田间道路无人驾驶搬运车自动循迹行驶控制策略

实现农用搬运车在田间道路上无人驾驶能显著降低劳动强度、提高工作效率,但田间道路曲率变化大、起伏不平等特点使搬运车的自动行驶不易控制。提出一种分段PID控制[比例(proportion)-积分(integral)-微分(derivative)控制器,简称PID控制]并预瞄前方路径的自动循迹行驶控制策略,根据自动循迹行驶状况自适应地调节PID参数,同时预瞄前方路径的曲率修正PID控制系统使搬运车对弯曲的道路提前做出相应的转向动作以提高自动循迹行驶转向的平稳性。Simulink仿真分析结果表明,本控制策略有很好的控制效果,不管是直线道路还是曲线道路,控制系统都可以对偏差作出迅速、平稳的响应,且系统稳定后偏差很小。试验结果表明,搬运车以2 m/s的速度行驶时,直线道路自动循迹行驶最大偏差为5.7 cm,平均偏差为2.3 cm;曲线道路自动循迹行驶最大偏差为25.3 cm,平均偏差为15.1 cm,满足搬运车在田间道路上自动循迹行驶的控制要求。     

基于改进空洞卷积神经网络的丘陵山区田间道路场景识别

基于机器视觉的自主导航是智能农业机械的主要导航方式之一。丘陵山区复杂的田间道路场景,使得智能农机在田间道路上的自主导航与避障存在较大的困难。该文根据丘陵山区田间道路图像特征,将田间道路场景对象分为背景、道路、行人、植被、天空、建筑、牲畜、障碍、水塘、土壤和杆等11类,构建了基于空洞卷积神经网络的田间道路场景图像语义分割模型。该模型包括前端模块和上下文模块,前端模块为VGG-16融合空洞卷积的改进结构,上下文模块为不同膨胀系数空洞卷积层的级联,采用两阶段训练方法进行训练。利用CAFFE深度学习框架将改进的网络模型与经典的FCN-8s网络模型进行了对比测试,并进行了道路阴影的适应性测试。语义分割测试结果表明:Front-end+Large网络的统计像素准确率、类别平均准确率以及平均区域重合度都最高,而FCN-8s网络最低;Front-end+Large网络在无阴影道路训练集和有阴影道路训练集上的平均区域重合度分别为73.4%和73.2%,对阴影干扰有良好的适应性。该文实现了丘陵山区田间道路场景像素级的预测,能为智能农业机械在田间道路上基于机器视觉的自主导航和避障奠定基础。     

混合动力三轮摩托车制动能量回收系统控制策略

制动能量回收技术是有效解决摩托车面临的环境污染严重和能源损耗大等问题的技术方案之一.本文以混合动力三轮摩托车为对象,在分析制动能量回收方案、电磁制动力调节和充电电流控制的基础上,制定了制动能量回收控制策略并进行了实验.实验结果表明,制定的制动能量回收控制策略制动平稳,能量回收效率能达到6.3%~9.9%.     

基于SPH算法的立式旋耕刀土壤切削仿真模拟简

立式旋耕是丘陵山地改善土壤结构、增加耕作深度的耕作方式之一,为研究立式旋耕刀与土壤切削的作用机理,优化刀片结构达到减阻降耗的目的,利用ANSYS/LS-DYNA软件并采用SPH方法对旋耕刀进行有限元动态仿真,对3种不同螺旋线型的刀片进行对比分析.根据仿真结果分析了旋耕刀的切削阻力和切削功率变化规律,最终选用的B刀片比A刀片切削阻力降低9.42%,切削功率降低14.02%,并对B旋耕刀进行田间实验,其功率和扭矩与仿真分析结论一致.     

基于云平台的母猪精细饲喂器控制系统研究

为了解决妊娠母猪精细饲喂需求,试验设计了一种母猪精细饲喂器控制系统,该系统集成了嵌入式实时系统、RS485总线通信、机电控制、网络数据库云服务等功能.母猪精细饲喂器控制系统采用雨刮式下料电机实现精准下料,由云端服务器进行远程参数配置和调控,并运用RS485总线通信技术实现数据同步.结果 表明:设计的饲喂器模块,单日下料...     

丘陵山区田间道路自主行驶转运车及其视觉导航系统研制

自然条件的限制使得丘陵山区农产品和物资的田间转运难以实现高安全性的机械化作业。为此,该文研制了一种在丘陵山区田间道路上自主行驶的转运车及其视觉导航系统。该系统采用RTK-GNSS(real-timekinematic-global navigationsatellitesystem,实时动态-全球卫星导航系统)进行路网信息采集、实时定位和路径规划,利用机器视觉进行田间道路识别并提取路径跟踪线;田间道路非路口区域由机器视觉系统进行导航,路口区域采用RTK-GNSS实时定位进行导航。全局路径规划中对A*算法估价函数进行改进,将路口节点处的道路曲率及道路起伏信息引入代价函数。图像处理中强化道路上的阴影处理和信息融合,实现道路与背景的准确分割;然后将道路区域分块求取形心点,拟合后生成道路的虚拟中线作为局部路径的导航线。路径规划仿真表明,改进的A*算法能融合丘陵山地道路起伏变化的特征,规划的路径更合理。转运车自主行驶测试表明,在直线路径、多曲率复杂路径以及地形起伏路径3种工况下,自主行驶轨迹与实际道路中线的平均偏差分别为0.031、0.069和0.092 m,最大偏差分别为0.133、0.195和0.212 m;转运车沿道路中线自主行驶的平均相对误差分别为5.16%、11.5%和15.3%,满足田间道路转运车自主行驶的安全要求。     

丘陵山区田间道路小型自走式搬运车设计

目前丘陵山区田间道路上使用的机动搬运机械存在安全性差、操控性能差、搬运效率低等问题。针对丘陵山区田间道路崎岖狭窄、坡度大的运输情况,结合现有技术条件,设计制作了一款将制动机构与转向操作机构集成于一体的丘陵山区田间道路自走式搬运车。该车控制系统与机械结构简单,操作简便,成本低,安全性高,转弯半径仅1.5 m,满足一般丘陵山区田间崎岖道路的农用物资及农产品运输需要。     

基于A*算法的丘陵山区田间路网路径规划

丘陵山区田间道路起伏不平,路网结构复杂,针对农业机械在丘陵山区田间道路上自动行驶的路径规划问题,提出一种基于转向约束和能耗最优的A~*路径规划算法。在采用载波相位差分(real-time kinematic,简称RTK)全球导航卫星系统(global navigation satellite system,简称GNSS)精确采集及存储田间道路路径信息的基础上,针对道路坡度起伏大的问题,建立起伏道路的能耗计算函数,对A~*算法估价函数进行重新设计;同时,针对部分路口转向困难的问题,引入路口转向曲率进行约束判断。实地仿真结果表明,该算法能够规划出一条满足农业机械几何转向约束的能耗最优全局路径,验证了改进A~*算法的有效性和实用性。     

基于双Boost电路的运输车制动能量回收控制器设计

车辆在城市道路上行驶时,很多能量在制动时被制动器耗散掉,采用制动能量回收技术将该部分能量收集起来,能有效提高车辆的行驶里程。以运输车为对象,在分析永磁无刷直流电机发电特性和Boost电路(开关直流升压电路)特性的基础上,设计了一种基于国产集成电路的双Boost电路的能量回收控制器。制动中该控制器能使永磁无刷直流电机提供一个平稳的制动力矩,同时将发出的7～55 V电压升压到所需要的充电电压。     

基于机器视觉的丘陵山区田间道路虚拟中线提取方法

田间道路识别是农业机械在田间道路上自动行驶的基础.针对丘陵山区田间道路复杂多变、无车道线和无明显边界等特点,提出一种基于机器视觉的道路虚拟中线提取算法.首先将道路RGB图像转换到HSI空间,选择与图像彩色信息无关的I分量;然后利用二维Otsu阈值分割法提取道路区域特征,去噪处理后选取目标区域分块求取质心点,对求取的质心点进行基于曲率变化的拟合,得到田间道路的虚拟中线.试验结果表明,在光照、水渍等不利因素影响较小的情况下,该算法拟合确定的道路中线与实际的道路中线相差最大不超过5%,准确性较高,能够有效实现丘陵山区田间道路的识别和虚拟中线的提取.