CAN 从节点包括前轮转角测量节点尧行驶速度测量节点袁转向电机控制节点与车辆行驶速度控制节点。根据输入量与输出量之间的物理关系建立了转向系统的二阶模型,通过稳定性分析,设计了基于ITAE性能指标的最优PD控制器。试验结果表明,对系统施加依20毅的阶跃输入信号,车辆在农田路面与水泥路面下分别以0.3、0.5、0.7 m/s的速度行驶时袁最优PD控制器均能使系统平稳地跟踪期望的前轮转角,调节时间均在0.35 s以内,稳态误差小于0.5。     

智能柠条收获机平茬农艺参数控制方法研究

【目的】针对柠条智能化收获过程中存在的问题,研究柠条收获机留茬高度和漏割率的控制方法。【方法】根据柠条平茬农艺要求建立智能柠条收获机运动学模型,然后基于自适应模糊控制理论,结合遗传算法优选技术研究轨迹控制方法,并在Matlab/fuzzy平台上设计模糊控制器,对智能柠条收获机转向角度和评价函数收敛性进行仿真分析。依据割台结构及预先作用概念,在Matlab/Simulink和Adams软件中搭建割台控制算法仿真平台,对割台高度跟踪sin函数和矩形波函数的准确性进行分析。【结果】基于自适应模糊控制系统调整后的智能柠条收获机输出转角波动控制在-5°~5°,评价函数快速收敛;采用预先作用的方式进行割台高度控制,割台高度跟踪sin函数和矩形波函数效果良好,超调量较小。仿真结果符合柠条平茬农艺要求,漏割率明显降低,留茬高度控制精确,控制效果得到提高。【结论】智能柠条收获机轨迹及割台控制系统稳定可靠、适应性良好,可以实现柠条智能收获过程中重要农艺参数的自适应控制。     

基于变论域方法的拖拉机电液转向系统控制研究

针对拖拉机转向系统在工作过程中存在的转向沉重、灵敏度低及控制精度差的问题,考虑到全液压系统存在的结构复杂、非线性、模型参数无法确定等特性,结合近年来发展较快的线控转向及电液控制技术,基于模糊控制及变论域的思想,提出一种不依赖精确数学模型的电液转向系统变论域模糊控制方法,设计电液转向系统控制规则和自适应转向系统控制器。在SIMULINK仿真环境中分别搭建基于常规比例积分微分(PID)、模糊PID及变论域模糊PID的转向控制系统模型,结合拖拉机转向系统的工作特性,分别进行转向系统的跟随特性仿真试验及方向盘固定转角仿真试验。仿真结果表明,与传统的常规比例积分微分(PID)控制方法相比,所提出的控制方法和设计的控制器在拖拉机转向系统中具有较优的跟随特性和较强的调节性、稳定性。