| 基于模型预测控制的农机主从跟随作业控制方法 |
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| 引用本文： | 徐广飞,陈美舟,苗河泉,姚文燕,刁培松,王文君.基于模型预测控制的农机主从跟随作业控制方法[J].农业机械学报,2020,51(S2):11-20. |
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| 作者姓名： | 徐广飞 陈美舟 苗河泉 姚文燕 刁培松 王文君 |
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| 作者单位： | 山东理工大学;聊城市农业科学研究院 |
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| 基金项目： | 山东省农业重大应用技术创新项目（SD2019NJ005）、山东省农机装备研发创新计划项目（2018YF005-01）、山东省重大科技创新工程项目（2018JZZYY020615）、山东省现代农业产业体系玉米创新团队机械加工岗位专家项目和国家重点研发计划项目（2018YFD0300606-04） |
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| 摘 要： | 针对实际环境中由于农业机械（简称农机）作业过程的作业量以及土壤条件的变化等不确定性因素的影响，导致协同作业跟随农机的行驶工况不稳定、跟随协同作业响应慢、控制困难等问题，在综合考虑不确定性以及响应性能的基础上，提出了一种农机跟随分层控制架构，搭建农机田间作业下的纵向跟随动力学模型，并以间距保持、速度跟随、燃油经济性、加速度跟随性能为目标，进行基于模型预测控制（MPC）算法的上层控制器推导，基于前馈以及PI反馈的控制器作为下层控制，以上层控制器获得的控制加速度为目标，进行力矩（电流）跟踪，在保证抗不确定性以及干扰噪声的同时，提高跟随农机的响应能力。通过Matlab/Simulink仿真和田间试验验证，结果表明，该控制方法可以有效解决农机作业的跟随控制问题，与滑模变结构控制器相比，能够实现稳定跟随行驶，且速度误差和加速度误差更小，速度误差控制在-0.29132~0.18001m/s，加速度误差控制在-0.05678~0.05628m/s2，稳定跟随距离误差为±0.45m，具有良好的跟随效果。
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| 关 键 词： | 农业机械 主从跟随作业 模型预测控制 不确定性 多目标优化 |
| 收稿时间： | 2020/8/10 0:00:00 |
Following Operation Control Method of Farmer Machinery Based on Model Predictive Control |
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| XU Guangfei,CHEN Meizhou,MIAO Hequan,YAO Wenyan,DIAO Peisong,WANG Wenjun.Following Operation Control Method of Farmer Machinery Based on Model Predictive Control[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery,2020,51(S2):11-20. |
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| Authors: | XU Guangfei CHEN Meizhou MIAO Hequan YAO Wenyan DIAO Peisong WANG Wenjun |
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| Institution: | Shandong University of Technology;Liaocheng Academy of Agricultural Sciences |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | agricultural machinery master and slave follow work model predictive control uncertainty multi objective optimization |
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